《露天矿用设备》教案C单斗液压挖掘机精讲

1单斗液压挖掘机2露天矿用设备—单斗液压挖掘机3挖掘机械—2单斗液压挖掘机一、概述1、用途和类型基于机械式挖掘机发展而来，与机械式的主要区别在于传动和控制装置不同：机械式：利用齿轮、链轮、钢绳、皮带等来传递动力；液压式：采用容积式液压传动来传递动力，由液压泵、液压马达、液压缸、控制阀、油管等元件组成；工作循环：挖掘——满斗提升——回转——卸载——返回；4挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述1、用途和类型用途：除矿山外，广泛用于建筑、交通、水利的工程；类型：通用型、专用型；通用型：工作装置以反铲为主，可以换装正铲、抓斗、装载、起重、推土等作业装置，行走方式有履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式、拖式，斗容量较小；专用型：主要用于矿山（矿用液压挖掘机），工作装置多见正铲或装载，也有反铲，大多采用履带行走装置。5挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述2、组成和工作原理组成：工作装置、回转装置、行走装置；1)工作装置：铲斗、斗杆、动臂及相应油缸；2)回转装置：动力装置、回转支承、操作机构、辅助设备；3)行走装置：底盘、履带架、履带传动装置、张紧装置等。1—铲斗；2—斗杆；3—动臂；4、5、6、7—液压缸；8—发动机；9—液压泵；10—安全阀；11—分配阀；12—油箱Ⅰ—工作装置；Ⅱ—回转装置；Ⅲ—行走装置6挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述2、组成和工作原理工作原理：柴油机驱动液压泵，将高压油通过分配阀送到各液压缸和液压马达（4、5、6、7），即可驱动相应的机构进行工作：4-动臂升降；5-斗杆收放；6-铲斗转动；7-斗底开闭；为缩短循环时间，可实现上述两种或多种动作的复合。7挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述3、单斗液压挖掘机的特点1)质量轻、生产能力大斗容相同时，液压挖掘机比机械式质量轻40～60%，2)挖掘力大这是由两种挖掘机工作机构的工作原理决定的：液压式：铲斗与斗杆铰接，可相对转动，强制切入岩层；机械式：依靠挠性的钢绳提升铲斗来进行挖掘；8挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述3、单斗液压挖掘机的特点3)良好的运动轨迹机械式：近似圆弧形；液压式：能沿矿层轮廓运动，做各种不同的直线、折线、曲线运动，可进行分层开采，铲平、清根、松石时不用辅助设备；4)移动性能好液压独立行走装置，结构简单紧凑，操作灵活，转弯方便；9挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述3、单斗液压挖掘机的特点5)利用工作装置越过路坎或高地，运移时自行上下运输设备，自救本领。总之，由于以上特点，液压挖掘机在矿山将得到越来越广泛的应用，它的铲斗运动自如，装满率比机械铲高15%，斗齿寿命提高1.2倍；灵活的装卸料动作，加上较快的平台回转速度，缩短了作业周期时间，可得到较高的生产能力和较低的作业成本。主要缺点：元件的加工精度要求高、装配要求严格、制造困难、维护要求高；液压油要求高。10挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述4、生产制造情况1954年，德马克公司生产出第一台液压挖掘机；1961年，O＆H公司生产出第1台全液压挖掘机；11挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述4、生产制造情况美国特雷克斯-O&K公司：RH40-E：102～106t，477KW，7.0m3；RH70：122t，522KW，7.2m3，反铲；RH90-C：170t，760KW，10.0m3；RH120-E：283t，1008KW，15.0m3；RH170：374t，1492KW，18.0m3；RH200：525t，1880KW，26.0m3；RH340：552t，1880/2240KW，34.0m3；RH400：1000t，3280KW，45.0～50.0m3；12挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述4、生产制造情况德国德马格公司：H255