第一章工程机械使用过程中技术

第一章工程机械使用过程中技术状况的变化通过本章的学习，要掌握工程机械的使用性能与机械运用的基本原理，工程机械的使用特点工程机械技术状况变化的规律及影响因素。第一节工程机械的使用性能•一般机械均应具备的技术性能，如工作的可靠性和耐久性，操纵的轻便性和舒适性，工作的安全性，维修保养的方便性•直接与机械施工作业的能力，生产效率和经济效果有关的使用性能主要有：牵引性能，作业性能，通过性，稳定性，燃料经济性，以及速度性能和转向性能。一．牵引性能和燃料经济性机械依靠其行走机构与地面的相互作用所发挥的牵引力来完成作业过程(例如铲掘土方)的能力，称为机械的牵引性能．牵引性能反映了工程机械在牵引工况下的工作能力，是工程机械最基本的使用性能．牵引性能和燃料经济性机械的燃料经济性表示机械在完成作业过程中单位工作量消耗燃料的多寡。牵引性能和燃料经济性通常用机器的牵引特性和牵引特性上的一系列特征性数值(例如最大牵引功率，额定牵引力，最大牵引效率，最低比油耗等)作为评价的指标。二、作业性能工程机械的作业性能是它在单位时间内完成作业量的能力．作业性能的主要指标是机器的生产率，亦即在单位时间内所完成的作业量，例如每小时完成的土方量(立方／小时)。三．通过性•通过性表示了机械在越野条件下，例如在松软潮湿的土地上，泥泞的雨天，积雪、沼泽地带，以及在坡道和多障碍物的地段上的通过能力(运动和工作的能力)．工程机械的通过性通常可以用以下一些指标来评价：•1．最小离地间隙•最小离地间隙是机器下部轮廓的最低点离支承面的距离，它反映了工程机械在多障碍物地段行驶和作业的能力．通过性2．最大爬坡角它反映了工程机械的爬坡性能，亦即在坡道上行驶和作业的能力。工程机械的最大爬坡角取决于以下几方面的因素：1)由机械稳定性决定的爬坡角，即机械在坡道行驶和作业不军发生倾翻和侧滑；2)由机械最大牵引力决定的爬坡角，即履带与地面能发挥出足够的牵引力来克服坡道阻力；3)在设计考虑不周的情况下，有时当机械在斜坡上作业时，发动机的机油泵会由于曲轴箱的倾侧吸不到机油，从而破坏了润滑系的正常工作，此时机械的最大爬坡角将取决于机油泵正常工作所允许的机器倾角。通过性3.行走机械的平均接地压力平均接地压力是机械重量与接地面积之比，它表示了工程机械在软弱土壤上的通过能力。四、稳定性工程机械的稳定性表示了机械在行驶和作业时不发生倾翻和侧滑的能力，反映了工程机械的爬坡性能和行驶、工作的安全性。工程机械的稳定性可分为静稳定性和动稳定性两种情况。静稳定性的评价指标是机械的纵向和横向静止坡角以及在静工作阻力作用下支承面压力中心的偏移量。动稳定性则还需考虑在行驶和作业过程中作用在机械上的各种动载荷。机械动稳定性是否良好，应根据各个具体场合下所导出的稳定性判别式来加以衡量。五．速度性能速度性能表示机器高速行驶的能力，它是铲土运输机械在运输工况下的主要性能．速度性能通常以机器的最高行驶速度和在一定的路面条件下的平均行驶速度作为评价的指标。速度性能还和通过性、转向性能—起反映了机械以自身的行走装置迅速地从一个工作地点转移至另一工作地点的能力，称为铲土运输机械的能动性。六．转向性能转向性能表示了机器改变行驶方向的能力，它反映了工程机械在地位受到限制的情况下，例如在很深的挖方和很高的填方上转弯和调头的能力．转向性能是决定机械机动性的主要因素，通常以最小转弯半径(机械纵向对称平面到回转中心的距离)作为评价的指标。第二节工程机械的使用特点•作业自然条件：工程施工受自然因素的影响较大，地形起伏不定，江河或湖泊纵横交错，经过沙漠、草原或原始森林等特殊的环境和地区。•作业自然环境：同时受自然气候和季节的影响，高山严寒，低湿炎热，甚至在施工过程中会遭到山洪、雪崩或塌陷等危险。•工程机械的作业对象：大多为泥土、砂石或其它的工程建筑材料，所以其工作装置和行走部分的磨损是相当严重的。机械在沼泽地和盐碱地区施工时其机件还要遭受严重的腐蚀。一．