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挖掘机机械系统的基本构造

2015/5/25 19:49:42

挖掘机机械系统的基本构造

1 动力装置

单斗液压挖掘机的动力装置，多采用直立式多缸、水冷、一小时功率标定的柴油机。

以三一SY230C5挖掘机为例，该机采用康明斯6BTA5.9-C柴油机作为动力，其中各数字及字母的含义为：

• 6——6个汽缸

• B——发动机系列

• T——涡轮增压

• A——后级冷却（增压后中冷）

• 5.9——排量（51×51×3.14×120×6=5.9升）

• C——改进次数

液压挖掘机的动力装置是由发动机、散热器、连轴器及辅助元件组成。它主要是发动机和五大系统组成，如下图所示：

图3-3 动力系统图1

1-减震及传动系统 2-排气系统 3-冷却系统

图3-4 动力系统图2

4-进气系统 5-燃油系统 6-发动机

1.1 发动机

将自然界能源转化为人们所需要的机械运动能的装置，称为动力机械，俗称发动机。其中，柴油机具有热效率高、结构紧凑、质量轻、使用成本低、维护方便等优点，故目前绝大多数工程建设机械作为动力装置，为其行走及工作装置提供动力。

目前三一挖掘机使用的发动机一般是六缸、四冲程、顶置气门式涡轮增压柴油机。

1.1.1 柴油机组成及作用

柴油机是一种动力装置。现代工程建设机械用的往复活塞式柴油机总体机构，由以下的机构和系统组成：

① 曲柄连杆机构。曲柄连杆机构是柴油机完成热功转换、产生并输出动力的主要机构。它的机体组-汽缸体、汽缸体、曲轴箱等；活塞连杆组-活塞、活塞环、活塞销、连杆及其轴承等；曲轴及其轴承、飞轮等组成。

② 配气机构。配气机构的作用是：按照柴油机工作循环与着火顺序，定时地使空气进入气缸；使燃烧后的废气排出汽缸；在压缩和作功冲程中使汽缸密闭。配气机构使一种控制机构。

凸轮-气门式配气机构广泛运用在四冲程柴油机上。这种配气机构不仅工作可靠，而且对气门的密封性也好。

顶置气门式配气机构由气门、气门弹簧、凸轮轴及凸轮、挺杆及推杆、摇臂轴等主要零件组成。

③ 供给系。柴油机供给系的作用是，向汽缸提供染油和空气，并引导废气排入大气的装置。它由空气滤清器、，进、排气管，柴油箱，喷油泵和喷油嘴等主要部件组成。

④ 润滑系。润滑系的作用是：连续不断地想运动零件的摩擦表面提供润滑油，减少零件间的摩擦和磨损，保证柴油机正常工作，并减少功率消耗；冷却高温零件或维持起正常工作温度；冲洗、带走摩擦表面的磨屑，避免其加速零件的磨损；粘附在零件表面上，避免与水、空气及燃气接触，减轻零件的氧化和锈蚀；润滑油填充在零件的配合间隙中，起到提高密封效果的辅助作用。

⑤ 冷却系。冷却系的作用是，对柴油机，特别是高温的零部件进行冷却，维持正常的工作温度，避免零件的刚度、强度下降；零件的正常配合间隙被破坏，摩擦和磨损加剧；机油粘度变化，使润滑性能变差；柴油机的充分效果降低、动力性和经济性破坏等。柴油机的冷却方式有水冷和风冷。它主要由水泵、风扇、散热器、节温器等零件组成。

⑥ 启动系。启动系的功用是，使柴油机由静止状态迅速的进入自动运行状态。除小功率、单缸柴油机外，目前工程建设机械用的柴油机均用电动机启动，因此柴油机电启动系主要由蓄电池、发动机、电动机、启动开关等组成。

1.2减震系统

减震系统由发动机支腿、减震垫、固定座组成，通过螺栓连接在一起，见图3—5。

图3-5 减震系统

1、4-发动机支腿 2、5-减震垫 3、6-固定座

1.3传动系统

传动系统由飞轮、端盖、轴、联轴器组成，通过螺栓连接在一起，见图3-6。

图3-6 传动系统

1-飞轮 2-端盖 3-轴 4-联轴器

1.4油门控制系统

油门控制系统由步进电机、曲柄总成、熄火装置、连杆、油门摆杆组成，见图3-7。

图3-7 油门控制机构

1- 步进电机 2-曲柄总成 3-熄火装置 4-连杆 5-油门摆杆

1.5排气系统

排气系统由涡轮增压器、防烫护罩、排气管、消声器、消声器支架、引水胶管组成，见图3-8。

图3-8 排气系统图

1-涡轮增压器 2-防烫护罩 3-排气管 4-消音器 5-支架 6-引水胶管

1.6进气系统

进气系统由空滤支架、空气过滤器（有些机器还包括空气预滤器）、中冷器、进气管、涡轮增压器组成，见图3-9。

图3-9 进气系统图

1-空滤支架 2-空气过滤器 3-中冷器 4、5、6-进气管 7-涡轮增压器

1.7燃油系统

燃油系统由燃油箱、油水分离器、柴油粗滤器、柴油精滤器、输油管组成，见图3-10。

图3-10 燃油系统图

1-柴油精滤器 2-燃油箱 3-燃油粗滤器 4-油水分离器

2 传动系统

单斗液压挖掘机的传动系统将柴油机的输出动力通过液压系统传递给工作装置、回转装置和行走机构等，见图3-11。

3 回转机构

回转机构使工作装置及上部转台向左或向右回转，以便进行挖掘和卸料。单斗液压挖掘机的回转装置必须能把转台支撑在机架上，不能倾斜并使回转轻便灵活。为此，单斗液压挖掘机都设有回转支撑装置(起支撑作用)和回转传动装置(驱动转台回转)，它们被统称为回转装置，见图3-12。

