工程机械总体介绍

现代工程机械《现代工程机械》课程开场篇工程机械概论单元一工程机械总体工程机械工程机械constructionmachineryengineeringmachinery用于工程建设的施工机械的总称。广泛用于建筑、水利、电力、道路、矿山、港口和国防等工程领域。在世界各国，对工程机械称谓基本类同，其中美国和英国称为建筑机械与设备，德国称为建筑机械与装置，俄罗斯称为建筑与筑路机械，日本称为建设机械。在我们国家部分产品也称为建设机械，而在机械系统根据国务院组建该行业批文时统称为工程机械工程机械钢铁动力科技力量工程机械的种类工程机械分类之一工程机械分18大类、4500多种规格型号：挖掘机械铲土运输机械工程起重机械机动工业车辆压实机械路面机械桩工机械混凝土机械钢筋和预应力机械装修机械凿岩机械气动工具线路机械市政工程与环卫机械军用工程机械电梯和扶梯专用工程机械其它专用工程机械①挖掘机械——挖掘机、隧洞掘进机(盾构机)等②铲土运输机械——推土机、铲运机、装载机等③起重机械——塔式起重机、自行式起重机等④压实机械——压路机、夯实机、捣固机等⑤桩工机械——钻孔机、柴油打桩机、振动打桩机、压桩机等⑥钢筋混凝土机械——混凝土搅拌机、混凝土搅拌站、混凝土搅拌楼、混凝土输送泵、混凝土搅拌输送车、混凝土喷射机、混凝土振动器、钢筋加工机械等⑦路面机械——平整机、道碴清筛机等⑧凿岩机械——凿岩台车、风动凿岩机、电动凿岩机、内燃凿岩机和潜孔凿岩机等⑨其他工程机械——架桥机、气动工具(风动工具)等工程机械分类之二工具→工作装置工程机械的起源劳动者→车辆（底盘）车辆+工作装置=工程机械工程机械的起源+混凝土搅拌车汽车底盘搅拌筒车辆的主要功能：前进、倒退→传动系统转向→转向系统制动→制动系统安装承重→上下车架等结构件工程机械的起源减速增扭功能（减速：传动比≥1）换挡功能（前进挡、倒退挡）制动功能（行驶时制动、停车后制动）转向功能（左右轮胎差速）主要由包括柴油机、液力变矩器（或离合器）、变速箱（机械式换挡、动力换挡）、传动轴及前后驱动桥及制动器等组成车辆的主要功能轮胎式:机动性能好、行驶速度快、作业循环时间短、不损坏地面履带式:附着性能好、牵引力大、接地比压小、爬坡能力强、适合恶劣环境车辆的两种行走方式履带式:履带行走系由机架、行走装置、悬架三部分组成。行走装置包括驱动轮、托轮、张紧轮、支重轮、履带、台车架以及履带张紧装置等组成。车辆的两种行走方式工作装置主要功能：动作（油缸直线伸或缩；液压马达旋转）→操作控制系统停止工程机械的起源液压油缸液压马达液压油泵（动力元件）液压油缸（执行元件）控制阀（控制元件）液压油箱（辅助元件）液压胶管工作装置液压系统的主要组成液压油（介质）工作装置：往复直线运动产生推力装载机工作装置：旋转驱动产生切削力铣刨机铣刨筒工作装置：旋转驱动产生切削力铣刀工作装置：旋转驱动产生动力稳定土拌和机搅拌机构分类及特点工程机械：用于各类基本建设施工作业的机械与设备包括：建筑机械、筑路机械、施工设备、军工专用工机、铁道线路机械、专用工机（高空作业车、高空消防车）挖掘机属于土方施工机械(不属铲土运输机械、路面施工机械、路面养护机械)挖掘机是一种循环式作业机械、属土方施工机械反铲液压挖掘机：挖斗斗齿向下切削土方的挖掘机。工作装置采用机械软轴式操作或先导式操纵，操纵力小，提高使用性能。土方施工机械：挖掘机械和铲土运输机械的总称。工程机械整机结构及其特点整机结构工程机械由传动系统、操纵系统、工作装置与机架等部分组成。工程机械由于有特殊的工作条件和性能要求，其结构比一般行走车辆复杂，结构较特殊，应用了一些如电子监控、空调系统、降噪防振等先进技术。单元二工程机械部件与系统一、传动系统二、转向系统三、制动系统四、液压系统一、传动系统滑转：车轮相对地面空转的现象附着力：由车轮或着地履带之间产生的摩擦力和嵌合。滑移：车轮相对地面向前移动(非滚动)的现象。牵引力：力的总和驱动轮轮缘受到地面向前的推力。