工作环境差工作环境差•有些施工依靠机械本身来创造施工条件；工程现场空气中含有大量的尘埃和砂石，加速机械另件磨损的磨料(对发动机和液压系统更加有害)。•隧道和傍山沿溪线路艰巨的工点，现场狭窄、地形复杂，机械无法正常作业，在每个作业循环中的空驶增加，作业时机械转向和迥转频繁，同样会加速机械的磨损和损坏。施工现场条件•错综复杂的因素给机械的正常使用和运行带来了许多困难，使机械在生产过程中不能充分发挥其原有的技术蛾能，降低生产率，加速磨损与损坏。二．施工条件复杂•1．机械流动性大，过于分散，很难掌握机械在运行时技术状况的变化及其规律性，无法采取及时合理的技术措施以保证机械经常处于完好的技术状况。•2．机械的预防性保养和计划性修理工作困难，易使机械在运行中故障率增高、磨损加剧．施工条件复杂•3．由于施工条件较差，机械在生产运行时容易发生事故性的损伤和损坏。•4．机械和设备在施工时流动性较大，转移时须进行拆卸、运送和安装，在这些过程中造成机械损伤。•5．施工现场空气含粉尘量大，机械分散点多，燃润料、工作油液和其它运行材料的供应，运输，管理和贮存比较困难。三．工程机械在施工运行中经常处于大负荷或接近大负荷工况下工作．1．工程机械在施工运行中，工作装置必须克服强大的工作阻力，而土石方机械的这一阻力又因切削厚度的变化，土壤性质的变化和工作现场地质结构的复杂性而变化，引起机械在运行过程中负荷的突然变化，对机械本身产生一种冲击载荷和交变载荷，加速了机械的传动系统、发动机和工作装置等部分技术状况的恶化。•２．机械经常处于大负荷工况下工作，机械的另部件和发动机的工作温度高，润滑和冷却条件变差，也同样引起机械技术状况恶化。•３．机械过载也是工程机械在运行中经常发生的，虽然许多机械本身结构上都具有防止过载的装置，但是经常的过载都难于免除对机械带来巨大的损害和机械故障。四、行走部分磨损严重•1.工程机械的行走部分，大多都在施工现场的工作面上运行，没有特定的道路和良好的路面。•2.工程机械（尤其是铲土运输类的机械）在作业时其行走部分的附着条件是千变万化的，虽然某些机械行走部分采用了特殊结构（如特殊形状的履带或带滑纹的轮胎)，但行走部分的滑转是某些机械在施工作业时经常发生的现象。行走部分磨损严重•3.工作负荷、工作速度引起行走部分的滑转。•行走部分的滑转不但降低了机械的牵引力，更重要的是加速了行走部分（如履带、轮胎）的磨损和损伤。第三节、机械磨损与技术状况变化的基本规律工程机械在运行过程中，机械内部另件相对运动的表面在载荷的作用下由于摩擦而产生磨损，这种现象称为自然磨损。自然磨损是机械在运行中不可避免的，也是机撼技术状况发生变化的主要原因。机械另件的腐蚀和金属另件的疲劳损坏(特别是筑路机械的工作装置与动力传动系统的另部件)，都是引起机械技术状况变化的因素．一、机械的磨损与技术状况变化的关系机械的磨损与技术状况变化的关系工程机械随着使用时间的增长，磨损也增加，其技术状况也逐渐恶化变坏，如动力性能降低，燃、润料的消耗增加，各部机件工作的可靠性变差甚至不断发生机械故障，使机械不能投入正常的使用。机械的磨损与技术状况变化的关系机械技术状况的变化主要与机械的磨损有关，机械另件的严重磨损和过早的磨损是机械技本状况恶化和使用寿命受到影响的主要原因。要做好机械的技术管理工作，合理正确地使用机械，做好预防保养和计划修理等工作，就必须研究和掌握机械磨损的原因，认识磨损的规律。二机械的磨损规律正常使用情况下，机械的自然磨损是有其规律性，这一规律的基本特性是机械另件表面的磨损随机械运转时间的增长而增加，其变化和发展过程可分三个阶段，如下图所示。机械的磨合阶段，图中的曲线OB；机械正常运转阶段，图中的线段BC；事故性的损坏阶段．图中C点和C点以后的线段机械的磨合阶段曲线OB经过加工的另件，无论如何精密，其加工表面都留有加工印痕，它们的微观精度甚至很粗糙，所以在机械磨合阶段，零件相对运动配合表面的磨损量比较大，磨损速度也很快，另件相互配合间隙也很快增大。