3.1 回转支撑

单斗液压挖掘机用回转支撑的结构型式，实现上部平台的回转，回转支撑按结构形式分为转柱式和滚动轴承式等两种，见图3-13、图3-14、图3-15。

3.2 回转传动

全回转液压挖掘机回转装置的传动型式有直接传动和间接传动两种。

1)直接传动。在低速大扭矩液压马达的输出轴上安装驱动小齿轮，与回转齿圈啮合。现在挖掘机一般都不采用这种结构型式。

2)间接传动。由高速液压马达经齿轮减速器带动回转齿圈的间接传动结构型式。这种传动型式结构紧凑，具有较大的传动比，且齿轮的受力情况较好。轴向柱塞液压马达与同类型液压油泵的结构基本相同，许多零件可以通用，便于制造及维修，从而降低了成本。

4 行走机构

行走机构支撑挖掘机的整机质量并完成行走任务。

1-履带；2-行走马达及驱动轮；3-托链轮；4-X型车架；支重轮

单斗液压挖掘机的履带式行走机构的基本结构与其他履带式机构的大致相同，但它多采用两个液压马达各自驱动一条履带，见图3-16。与回转装置的传动相似，可用高速小扭矩马达或低速大扭矩马达。两个液压马达同方向旋转时挖掘机将直线行驶；若只向一个液压马达供油，并将另一个液压马达制动，挖掘机则绕制动一侧的履带转向；若使左、右两液压马达反向旋转，挖掘机将进行原地转向。

行走机构的各零部件都安装在整体式行走架上。液压泵输出的压力油经多路换向阀和中央回转接头进入行走液压马达，该马达将压力能转变为输出扭矩后，通过齿轮减速器传给驱动轮，最终卷绕履带以实现挖掘机的行走。

单斗液压挖掘机大都采用组合式结构履带和平板型履带板—没有明显履剌，虽附着性能差，但坚固耐用，对路面破坏性小，适用于坚硬岩石地面作业或经常转场的作业。也有采用三履刺型履带板，接地面积较大，履刺切入土壤深度较浅，适宜于挖掘机采石作业。实行标准化后规定挖掘机采用质量轻、强度高、结构简单和价格较低的轧制履带板。专用于沼泽地的三角形履带板可降低接地比压，提高挖掘机在松软地面上的通过能力。

单斗液压挖掘机的驱动轮均采用整体铸件，能与履带正确啮合、传动平衡。挖掘机行走时驱动轮应位于后部，使履带的张紧段较短，减少履带的摩擦、磨损和功率消耗。

每条履带都设有张紧装置，以调整履带的张紧度，减少履带的振动噪声、摩擦、磨损及功率损失，见图3-17。目前单斗液压挖掘机都采用液压张紧结构。其液压缸置于缓冲弹簧内部，减小了外形尺寸。

5 工作装置

液压挖掘机工作装置的种类繁多(可达100余种)，目前工程建设中应用最多的是反铲和破碎器。

铰接式反铲是单斗液压挖掘机最常用的结构型式，动臂、斗杆和铲斗等主要部件彼此铰接，见图3-18，在液压缸的作用下各部件绕铰点摆动，完成挖掘、提升和卸土等动作。

5.1 动臂

动臂是反铲的主要部件，其结构有整体式和组合式两种。

整体式动臂的优点是结构简单，质量轻而刚度大。其缺点是更换的工作装置少，通用性较差。多用于长期作业条件相似的挖掘机上。整体式动臂又可分为直动臂和弯动臂两种。其中的直动臂结构简单、质量轻、制造方便，主要用于悬挂式液压挖掘机，但它不能使挖掘机获得较大的挖掘深度，不适用于通用挖掘机；弯动臂是目前应用最广泛的结构型式，与同长度的直动臂相比，可以使挖掘机有较大的挖掘深度，但降低了卸土高度，这正符合挖掘机反铲作业的要求。

5.2 铲斗

5.2.1 基本要求

1)铲斗的纵向剖面形状应适应挖掘过程各种物料在斗中运动规律，有利于物料的流动，使装土阻力最小，有利于将铲斗充满。

2)装设斗齿，以增大铲斗对挖掘物料的线比压，斗齿及斗形参数具有较小的单位切削阻力，便于切入及破碎土壤。斗齿应耐磨、易于更换。

3)为使装进铲斗的物料不易掉出，斗宽与物料直径之比应大于4：1。

4)物料易于卸净，缩短卸载时间，并提高铲斗有效容积。

5.2.2 结构

反铲用的铲斗形状、尺寸与其作业对象有很大关系。为了满足各种挖掘作业的需要，在同一台挖掘机上可配以多种结构型式的铲斗，见图3-19、图3-20分别为反铲用铲斗的基本形式和常用形式。铲斗的斗齿采用装配式，其形式有橡胶卡销式和螺栓连接式，如图2-5所示。

铲斗与液压缸连接的结构型式有四连杆机构和六连杆机构，如图2-6所示。其中的四连杆机构连孥方式是铲斗直接铰接于液压缸，使铲斗转角较小，工作力矩变化较大；六连杆机构连接方式的特点是，在液压缸活塞杆行程相同条件下，铲斗可获得较大转角，并改善机构的传动特性。