从动轮：无驱动力矩的车轮。滚动阻力：滚动阻力是由于地面和轮胎同时变形引起的阻力。地面附着力=附着系数φ×附着重量G附着重量G：四轮驱动时=整机重量W；两轮驱动时=整机重量W/2最大牵引力P≤地面附着力一、传动系统1.机械式传动2.液力机械式传动3.全液压传动4.电传动轮胎式、履带式传动机械式（离合器）、液力机械式（液力变矩器）、全液压传动（液压油泵、液压马达）四轮（双桥）驱动、两轮（单桥）驱动1.机械式传动柴油机（动力源）离合器机械换挡变速箱传动轴驱动桥轮胎柴油机→离合器→机械换挡变速箱→传动轴→前后驱动桥→轮胎通常小型自行式工程机械多采用(机械)传动方式（1-39）2.液力机械式传动柴油机（动力源）液力变矩器动力变速箱传动轴驱动桥轮胎柴油机→液力变矩器→动力换挡变速箱→传动轴→前后驱动桥→轮胎液力机械式传动:由液力变矩器和机械传动装置联合传动的传动形式柴油机飞轮变矩器变速箱传动轴驱动桥2.液力机械式传动3.全液压传动(一)柴油机（动力源）液压泵液压胶管液压马达驱动桥轮胎高速方案(液压马达→机械减速机构→轮胎):柴油机→液压泵→控制阀→液压马达→前后驱动桥→轮胎特点：结构复杂；成本低控制阀3.全液压传动(二)柴油机（动力源）液压泵液压胶管低速大扭矩马达轮胎低速方案(低速大扭矩马达→轮胎):柴油机→液压泵→控制阀→液压马达(低速大扭矩)→轮胎特点：元件少；成本高控制阀操纵系统操纵系统工作装置液压系统变速换挡操纵系统转向系统制动系统电器设备等4.传动系统主要部件4.1柴油机4.2离合器4.3液力变矩器4.4变速箱4.5传动轴4.6驱动桥4.1柴油机采用柴油机作为动力：增大扭矩，发挥较大牵引力增压柴油机潍柴：WD615系列上柴：C6121、D6114与双变总成结合;在异常恶劣工况下，工作自如，发挥最大工作效率;传动的基本部件:柴油发动机柴油机（动力源）4.2离合器一、离合器的功用（1）平顺接合动力，保证车辆平稳起步（2）临时切断动力，保证换档时工作平顺（3）防止传动系统过载二、摩擦离合器的工作原理摩擦离合器依靠摩擦原理传递发动机动力。当从动盘与飞轮之间有间隙时，飞轮不能带动从动盘旋转，离合器处于分离状态。当压紧力将从动盘压向飞轮后，飞轮表面对从动盘表面的摩擦力带动从动盘旋转，离合器处于接合状态。4.2离合器特点：制造简单、传动效率高、成本低、易维修；技术落后、操作费力、发动机易熄火、作业效率低与摩擦离合器配套的变速箱是(机械式)变速箱（定轴式、行星式、动力换档式不妥）离合器由主动部分、从动部分、压紧机构、操纵机构组成4.2离合器4.2离合器4.2离合器4.3液力变矩器思考：1.自动挡汽车为什么不需要离合器?不会熄火?2.为什么发动机同等排量(例如2.0升排量)的汽车中，自动挡的要比手动挡的耗油高约20%?4.3液力变矩器安装液力变矩器：能提高发动机工作平稳性，减少传动系统冲击，并且有随外力增加而自动减速相应增大输出扭矩的自动适应能力，从而提整机动力性能。组成：液力变矩器主要由泵轮、涡轮、导轮和变矩器外壳等部件组成。泵轮连接柴油机；涡轮连接变速箱；导轮改变油液冲击方向。4.3液力变矩器4.3液力变矩器液力变矩器由三种带叶片的工作轮，即泵轮，涡轮和导轮所组成采用液力机械式传动，因变矩器容易发热，故传动效率较机械式低机械式传动较液力机械式传动的传动效率高液力变距器的主要参数包括变矩系数、传动比、效率液力变矩器：由泵轮、涡轮和导轮三种工作轮组成，完成机械能转换为液动能，再还原为机械能并可变矩的液力传动装置液力机械式传动：由液力变矩器和机械传动装置联合传动的传动形式变矩系数：涡轮输出扭矩与泵轮输入扭矩的比值液力变矩器高效区：传动效率高于等于75％的工作区间液力变矩器传动比：涡轮转速与泵轮转速成的比值4.3液力变矩器液力机械式传动的优越性①由于液力变矩器可在一定范围自动调速调扭，可扩大柴油机的动力范围；提高了施工机械的载荷自适应性，故作业效率高，同时可稳定发动机的负荷，发动机不易熄火；②由于采用动力换档变速箱，故可实现负载换档：操纵轻便，且传动平稳无冲击，有效地延长了机械的使用寿命。