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挖掘機機械系統(tǒng)的基本構(gòu)造

2015/5/25 19:49:42

1 動力裝置

單斗液壓挖掘機的動力裝置，多采用直立式多缸、水冷、一小時功率標(biāo)定的柴油機。

以三一SY230C5挖掘機為例，該機采用康明斯6BTA5.9-C柴油機作為動力，其中各數(shù)字及字母的含義為：

• 6——6個汽缸

• B——發(fā)動機系列

• T——渦輪增壓

• A——后級冷卻（增壓后中冷）

• 5.9——排量（51×51×3.14×120×6=5.9升）

• C——改進(jìn)次數(shù)

液壓挖掘機的動力裝置是由發(fā)動機、散熱器、連軸器及輔助元件組成。它主要是發(fā)動機和五大系統(tǒng)組成，如下圖所示：

圖3-3 動力系統(tǒng)圖1

1-減震及傳動系統(tǒng) 2-排氣系統(tǒng) 3-冷卻系統(tǒng)

圖3-4 動力系統(tǒng)圖2

4-進(jìn)氣系統(tǒng) 5-燃油系統(tǒng) 6-發(fā)動機

1.1 發(fā)動機

將自然界能源轉(zhuǎn)化為人們所需要的機械運動能的裝置，稱為動力機械，俗稱發(fā)動機。其中，柴油機具有熱效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕、使用成本低、維護(hù)方便等優(yōu)點，故目前絕大多數(shù)工程建設(shè)機械作為動力裝置，為其行走及工作裝置提供動力。

目前三一挖掘機使用的發(fā)動機一般是六缸、四沖程、頂置氣門式渦輪增壓柴油機。

1.1.1 柴油機組成及作用

柴油機是一種動力裝置?，F(xiàn)代工程建設(shè)機械用的往復(fù)活塞式柴油機總體機構(gòu)，由以下的機構(gòu)和系統(tǒng)組成：

① 曲柄連桿機構(gòu)。曲柄連桿機構(gòu)是柴油機完成熱功轉(zhuǎn)換、產(chǎn)生并輸出動力的主要機構(gòu)。它的機體組-汽缸體、汽缸體、曲軸箱等；活塞連桿組-活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿及其軸承等；曲軸及其軸承、飛輪等組成。

② 配氣機構(gòu)。配氣機構(gòu)的作用是：按照柴油機工作循環(huán)與著火順序，定時地使空氣進(jìn)入氣缸；使燃燒后的廢氣排出汽缸；在壓縮和作功沖程中使汽缸密閉。配氣機構(gòu)使一種控制機構(gòu)。

凸輪-氣門式配氣機構(gòu)廣泛運用在四沖程柴油機上。這種配氣機構(gòu)不僅工作可靠，而且對氣門的密封性也好。

頂置氣門式配氣機構(gòu)由氣門、氣門彈簧、凸輪軸及凸輪、挺桿及推桿、搖臂軸等主要零件組成。

③ 供給系。柴油機供給系的作用是，向汽缸提供染油和空氣，并引導(dǎo)廢氣排入大氣的裝置。它由空氣濾清器、，進(jìn)、排氣管，柴油箱，噴油泵和噴油嘴等主要部件組成。

④ 潤滑系。潤滑系的作用是：連續(xù)不斷地想運動零件的摩擦表面提供潤滑油，減少零件間的摩擦和磨損，保證柴油機正常工作，并減少功率消耗；冷卻高溫零件或維持起正常工作溫度；沖洗、帶走摩擦表面的磨屑，避免其加速零件的磨損；粘附在零件表面上，避免與水、空氣及燃?xì)饨佑|，減輕零件的氧化和銹蝕；潤滑油填充在零件的配合間隙中，起到提高密封效果的輔助作用。

⑤ 冷卻系。冷卻系的作用是，對柴油機，特別是高溫的零部件進(jìn)行冷卻，維持正常的工作溫度，避免零件的剛度、強度下降；零件的正常配合間隙被破壞，摩擦和磨損加劇；機油粘度變化，使?jié)櫥阅茏儾?；柴油機的充分效果降低、動力性和經(jīng)濟性破壞等。柴油機的冷卻方式有水冷和風(fēng)冷。它主要由水泵、風(fēng)扇、散熱器、節(jié)溫器等零件組成。

⑥ 啟動系。啟動系的功用是，使柴油機由靜止?fàn)顟B(tài)迅速的進(jìn)入自動運行狀態(tài)。除小功率、單缸柴油機外，目前工程建設(shè)機械用的柴油機均用電動機啟動，因此柴油機電啟動系主要由蓄電池、發(fā)動機、電動機、啟動開關(guān)等組成。

1.2減震系統(tǒng)

減震系統(tǒng)由發(fā)動機支腿、減震墊、固定座組成，通過螺栓連接在一起，見圖3—5。

圖3-5 減震系統(tǒng)

