履带式挖掘机结构及原理

挖掘机结构及原理2挖掘机械研究所概述1、挖掘机发展简史2、挖掘机分类3、挖掘机的组成4、挖掘机工作原理5、挖掘机分系统简介3挖掘机械研究所一、挖掘机发展简史液压挖掘机从1837年的蒸汽机驱动的“动力铲”诞生至今，已有170余年的历史。其发展史大致可分为三个时期（俗称三代）：第一时期：电动机、内燃机的出现，使挖掘机有了适用的动力装置，解决了工程挖掘机械移动的动力源难题，促进了挖掘机的诞生和发展。目前国内矿山使用的电铲就属于第一代产品。第二代：1950年德国开发的第一台液压挖掘机诞生了，液压传动代替机械传动是挖掘机技术上的一次飞跃，挖掘机的液压化是第二代产品的标志，史称传动革命阶段。第三代：电子技术尤其是计算机技术的广泛应用，使挖掘机有了合适的控制系统，在1985年左右，挖掘机的电子化是挖掘机第三代产品的标志。可称为操纵和控制革命。第三代产品还在延续，目前液压挖掘机的主要发展方向是机电一体化技术，作为工程机械主导产品的液压挖掘机，经过几十年的研究和发展，已逐渐完善，其工作装置、主要结构件和液压系统已基本定型。人们对液压挖掘机的研究逐步向机电液控制方向转移。国外最新控制技术是计算机直接控制。我国挖掘机事业诞生于新中国成立初期的1954年，经过近50年的发展，也只是达到国外液压挖掘机发展的第二时期，挖掘机的液压化即国外的第二代产品。但借助一些国外的液压公司，能实现机电一体化以及实现一些较为简单电脑控制，因此，目前国内挖掘机也就只能算是第二代与第三代之间。4挖掘机械研究所二、挖掘机分类作业方式：单斗挖掘机、多斗挖掘机动力方式：电驱动、内燃机驱动、复合驱动行走方式：履带式、轮胎式、汽车式、步行式、轨道式、拖式工作装置：正铲、反铲、拉铲、抓斗、起重吊钩多斗挖掘机：链斗式、轮斗式5挖掘机械研究所三、挖掘机的组成挖掘机从结构上讲分为：平台总成、工作装置、底盘挖掘机从系统上讲分为：由底盘系统、平台系统、动力系统、覆盖件、液压系统、司控系统、工作装置系统、电气系统、标识系统、随机备件及随机工具11个分系统组成。6挖掘机械研究所1.工作装置2.平台总成3.底盘总成7挖掘机械研究所四、挖掘机工作原理挖掘机是通过柴油机把柴油的化学能转化为机械能，由液压柱塞泵把机械能转换成液压能，通过液压系统把液压能分配到各执行元件（液压油缸、回转马达+减速机、行走马达+减速机），由各执行元件再把液压能转化为机械能，实现工作装置的运动、回转平台的回转运动、整机的行走运动。8挖掘机械研究所9挖掘机械研究所挖掘机各运动和动力传输路线如下：行走动力传输路线：柴油机—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—中央回转接头—行走马达（液压能转化为机械能）—减速箱—驱动轮—轨链履带—实现行走回转运动传输路线：柴油机—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—回转马达（液压能转化为机械能）—减速箱—回转支承—实现回转动臂运动传输路线：柴油机—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—动臂油缸（液压能转化为机械能）—实现动臂运动10挖掘机械研究所斗杆运动传输路线：柴油机—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—斗杆油缸（液压能转化为机械能）—实现斗杆运动铲斗运动传输路线：柴油机—联轴节—液压泵（机械能转化为液压能）—分配阀—铲斗油缸（液压能转化为机械能）—实现铲斗运动11挖掘机械研究所五、挖掘机分系统简介5.1底盘5.1.1底盘组成支重轮托链轮驱动轮导向轮总成中央回转接头行走机构履带总成回转支承车架12挖掘机械研究所13挖掘机械研究所5.1.2主要功能1）支承整个挖掘机上部重量2）行走和转向的动力源泉与执行机构3)支承工作装置挖掘时的反力14挖掘机械研究所5.1.3结构分类现有机型结构可调轨距--1.8TU形梁拼焊结构--6.5TX架拼焊结构—9T、15T、22T、33T分体式结构—45T15挖掘机械研究所5.1.4典型故障A、回转异响原因：回转马达、回转减速机、回转支承检查步骤：1、仔细听异响的部位—确定—拆除——更换2、空地（回转空间）—大臂，小臂伸直，铲斗离地面一米高，停止发动机，泄掉余压—拆回转马达螺栓，与回转减速机中心齿套离开一小段距离，操纵回转—有——拆除回转马达（保护油口）。