挖掘机的基础知识.docx

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挖掘机的基础知识

挖掘机的工作装置

　一．反铲

　　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1），在液压缸的作用下各部件绕铰接点摆动，完成挖掘、提升和卸土等动作。

图1反铲

1—斗杆油缸；2—动臂；3—油管；4—动臂油缸；5—铲斗；6—斗齿；7—侧齿；8—连杆；9—摇杆；10—铲斗油缸；11—斗杆

　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。

　　1）整体式动臂。

其优点是结构简单，质量轻而刚度大。

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变动臂两种。

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。

　　2）组合式动臂。

如图2所示，组合式动臂用辅助连杆或液压缸3或螺栓连接而成。

上、下动臂之间的夹角可用辅助连杆或液压缸来调节，虽然使结构和操作复杂化，但在挖掘机作业中可随时大幅度调整上、下动臂之间的夹角，从而提高挖掘机的作业性能，尤其在用反铲或抓斗挖掘窄而深的基坑时，容易得到较大距离的垂直挖掘轨迹，提高挖掘质量和生产率。

组合式动臂的优点是，可以根据作业条件随意调整挖掘机的作业尺寸和挖掘力，且调整时间短。

此外，它的互换工作装置多，可满足各种作业的需要，装车运输方便。

其缺点是质量大，制造成本高，一般用于中、小型挖掘机上。

　　2．反铲斗

　　反铲用的铲斗形式，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，图3为反铲常用铲斗形式。

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4所示。

图2组合式动臂

1—下动臂；2—上动臂；3—连杆或液压缸

图3反铲常用铲斗结构

1—齿座；2—斗齿；3—橡胶卡销；4—卡销；5、6、7—斗齿板

　　二．正铲

　　单斗液压挖掘机的正铲结构如图5所示，主要由动臂2、动臂油缸1、铲斗5、斗底油缸4等组成。

铲斗的斗底利用液压缸来开启，斗杆6是铰接在动臂的顶端，由双作用的斗杆油缸7使其转动。

斗杆油缸的一端铰接在动臂上，另一端铰接在斗杆上。

其铰接形式有两种：

一种是铰接在斗杆的前端；另一种是铰接在斗杆的尾端。

　　动臂均为单杆式，顶端呈叉形，以便与斗杆铰接。

动臂有单节的和双节的两种。

单节的动臂有长短两种备品，可根据需要更换。

双节的动臂则由上、下两节拼装而成，根据拼装点的不同，动臂的工作长度也不同。

图4斗齿安装形式

（a）螺栓连接；（b）橡胶卡销连接

1—卡销；2—橡胶卡销；3—齿座；4—斗齿

图5正铲

1—动臂油缸；2—动臂；3—加长臂；4—斗底油缸；5—铲斗；6—斗杆；7—斗杆油缸；8—液压软管

挖掘机的液压系统

　　液压挖掘机的液压系统都是由一些基本回路和辅助回路组成，它们包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、节流调速和节流限速回路、行走限速回路、支腿顺序回路、支腿锁止回路和先导阀操纵回路等，由它们构成具有各种功能的液压系统。

　　一．液压挖掘机液压系统的基本类型

　　液压挖掘机液压系统大致上有定量系统、变量系统和定量、变量复合系统等三种类型。

　　1．定量系统

　　在液压挖掘机采用的定量系统中，其流量不变，即流量不随外载荷而变化，通常依靠节流来调节速度。

根据定量系统中油泵和回路的数量及组合形式，分为单泵单回路定量系统、双泵单回路定量系统、双泵双回路定量系统及多泵多回路定量系统等。

　　2．变量系统

　　在液压挖掘机采用的变量系统中，是通过容积变量来实现无级调速的，其调速方式有三种：

变量泵－定量马达调速、定量泵－变量马达调速和变量泵－变量马达调速。

　　单斗液压挖掘机的变量系统多采用变量泵－定量马达的组合方式实现无极变量，且都是双泵双回路。

根据两个回路的变量有无关连，分为功率变量系统和全功率变量系统两种。

其中的分功率变量系统的每个油泵各有一个功率调节机构，油泵的流量变化只受自身所在回路压力变化的影响，与另一回路的压力变化无关，即两个回路的油泵各自独立地进行恒功率调节变量，两个油泵各自拥有一半发动机输出功率；全功率变量系统中的两个油泵由一个总功率调节机构进行平衡调节，使两个油泵的摆角始终相同。