1、4-發(fā)動機支腿 2、5-減震墊 3、6-固定座

1.3傳動系統(tǒng)

傳動系統(tǒng)由飛輪、端蓋、軸、聯(lián)軸器組成，通過螺栓連接在一起，見圖3-6。

圖3-6 傳動系統(tǒng)

1-飛輪 2-端蓋 3-軸 4-聯(lián)軸器

1.4油門控制系統(tǒng)

油門控制系統(tǒng)由步進(jìn)電機、曲柄總成、熄火裝置、連桿、油門擺桿組成，見圖3-7。

圖3-7 油門控制機構(gòu)

1- 步進(jìn)電機 2-曲柄總成 3-熄火裝置 4-連桿 5-油門擺桿

1.5排氣系統(tǒng)

排氣系統(tǒng)由渦輪增壓器、防燙護(hù)罩、排氣管、消聲器、消聲器支架、引水膠管組成，見圖3-8。

圖3-8 排氣系統(tǒng)圖

1-渦輪增壓器 2-防燙護(hù)罩 3-排氣管 4-消音器 5-支架 6-引水膠管

1.6進(jìn)氣系統(tǒng)

進(jìn)氣系統(tǒng)由空濾支架、空氣過濾器（有些機器還包括空氣預(yù)濾器）、中冷器、進(jìn)氣管、渦輪增壓器組成，見圖3-9。

圖3-9 進(jìn)氣系統(tǒng)圖

1-空濾支架 2-空氣過濾器 3-中冷器 4、5、6-進(jìn)氣管 7-渦輪增壓器

1.7燃油系統(tǒng)

燃油系統(tǒng)由燃油箱、油水分離器、柴油粗濾器、柴油精濾器、輸油管組成，見圖3-10。

圖3-10 燃油系統(tǒng)圖

1-柴油精濾器 2-燃油箱 3-燃油粗濾器 4-油水分離器

2 傳動系統(tǒng)

單斗液壓挖掘機的傳動系統(tǒng)將柴油機的輸出動力通過液壓系統(tǒng)傳遞給工作裝置、回轉(zhuǎn)裝置和行走機構(gòu)等，見圖3-11。

3 回轉(zhuǎn)機構(gòu)

回轉(zhuǎn)機構(gòu)使工作裝置及上部轉(zhuǎn)臺向左或向右回轉(zhuǎn)，以便進(jìn)行挖掘和卸料。單斗液壓挖掘機的回轉(zhuǎn)裝置必須能把轉(zhuǎn)臺支撐在機架上，不能傾斜并使回轉(zhuǎn)輕便靈活。為此，單斗液壓挖掘機都設(shè)有回轉(zhuǎn)支撐裝置(起支撐作用)和回轉(zhuǎn)傳動裝置(驅(qū)動轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn))，它們被統(tǒng)稱為回轉(zhuǎn)裝置，見圖3-12。

3.1 回轉(zhuǎn)支撐

單斗液壓挖掘機用回轉(zhuǎn)支撐的結(jié)構(gòu)型式，實現(xiàn)上部平臺的回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)支撐按結(jié)構(gòu)形式分為轉(zhuǎn)柱式和滾動軸承式等兩種，見圖3-13、圖3-14、圖3-15。

3.2 回轉(zhuǎn)傳動

全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機回轉(zhuǎn)裝置的傳動型式有直接傳動和間接傳動兩種。

1)直接傳動。在低速大扭矩液壓馬達(dá)的輸出軸上安裝驅(qū)動小齒輪，與回轉(zhuǎn)齒圈嚙合?，F(xiàn)在挖掘機一般都不采用這種結(jié)構(gòu)型式。

2)間接傳動。由高速液壓馬達(dá)經(jīng)齒輪減速器帶動回轉(zhuǎn)齒圈的間接傳動結(jié)構(gòu)型式。這種傳動型式結(jié)構(gòu)緊湊，具有較大的傳動比，且齒輪的受力情況較好。軸向柱塞液壓馬達(dá)與同類型液壓油泵的結(jié)構(gòu)基本相同，許多零件可以通用，便于制造及維修，從而降低了成本。

4 行走機構(gòu)

行走機構(gòu)支撐挖掘機的整機質(zhì)量并完成行走任務(wù)。

1-履帶；2-行走馬達(dá)及驅(qū)動輪；3-托鏈輪；4-X型車架；支重輪

單斗液壓挖掘機的履帶式行走機構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)與其他履帶式機構(gòu)的大致相同，但它多采用兩個液壓馬達(dá)各自驅(qū)動一條履帶，見圖3-16。與回轉(zhuǎn)裝置的傳動相似，可用高速小扭矩馬達(dá)或低速大扭矩馬達(dá)。兩個液壓馬達(dá)同方向旋轉(zhuǎn)時挖掘機將直線行駛；若只向一個液壓馬達(dá)供油，并將另一個液壓馬達(dá)制動，挖掘機則繞制動一側(cè)的履帶轉(zhuǎn)向；若使左、右兩液壓馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)，挖掘機將進(jìn)行原地轉(zhuǎn)向。