3、推动铲斗—判断异响源—回转减速机有——拆除4、推动铲斗—判断回转支承是否异响—有——拆除5、更换相应部件（拍照、做好记录）16挖掘机械研究所B、回转固定螺栓松动或断裂原因：螺栓质量问题、装配不符合标准、松动后断裂螺栓质量问题：杆部与头部连接r角、强度、材质——理化分析装配不符合要求：螺纹清洗、施胶方法、拧紧方法处理步骤：螺栓松动：拆除螺栓-清洗螺孔（1755）、螺栓-施胶-对称拧紧1、拆除工作装置（整体）、回转接头管路、回转支承螺栓2、吊除上车、拆下回转支承3、去除断裂螺栓4、清洗螺孔（1755）、螺栓-施胶-对称拧紧5、加注润滑脂，恢复上车（问题点拍照、做好记录）17挖掘机械研究所C、回转支承漏黄油原因：润滑脂、内外圈间隙太大、防尘圈太松润滑脂：粘度低-泄露，要求3号锂基脂内外圈间隙太大：（工作时上车晃动较大-可视测）-漏油-更换回转支承防尘圈（橡胶圈）太松：橡胶老化、断裂或装配间隙太大-更换18挖掘机械研究所D、支重轮漏油原因：浮封环制品不良、泥沙或冰水使浮封环固结、O型圈老化黄油嘴装配检查：若发现O型圈严重磨损-使用中进入水、泥沙等经冻结或挤压-O型圈与浮封环发生相对转动O型圈磨损-指导用户在湿地工况作业完后在硬路面上行走，几分钟以将内部水分泥砂从壳体间隙处抖出（或空转）-更换支重轮黄油嘴装配：生药带或打胶重新装配19挖掘机械研究所E、行走履带跳节涨紧装置在行走时起到缓冲外界压力和保护行走机构、防止履带脱出的作用。涨紧装置在行走及转向时被外力积压、外力消失后不能立即恢复原状，行走一段距离后突然弹出，造成了跳节现象的产生。行走履带跳节会对行走个部件造成异常磨损。处理：更换涨紧装置20挖掘机械研究所F、履带板或链轨裂纹、断裂原因：材料或设计制造缺陷、用户操作使用不当处理：更换21挖掘机械研究所G、涨紧装置打不进润滑脂原因：单向阀不良、黄油枪不良、加注方法单向阀不良——更换黄油枪不良——更换加注方法——用铲斗顶起需加注侧-关闭先导开关-关闭发动机-加注1.5t22挖掘机械研究所5.2平台系统平台系统=平台焊接体+底封板+配重动臂饺孔驾驶室及主阀安装位发动机减震器安装位动臂缸饺孔回转马达+减速器安装位中央回转接头过孔散热器连接位配重连接位燃油及液压油箱连接位23挖掘机械研究所24挖掘机械研究所5.3动力系统柴油发动机所使用的燃料为轻柴油，一般是通过喷油泵和喷油器将柴油直接喷入发动机气缸，和在气缸内经压缩后的空气均匀混合，使之在高温下自然下。自燃这种发动机又称为压燃式发动机。动力系统=进气系+排气系+冷却系+燃油系+动力安装+动力输出发动机----整机机动力源泉散热器---油散带走液压系统发热，水散带走发动机发出热量。主泵---液压系统动力源泉25挖掘机械研究所主泵油散+水散发动机吸风式26挖掘机械研究所1.8T、6.5T-----日本洋马9T--------------美国康明斯15T、22T------日本五十铃、菲亚特33T-------------日本五十铃45T-------------美国康明斯27\28\3.1供应商专门讲解27挖掘机械研究所5.4、覆盖件系统覆盖件=盖板+隔板+海绵+骨架+锁具等钣金件受损：调整、校形、更换海绵脱落或损坏：更换、为保证整机的热平衡，需粘贴完整锁具：更换28挖掘机械研究所5.5、液压系统功能:是把发动机的机械能以油液作为介质利用主泵转化成液压能，进行传送，然后通过油缸和马达转化为机械能,实现各种动作.是挖掘机的重要组成部分.