：13m3；H455：28m3；H685：38m3；H740：40m3；13挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述4、生产制造情况德国利勃海尔公司：R994：20m3；R995：26.5m3；R996：36m3；14挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述4、生产制造情况美国卡特彼勒公司：正铲：5130B：9～11m3；5230B：12.5～17m3；反铲：5130BME：8.5～18.3m3；5230BME：13～27.5m3；15挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述4、生产制造情况日本日立公司：EX2500：16.5m3；EX3600：21m3；EX5500：29m3；EX8000：40m3；16挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述4、生产制造情况日本小松公司：PC3000：14.9m3；PC4000：21m3；PC5500：28m3；PC8000：38m3；17挖掘机械—2单斗液压挖掘机—概述4、生产制造情况目前全球液压挖掘机之最：整机质量：TEREX-O&KRH4001000t、HITACHIEX8000780t、DEMAGH740OS744t；铲斗容量：TEREX-O&KRH40050m3、HITACHIEX800040m3、DEMAGH740OS40m3。18挖掘机械—2单斗液压挖掘机二、H85型单斗液压挖掘机我国与德国德马格公司合作生产；主要组成：工作装置、回转装置、行走装置；斗容量：4.2～7.5m3；最大挖掘半径：10m；最大卸载高度：7.5m；额定功率：328kW；整机重量：85t。19挖掘机械—2单斗液压挖掘机—H85型单斗液压挖掘机1、工作装置1-动臂；2-动臂液压缸；3-斗杆液压缸；4-斗杆；5-铲斗液压缸；6-铲斗；7-开斗液压缸；动臂一端铰接在回转平台上，另一端与斗杆铰接，斗杆另一端与铲斗后壁铰接，斗后壁与斗前体铰接；四组液压缸是工作装置产生四个动作：动臂升降、斗杆升降、铲斗转动、开斗运动；铲斗由前体和后壁两部分组成，为底卸式铲斗，卸料时液压缸活塞向里收缩，打开前体。20挖掘机械—2单斗液压挖掘机—H85型单斗液压挖掘机2、回转装置回转平台上布置有柴油机、液压传动和回转传动机构、操作系统等；传动系统：液压马达带动齿轮1转动，通过行星轮5和系杆8使齿轮6转动，齿轮6与固定在底座上的外齿圈7啮合，实现平台的回转；21挖掘机械—2单斗液压挖掘机—H85型单斗液压挖掘机2、回转装置回转滚盘：1—内下圈；2—内上圈；3—滚柱；4—密封圈；5—外齿圈外齿圈用螺栓固定于底座的支承座上，内圈分上下两部分，固定在平台下面的支承底座上，内外圈之间共有三排滚柱，上下两排滚柱承受轴向力和倾翻力矩，垂直滚柱承受径向力。22挖掘机械—2单斗液压挖掘机—H85型单斗液压挖掘机3、行走装置两条履带独立驱动，传动装置由液压马达、制动器、减速器等组成，最后驱动链轮旋转，后轮驱动。23挖掘机械—2单斗液压挖掘机三、R994B型单斗液压挖掘机利勃海尔公司产品；主要规格和尺寸：最大挖掘半径：正铲-13.4m，反铲-16.3m；最大卸载高度：正铲-11.2m，反铲-10.3m；动臂长度：正铲-6.75m，反铲-9.3m；斗杆长度：4.2m；重量：正铲-300t，反铲-296t；铲斗容积：18m3；24挖掘机械—2单斗液压挖掘机—R994B型单斗液压挖掘机工作装置25挖掘机械—2单斗液压挖掘机—R994B型单斗液压挖掘机工作装置鹅颈式动臂26挖掘机械—2单斗液压挖掘机—R994B型单斗液压挖掘机工作装置斗杆27挖掘机械—2单斗液压挖掘机—R994B型单斗液压挖掘机工作装置铲斗28挖掘机械—2单斗液压挖掘机—R994B型单斗液压挖掘机回转装置回转支承29挖掘机械—2单斗液压挖掘机—R994B型单斗液压挖掘机回转装置回转平台回转驱动机构为前后对称布置的两套系统30挖掘机械—2单斗液压挖掘机—R994B型单斗液压挖掘机行走装置31挖掘机械—2单斗液压挖掘机四、液压挖掘机主要机构的综合分析以正铲为例说明1、工作装置组成：动臂、斗杆、铲斗、液压缸、油管路；结构：a：直动臂弯斗杆；b：弯动臂直斗杆；c：直动臂直斗杆；形式不同，工作原理相同；动臂和斗杆都是整体式箱体结构；32挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