同步变量、流量相等。

决定流量变化的是系统的总压力，两个油泵的功率在变量范围内是不相同的。

其调节机构有机械联动式和液压联动式两种形式。

　　二．YW-100型单斗液压挖掘机液压系统

　　国产YW-100型履带式单斗液压挖掘机的工作装置、行走机构、回转装置等均采用液压驱动，其液压系统如图1所示。

　　该挖掘机液压系统采用双泵双向回路定量系统，由两个独立的回路组成。

所用的油泵1为双联泵，分为A、B两泵。

八联多路换向阀分为两组，每组中的四联换向阀组为串联油路。

油泵A输的压力进入第一组多路换向阀，驱动回转马达、铲斗油缸、辅助油缸，并经中央回转接头驱动右行走马达7。

该组执行元件不工作时油泵A输出的压力油经第一组多路换向阀中的合流阀进入第二组多路换向阀，以加快动臂或斗杆的工作速度。

油泵B输出的压力油进入第二组多路换向阀，驱动动臂油缸、斗杆油缸，并经中央回转接头驱动左行走马达8和推土板油缸6。

　　该液压系统中两组多种换向阀均采用串联油路，其回油路并联，油液通过第二组多路换向阀中的限速阀5流向油箱。

限速阀的液控口作用着由梭阀提供的A、B两油泵的最大压力，当挖掘机下坡行走出现超速情况时，油泵出口压力降低，限速阀自动对回油进行节流，防止溜坡现象，保证挖掘机行驶安全。

　　在左、右行走马达内部除设有补油阀外，还设有双速电磁阀9，当双速电磁阀在图示位置时马达内部的两排柱塞构成串联油路，此时为高速；当双速电磁阀通电后，马达内部的两排柱塞呈并联状态，马达排量大、转速降低，使挖掘机的驱动力增大。

　　为了防止动臂、斗杆、铲斗等因自重而超速降落，其回路中均设有单向节流阀。

另外，两组多路换向阀的进油路中设有安全阀，以限制系统的最大压力，在各执行元件的分支油路中均设有过载阀，吸收工作装置的冲击；油路中还设有单向阀，以防止油液的倒流、阻断执行元件的冲击振动向油泵的传递。

　　WY-100型单斗液压挖掘机除了主油路外，还有如下低压油路：

　　1．排灌油路。

将背压油路中的低压油，经节流降压后供给液压马达壳体内部，使其保持一定的循环油量，及时冲洗磨损产物。

同时回油温度较高，可对液压马达进行预热，避免环境温度较低时工作液体对液压马达形成“热冲击”。

　　2．泄油回路。

将多路换向阀和液压马达的泄漏油液用油管集中起来，通过五通接头和滤油器流回油箱。

该回路无背压以减少外漏。

液压系统出现故障时可通过检查泄漏油路滤油器，判定是否属于液压马达磨损引起的故障。

　　3．补油油路。

该液压系统中的回油经背压阀流回油箱，并产生0.8~1.0MPa的补油压力，形成背压油路，以便在液压马达制动或出现超速时，背压油路中的油液经补油阀向液压马达补油，以防止液压马达内部的柱塞滚轮脱离导轨表面。

　　该液压系统采用定量泵，效率较低、发热量大，为了防止液压系统过大的温升，在回油路中设置强制风冷式散热器，将油温控制在80℃以下。

图1YW-100型单斗履带式挖掘机液压系统

1—油泵；2、4—分配阀组；3—单向阀；5—速度限制阀；6—推土板油缸；7、8—行走马达；9—双速阀；10—回转马达；11—动臂油缸；12—辅助油缸；13—斗杆油缸；14—铲斗油缸；15—背压阀；16—冷却器；17—滤油器