构成:主泵,多路阀阀,回转马达+减速器,行走马达+减速器,以及先导控制回路的先导阀,脚踏阀和管路,附件等.29挖掘机械研究所5.5.1、负流量控制的定义泵输出油液通过操纵阀（换向阀）阀杆的控制将油分成两部分：一部分去液压缸或液压马达，是有效流量，另一部分通过阀中位回油道回油箱，为浪费流量。为控制这部分浪费流量，让其控制在尽可能小的范围内，在操纵阀中位回油道上增加一节流孔，通过节流孔产生压差，将节流口前压力引到泵排量调节机构来控制泵的排量。通过节流孔的流量越大，则节流孔前的压力便越大，泵排量越小。泵变量机构的控制压力（先导压力）与泵排量呈反比关系，故称为负流量控制。30挖掘机械研究所31挖掘机械研究所5.5.2、挖掘机的控制方式1、流量控制；2、总功率控制；3、功率转换控制；4、最大流量切断控制。32挖掘机械研究所5.5.2.1、小流量控制当整机处于不工作状态时，负流量控制阀的压力作用在活塞A，迫使活塞B移动右端，泵的压力右作用在活塞C的大腔，从而使泵的排量变小。33挖掘机械研究所5.5.2.2、大流量控制当整机工作时，负流量控制阀的压力减小，没有压力油作用在活塞A上，活塞B在弹簧力的作用下回到中位，活塞C在泵的压力油作用下向右移动，从而使泵的排量变大。34挖掘机械研究所5.5.2.3、总功率控制为了防止发动机过载，当主压力过高时，泵将自动地降低排量。整机在工作过程中，当负载压力过大，超过弹簧D和B的作用力时，活塞B向左移动，使泵口压力与活塞C的大腔相通，从而迫使泵的排量变小。反之亦然。35挖掘机械研究所5.5.3、阀36挖掘机械研究所P1P2右行走可选铲斗动臂1斗杆2直线行走左行走回转动臂2斗杆137挖掘机械研究所1额定工作压力34.3MPa(360kgf/cm2)2额定流量170/280L/min(AV170/280)3主溢流阀的调整范围5.88~35.3MPa(60～360kgf/cm2)4过载阀的压力调节范围5.88~39.2MPa(60～400kgf/cm2)5先导压力4.9MPa(50kgf/cm2)Max.6壳体背压0.98MPa(10kgf/cm2)/最大压力1.47MPa(15kgf/cm2)7阀芯的行程10mm8阀芯泄漏量60cc/minMax.at14.7MPa(150kgf/cm2)9保持阀的泄漏量3.0cc/minMax.at14.7MPa(150kgf/cm2)10油品矿物油11工作温度-20~+90oC/MAX.100oC(间歇)12油清洁度NAS9级以内13重量大约120/180kg(AV170/280)38挖掘机械研究所控制阀的分类功能泵的流量控制负流量控制阀压力控制主溢流阀＋油口溢流阀先导控制双泵合流，流量再生功能，负载保持功能双泵分流复合动作39挖掘机械研究所控制阀的具体功能a.开中位负流量控制系统；b.动臂和斗杆都采用双阀芯控制，阀内合流；c.直线行走功能；d.斗杆阀内流量再生，实现斗杆在轻载荷时快速回收；e.在动臂大腔和斗杆小腔设置保持阀，确保整机的安全；f.可实现复合动作；40挖掘机械研究所41挖掘机械研究所中立位：负控作用-主油路Pn1,Pn2:N.P↑P1,P2:Q↓42挖掘机械研究所回油通道DR5Py信号Px信号-先导油路Px,Py:无压力，自动怠速43挖掘机械研究所提升动臂：动臂合流-先导回路-主油路双阀芯动作(动臂提升)阀内合流，提高动臂速度Px压力↑BOOMUP44挖掘机械研究所P1P2右行走可选铲斗动臂1斗杆2直线行走左行走回转动臂2斗杆145挖掘机械研究所动臂下降-先导油路-主油路打开可控单向阀无合流Px压力↑,BOOMDOWN46挖掘机械研究所斗杆张开P1P2右行走可选铲斗动臂1斗杆2直线行走左行走回转动臂2斗杆147挖掘机械研究所ARMDUMP-先导油路-主油路-斗杆合流，流量增大，速度加快Px压力↑48挖掘机械研究所流量再生斗杆回收-先导压力-主油路-斗杆合流Px压力↑,保持阀打开流量再生-斗杆再生(轻载荷)-斗杆油缸压力↑斗杆流量再生↓49挖掘机械研究所再生回路50挖掘机械研究所铲斗挖掘过程Outsidehousing-先导压力-主油路-铲斗合流，半合流负反馈，其他动作决定阀芯开口Px压力↑,旁通信号切断(可选)51挖掘机械研究所P1P2