新购置的机械或大修竣工的机械在正式使用之前都必须经过磨合期．其目的是依据机械在OB区间的磨损量和磨损速度的变化规律，采取相应的技术措施，来减轻第一阶段的磨损。在此期间应减少机械的初期负荷，加强机械各部的润滑、消除过热并及时排除金属磨削和清洗另件的磨擦表面。机械正常运转阶段(线段BC)机械的配合件经磨合后，其表面的配合已达到相当的精度，润滑条件也得到改善，磨损量增长缓慢，机械的技术性能得以很好的发挥。所以磨损的第二阶段也是机械正常运转和施工生产中最有利的时期。在此期间合理的使用机械，有计划的对机械进行强制性和预防性的维护保养就能降低磨损量的增长率，延长机械的使用寿命，使机械在施工生产过程中能经常保持良好的技术状况。事故性的损坏阶段(C点和C点以后)机械另件的磨损量己增长到接近或超过“极限磨损”点C，此时另件的磨损速度急剧增大，另件的配合间隙超过“许可磨损”的范围，冲击负荷增大，润滑条件恶化，机械故障经常发生，并导致另件的损坏。机械虽然仍可继续运转，但因技术状况的恶化，其技术性能也明显变差，表现在下列几方面：①生产率明显下降；②工作性能和工作质量降低到允许限度以下；③燃润料和动力消耗过大；④操纵性能也明显变坏．机械的磨损规律研究和掌握机械这一阶段磨损规律的变化，其目的是机械另件的磨损量在达到“极限磨损”点C之前，就必须对机械各机构、各系统检查、调整和修理以恢复机械另件原来的配合间隙，使它们的磨损量仍然保持在第二阶段，以保持机械在良好的技术状况下运转．机械的磨损规律除研究机械在正常的使用条件下另件的磨损规律，我们还必须研究和掌握机械在特殊条件下其另件的磨损规律和变化，如工作温度与磨损的关系、工作负荷和转速与磨损的关系，机械的操作与磨损的关系，燃润料的品质与磨损的关系等。以便我们全面的、科学的、正确地采取各项技术措施(这些措施是计划性和预防性的)，防止机械发生早期磨损．机械的磨损规律机械技术运用，特别是机械技术管理的基本理论就是以机械磨损规律为基础的．其原因如下：①掌握和运用机械的磨损规律，采取各种相应的技术措施，实现最大限度的减少机械的磨损。②磨损规律是制定机械技术管理各项制度的理论依据，例如：机械走合期的规定，规范和内容要求；机械的操作规程和使用规定；机械保养与修理的分类、周期、范围和作业内容，另件的使用极限和机械保养与修理的技术要求；机械另件的分类，供应．储备周期和消耗定额等．③减轻磨损涉及机械技术运用的全过程和各个方面。第四节机械的故障规律和理论一、机械的故障规律和理论机械在使用过程中随着运转时间的增长，将会发生各种故障，所以说故障是机械技术状况发生变化的具体表现．机械在施工生产运行过程中引起其技术状况变化的因素很多，其作用和变化过程也是相当复杂的，所以说机械故障和故障规律并不是完全遵循机械磨损规律演变的。机械的故障规律和理论工程机械种类繁多、结构各异，其工作环境和使用条件也大不相同，所以这些机械的磨损规律既有共同性也有个性。就整台机械而言，其组成机械的各机构，总成和系统的工作和作用原理也具有各式各样的形式，如发动机气缸和活塞的气体动力学与热力学过程，曲柄连杆机构的机械运动过程，蓄电池的电化学过程，液压系统的流体力学过程等等。组成这些机构、总成和系统的另部件也不完全是金属制品．因此，引起机械各系统内各元件技术状况变化的原因和过程也是有差别的，也并不完全是由机械的磨损引起的，例如，疲劳、变形，腐蚀，老化和脏污。机械的故障规律和理论机械技术状况变化的过程，是一个逐步积累的过程。在此过程中另件的物理、化学性质逐渐变化，强度(耐磨性)逐渐降低。使机械的技术状况由正常的状态转为异常状态，在这个逐渐变化的过程中机械故障也随之形成和发生如果该过程加速演变到一定程度就会成为突变而发生机械另件的损坏或事故，这种现象是我们力求避免和预防的．机械的故障规律和理论机械故障的轻重程度（故障的性质）就具体表明了机械技术状况变化的程度。掌握机械