双涡轮液力变矩器的工作特性双涡轮液力变矩器可随载荷变化自动变换变矩工况(即工级涡轮变矩或I、II级涡轮同时变矩)，即可实现重载和轻载时自动变换低档或高档，载荷适应性强。由于扩大了变矩范围，故扩大了变矩器的高效区，提高了变矩器的传动效率，同时可减少动力换档变速箱的档位，简化变速箱结构。4.3液力变矩器液力变矩器的工作原理通过泵轮将机械能转换为驱动涡轮的液动能，再通过涡轮还原为机械能，并通过导轮的反作用改变涡轮输出扭矩进行动力传递，可通过载荷变化无级变速变扭。4.4.1机械式变速箱4.4.2动力换挡变速箱4.4变速箱变速箱特点：减速增扭、改变行驶方向（前进及倒退挡）、停车（空挡）低挡低速，高挡高速速度×扭矩=定值→高速轻载、低速重载自行式工程机械低档的牵引力比高档牵引力大（不是小）4.4.1机械换挡变速箱人力换挡变速箱：利用非常啮轮改变传动比的变速箱(人力操纵)。变速换挡操纵系统机械式换挡：操纵杆→拨叉、滑套→各挡齿轮啮合→动力输出机械式换挡换挡原理:滑套、拨叉采用行星动力换档或电液控制定轴式变速箱，结构紧凑，工作可靠，操作轻便，减少司机劳动强度4.4.2动力换挡变速箱4.4.2动力换挡变速箱行星齿轮机构由太阳轮、行星轮、行星支架、齿圈四个元件组成；只有当固定其中的一个元件后，才能工作。动力换挡变速箱主从动摩擦片换挡活塞行星齿轮总成4.4.2动力换挡变速箱动力换档变速箱：利用换档或换向离合器改变传动比的常啮合齿轮变速箱(液压操纵)采用湿式多片换档离合器作为换档执行装置。这种换档离合器因位于变速器内部，径向尺寸受到严格限制，而传递的转矩又很大，故做成多片式。4.4.2动力换挡变速箱换挡原理:压力油推动油缸活塞，压紧主动摩擦片、从动摩擦片为一体，带动换挡的齿轮转动，实现动力输出操纵手柄→换挡压力进入挂挡油缸→推动活塞→压紧主动摩擦片与从动摩擦片为一体转动或停止→动力输出4.4.2动力换挡变速箱行星齿轮机构由太阳轮、行星轮、行星支架、齿圈四个元件组成；只有当固定其中的一个元件后，才能工作。操纵手柄→换挡压力进入挂挡油缸→推动活塞→拉紧制动带抱死转动的从动件为一体强迫停止转动→动力输出4.4.2动力换挡变速箱自动换档变速箱的优越性①操纵简便、省力。无主离和器踏板和变速杆，只需要操纵油门踏板，预先选好换档挡区范围，即可实现自动换档。减轻手柄操作劳动强度；②平均车速高，作业周转快，可提高作业生产率。自动控制换档可选择最佳换档时刻和最佳档位，避免人为判断错误或动作滞后延误换档时间，从而可以加快工程机械地周转速度，缩短循环作业周期和辅助工作时间，提高生产效率；4.4.2动力换挡变速箱③改善发动机工作状况和人机环境。自动控制换档可稳定发动机地转速范围，避免因负载变化引起发动机转速急剧波动，有利减轻发动机地振动和噪声，改善驾驶员的工作环境；自动换档技术可稳定发动机的转速变化范围，换气惯性小，燃油燃烧较充分，将排气污染限制在最低范围内，保护生态环境：稳定发动机转速，还可避免或减轻机件剧烈磨损，延长发动机零部件的使用寿命，降低生产成本；④自动换档可提高机械的动力性能和通过性能；⑤改善发动机与液力变矩器的联合工作特性，提高传动效率。动力变速换挡操纵系统操纵手柄→换挡压力进入挂挡油缸→推动活塞→压紧主动摩擦片与从动摩擦片为一体转动→动力输出4.5传动轴功用：在轴线相交且相对位置经常变化的两转轴间传递动力。4.5传动轴4.5传动轴万向节：由十字节和万向节叉组成的相交轴联结器单万向节不具有等角速传动的特性双万向节满足等角速条件才具有等角速传动特性。4.6驱动桥4.6.1驱动桥组成由主减速器、差速器、半轴、轮边减速器、桥壳组成。（一）主减速器/主传动总成主减速器的作用将变速器输出的动力再次减速，以增加转矩，之后将动力传递给差速器。锥形齿轮式主减速器图（一）主减速器/主传动总成（一）主减速器/主传动总成主传动总成为一级减速器（不是