析以正铲为例说明1、工作装置工作装置运动轨迹：内包络线——VHNM，外包络线——MJKV，两者所围成的区域为斗齿尖所能挖掘到的区域；33挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置反铲：34挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置1）作业参数最大挖掘半径:动臂及铲斗的液压缸适当收回，斗杆液压缸活塞全部伸出C、Q、V在同一直线上；35挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置1）作业参数最大挖掘高度:动臂及铲斗的液压缸全部伸出，铲斗向上；36挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置1）作业参数最大挖掘深度:动臂液压缸全部缩回，斗杆和铲斗垂直向下；37挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置1）作业参数站立水平上的最大挖掘半径:斗杆全部伸出，斗齿接触地面，斗底平面与停机平面平行。38挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置2）挖掘力的计算液压挖掘机的工作装置有斗杆挖掘和铲斗挖掘两种形式，两种方式下挖掘力的大小和方向，随铲斗所处的位置不同而有显著的差别；最大挖掘力:铲斗齿尖运动轨迹的切线方向上所产生挖掘力的最大值；挖掘力分为实际挖掘力、理论挖掘力，下面介绍后者：39挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置2）挖掘力的计算①斗杆挖掘的理论挖掘力斗杆液压缸处在使斗杆绕其铰接轴产生最大力矩的位置上时，作用在斗齿尖运动轨迹的切线方向的最大力为斗杆挖掘的理论挖掘力：，N式中Ps——斗杆液压缸产生的推力，N；c、d——力臂，m。dcPPs40挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置2）挖掘力的计算②铲斗挖掘的理论挖掘力铲斗液压缸处在使铲斗绕其铰接轴产生最大力矩的位置上时，作用在斗齿尖运动轨迹的切线方向上的最大力为铲斗挖掘的理论挖掘力：，N式中Pt’——铲斗液压缸产生的推力，N；b’、a’——力臂，m。'''tabPP41挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置2）挖掘力的计算③挖掘力的校核挖掘力受被动液压缸闭锁条件限制，只有当被动液压缸对斗齿产生的转矩大于挖掘力产生的转矩时才能闭锁；斗杆挖掘时：闭锁条件：铲斗油缸闭锁条件;动臂油缸闭锁条件；dcPPsabPPtfePPu42挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置2）挖掘力的计算③挖掘力的校核挖掘力受被动液压缸闭锁条件限制，只有当被动液压缸对斗齿产生的转矩大于挖掘力产生的转矩时才能闭锁；铲斗挖掘时：闭锁条件：斗杆油缸闭锁条件;动臂油缸闭锁条件；'''tabPP'''sdcPP'''ufePP43挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置2）挖掘力的计算③挖掘力的校核满足整机稳定性要求：；防止打滑后退要求：lgGmP''gGP'44挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置3）工作装置的改进铲斗沿站立水平面水平直线运动挖掘和装载散装物料时，要求铲斗沿站立水平面具有水平直线运动轨迹；普通正铲要实现水平直线推进，须同时操纵动臂、斗杆、铲斗三组液压缸，复杂；45挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置3）工作装置的改进铲斗沿站立水平面水平直线运动改进后：铲斗液压缸4铰接在动臂的上端（原来是在斗杆上），增加一个连杆液压缸3，一端铰接在动臂上，另一端铰接在斗杆上，液压缸的大小腔分别与动臂液压缸1的大小腔相连，形成闭式油路；斗杆前伸时，连杆液压缸被迫拉长，液压油进入动臂液压缸小腔，使动臂下降；相反，斗杆回缩时，动臂上升；作业中，只需控制一个斗杆液压缸，就能实现铲斗的水平直线推移运动。46挖掘机械—2单斗液压挖掘机—液压挖掘机主要机构的综合分析1、工作装置3）工作装置的改进铲斗提升中对地面倾角不变在动臂与平台之间增加一个辅助液