挖掘机的维修保养

　　对挖掘机实行定期维护保养的目的是，减少机器的故障，延长机器使用寿命；缩短机器的停机时间；提高工作效率，降低作业成本。

　　只要管理好燃油、润滑油、水和空气，就可减少70%的故障。

事实上，70%左右的故障是由于管理不善造成的。

 　　1、燃油的管理

　　要根据不同的环境温度选用不同牌号的柴油（对见表1）；柴油不能混入杂质、灰土与水，否则将使燃油泵过早磨损；劣质燃油中的石蜡与硫的含量高，会对发动机产生损害；每日作业完后燃油箱要加满燃油，防止油箱内壁产生水滴；每日作业前打开燃油箱底的放水阀放水；在发动机燃料用尽或更换滤芯后，须排尽管路中的空气。

最低环境温度

0℃

-10℃

-20℃

-30℃

柴油牌号

0#

-10#

-20#

-35#

　　2、其它用油的管理

 　　其他用油包括发动机油、液压油、齿轮油等；不同牌号和不同等级的用油不能混且；不同品种挖掘机用油在生产过程中添加的起化学作用或物理作用的添加剂不同；要保证用油清洁，防止杂物（水、粉尘、颗粒等）混入；根据环境温度和用途选用油的标号。

环境温度高，应选用粘度大的机油，环境温度低应选用粘度小的用油；齿轮油的粘度相对较大，以适应较大的传动负载，液压油的粘度相对较小，以减少液体流动阻力。

表2 挖掘机用油的选择

容器

外界温度℃

油液种类

更换周期h

更换量L

发动机油底壳

-35-20

CDSAE5W-30

250

24

-20-10

CDSAE10W

-20-40

CDSAE10W-30

-15-50

CDSAE15W-40

0-40

CDSAE30

回转机构箱

-20-40

CDSAE30

1000

5.5

减振器壳体

CDSAE30

6.8

液压油箱

CDSAE10W

5000

PC200型:

239

PC220型:

246

CDSAE10W-30

CDSAE15W-40

终传动

CDSAE90

1000

5.4

 　　3、润滑油脂管理

　　采用润滑油（黄油）可以减少运动表面的磨损，防止出现噪声。

润滑脂存放保管时，不能混入灰尘、砂粒、水及其它杂质；推荐选用锂基型润滑脂G2-L1，抗磨性能好，适用重载工况；加注时，要尽量将旧油全部挤出并擦干净，防止沙土粘附。

　　4、滤芯的保养

　　滤芯起到过滤油路或气路中杂质的作用，阻止其侵入系统内部而造成故障；各种滤芯要按照（操作保养手册）的要求定期更换；更换滤芯时，应检查是否有金属附在旧滤芯上，如发现有金属颗粒奕及时诊断和采取改善措施；使用符合机器规定的纯正滤芯。

伪劣滤芯的过滤能力较差，其过滤层的面各人和材料质量都不符合要求，会严重影响机器的正常使用。

　　5、定期保养的内容

　　①新机工作250H后就应更换燃油滤芯和附加燃油滤芯；检查发动机气门的间隙。

　　②日常保养；检查、清洗或更换空气滤芯；清洗冷却系统内部；检查和拧紧履带板螺栓；检查和调节履带反张紧度；检查进气加热器；更换斗齿；调节铲斗间隙；检查前窗清洗液液面；检查、调节空调；清洗驾驶室内地板；更换破碎器滤芯（选配件）。

清洗冷却系统内部时，待发动机充分冷却后，缓慢拧松注水口盖，释放水箱内部压力，然后才能放水；不要在发动机工作时进行清洗工作，高速旋转的风扇会造成危险；当清洁或更换冷却液时，应将机器停放在水平地面上；要按照表3更换冷却液和防腐蚀器。

防冻液与水的比例按表4要求。

冷却液种类

冷却系统内部清洗和更换周期

防腐蚀器更换周期

AF-ACL防冻液（超级防冻液）

每2年或每4000h

每1000h或更换冷却液时

AF-PTL防冻液（长效防冻液）

每年或2000h

AF-PT防冻液（冬季型）

每6个月（只在秋季添加）

表4防冻液与水的混合比例

环境温度℃/容量L

-5

-10

-15

-20

-25

-30

防冻液

PC200

5.1

6.7

8.0

9.1