行走機構(gòu)的各零部件都安裝在整體式行走架上。液壓泵輸出的壓力油經(jīng)多路換向閥和中央回轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入行走液壓馬達(dá)，該馬達(dá)將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵雠ぞ睾?，通過齒輪減速器傳給驅(qū)動輪，最終卷繞履帶以實現(xiàn)挖掘機的行走。

單斗液壓挖掘機大都采用組合式結(jié)構(gòu)履帶和平板型履帶板—沒有明顯履剌，雖附著性能差，但堅固耐用，對路面破壞性小，適用于堅硬巖石地面作業(yè)或經(jīng)常轉(zhuǎn)場的作業(yè)。也有采用三履刺型履帶板，接地面積較大，履刺切入土壤深度較淺，適宜于挖掘機采石作業(yè)。實行標(biāo)準(zhǔn)化后規(guī)定挖掘機采用質(zhì)量輕、強度高、結(jié)構(gòu)簡單和價格較低的軋制履帶板。專用于沼澤地的三角形履帶板可降低接地比壓，提高挖掘機在松軟地面上的通過能力。

單斗液壓挖掘機的驅(qū)動輪均采用整體鑄件，能與履帶正確嚙合、傳動平衡。挖掘機行走時驅(qū)動輪應(yīng)位于后部，使履帶的張緊段較短，減少履帶的摩擦、磨損和功率消耗。

每條履帶都設(shè)有張緊裝置，以調(diào)整履帶的張緊度，減少履帶的振動噪聲、摩擦、磨損及功率損失，見圖3-17。目前單斗液壓挖掘機都采用液壓張緊結(jié)構(gòu)。其液壓缸置于緩沖彈簧內(nèi)部，減小了外形尺寸。

5 工作裝置

液壓挖掘機工作裝置的種類繁多(可達(dá)100余種)，目前工程建設(shè)中應(yīng)用最多的是反鏟和破碎器。

鉸接式反鏟是單斗液壓挖掘機最常用的結(jié)構(gòu)型式，動臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接，見圖3-18，在液壓缸的作用下各部件繞鉸點擺動，完成挖掘、提升和卸土等動作。

5.1 動臂

動臂是反鏟的主要部件，其結(jié)構(gòu)有整體式和組合式兩種。

整體式動臂的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，質(zhì)量輕而剛度大。其缺點是更換的工作裝置少，通用性較差。多用于長期作業(yè)條件相似的挖掘機上。整體式動臂又可分為直動臂和彎動臂兩種。其中的直動臂結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、制造方便，主要用于懸掛式液壓挖掘機，但它不能使挖掘機獲得較大的挖掘深度，不適用于通用挖掘機；彎動臂是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)型式，與同長度的直動臂相比，可以使挖掘機有較大的挖掘深度，但降低了卸土高度，這正符合挖掘機反鏟作業(yè)的要求。

5.2 鏟斗

5.2.1 基本要求

1)鏟斗的縱向剖面形狀應(yīng)適應(yīng)挖掘過程各種物料在斗中運動規(guī)律，有利于物料的流動，使裝土阻力最小，有利于將鏟斗充滿。

2)裝設(shè)斗齒，以增大鏟斗對挖掘物料的線比壓，斗齒及斗形參數(shù)具有較小的單位切削阻力，便于切入及破碎土壤。斗齒應(yīng)耐磨、易于更換。

3)為使裝進(jìn)鏟斗的物料不易掉出，斗寬與物料直徑之比應(yīng)大于4：1。

4)物料易于卸凈，縮短卸載時間，并提高鏟斗有效容積。

5.2.2 結(jié)構(gòu)

反鏟用的鏟斗形狀、尺寸與其作業(yè)對象有很大關(guān)系。為了滿足各種挖掘作業(yè)的需要，在同一臺挖掘機上可配以多種結(jié)構(gòu)型式的鏟斗，見圖3-19、圖3-20分別為反鏟用鏟斗的基本形式和常用形式。鏟斗的斗齒采用裝配式，其形式有橡膠卡銷式和螺栓連接式，如圖2-5所示。

鏟斗與液壓缸連接的結(jié)構(gòu)型式有四連桿機構(gòu)和六連桿機構(gòu)，如圖2-6所示。其中的四連桿機構(gòu)連孥方式是鏟斗直接鉸接于液壓缸，使鏟斗轉(zhuǎn)角較小，工作力矩變化較大；六連桿機構(gòu)連接方式的特點是，在液壓缸活塞桿行程相同條件下，鏟斗可獲得較大轉(zhuǎn)角，并改善機構(gòu)的傳動特性。