挖掘机发展历史.docx

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挖掘机发展历史

挖掘机发展历史

挖掘机从发明到现在已经走过179年的历史，期间经历过从人力到蒸汽再到液压驱动。

作为工程机械行业里的“明珠”，挖掘机的发明和发展对节省人力提高工作效率发挥了巨大作用。

T130题T142

　　最早的挖掘机是以人力或畜力为动力，用于挖深河底的浚泥船，铲斗容量一般不超过0.2～O.3立方米。

　　1833～1836年，美国人奥蒂斯设计和制造了第一台蒸汽机驱动、铁木混合结构、半回转、轨行式的单斗挖掘机，生产率为35立方米／时，但由于经济性差没有应用。

19世纪70年代经过改进的蒸汽铲正式生产并应用于露天矿剥离。

1880年又出现了第一批以拖拉机为底盘的半回转式蒸汽铲。

　　20世纪初至40年代末，挖掘机进入动力和行走装置多样化的阶段。

1910年，出现了第一台电机驱动的单斗挖掘机；1912年出现了汽油机和煤油机驱动的全回转式单斗挖掘机；1916年出产了柴油发电机驱动的单斗挖掘机；1924年柴油机直接驱动开始用于单斗挖掘机上；履带式行走装置于1910年开始采用。

轮胎式行走装置随着汽车工业的发展，广泛用于小型挖掘机。

30年代，出现了步行行走装置。

　　50年代中期，德国和法国相继研制出全回转式液压挖掘机，从此挖掘机的发展进入一个新阶段。

　　多斗挖掘机也有100多年的历史。

法国于1860年生产了世界上最早的、结构比较成熟的多斗挖掘机，用于苏伊士运河开挖工程。

1889年，美国生产的多斗挖沟机可挖宽0.29米、深1.4米的沟渠。

　　19世纪末，斗轮挖掘机在德国褐煤采掘中得到广泛应用，至1958年，每个铲斗容量已达3600升。

1977年，联邦德国制造了当时世界上最大的斗轮挖掘机，其生产率为24万立方米/日。

　　由于技术的进步，液压技术开始运用到制造领域。

20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式机械，20世纪50年代初期和中期相继研制出拖式全回转液压挖掘机和履带式全液压机械。

　　初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于机械各种工况的液压元件，制造质量不够稳定，配套件也不齐全。

从20世纪60年代起，液压挖掘机进入推广和蓬勃发展阶段，各国机械制造厂和品种增加很快，产量猛增。

 1.中国最大的铲斗式矿用挖掘机——山西太重集团WK55挖掘机

2008年1月26日，国内最大的矿用挖掘机在山西太重集团下线。

这台WK55型挖掘机高达22米，相当于７层楼高，总重量达到1400吨，斗容量56立方米，年产量可达1200万立方米。

可适用3000万吨级的大型露天矿、铁矿、有色金属矿的剥离和采装作业。

目前，WK55挖掘机已经投入平朔露天煤矿使用。

2.世界最大的液压挖掘机——美国特雷克斯-O&KRH400挖掘机

O&KRH400正铲挖掘机是目前世界上最大的液压挖掘机，是当今唯一的1000吨级液压挖掘机。

到目前为止，只有6台RH400投入使用，其中5台在美国、1台在加拿大的矿山使用，仅有正铲机型。

第一台RH400于1997年制造，经过改进的第六台RH400于2002年推出。

油箱容量为16000L，发动机输出功率达3280kW，正铲能容纳85吨的矿物。

3.世界最大的电动挖掘机——美国P&H5700挖掘机

5700系列于1991年推出，共生产了5台，是P&H公司生产过的最大电铲型号，输入电压为14400V，它装有4个铲斗提升电动机，2个推进电机和4台回转电机，吊臂长度为21m，整机质量：

1667吨，装机功率：

9975kW，铲斗容量：

61m3。

4.世界最大的轮斗式挖掘机——德国克虏伯KRUPP293挖掘机

KRUPP293的能力惊人，即使面对最难剥离的密质硬岩或冻土时实际生产能力也能达到24万m3/日，尤其挖掘松方的能力甚至达到了空前的30万m3/日。

从293的主要技术参数来看，已全面超过了1978年就投入使用的这一系列的首机288，成为真正的挖掘机之王。

主要结构分为三大部分：

工作装置、上部回转平台、下部机构；

•工作装置通过轴销铰接于回转平台的前端；

•回转平台与下部机构间通过回转支承联接；

•发动机后置于回转平台上；

•驾驶室置于回转平台的左前方；

•下部机构前端装有推土铲；

•行走架上装四轮一带（支重轮、托链轮、驱动轮、导向轮、履带）

及涨紧装置；

•传动系统为恒功率控制液压系统，其操纵方式为全液压先导式；

1.7.1动力元件——液压泵（油泵），将机械能变换成油液的液压能。

临工

挖掘机用的油泵由齿轮泵和柱塞泵组成。

1.7.2控制元件——各种液压阀，用来控制和调节液压油的方向、流量和压

力。

根据控制功能液压阀可分为：

压力控制阀——溢流阀（安全阀、过载阀）、减压阀（先导操纵阀）等；

流量控制阀——节流阀等；

方向控制阀——单向阀、换向阀等。

1.7.3执行元件——将液压泵输来的液压能变换成工作机构动作的机械能，

驱动负载作直线往复运动或回转运动。

一类是做直线运动的，也就是油缸

一类是做旋转运动的，也就是马达，包括行走马达和回转马达

1.7.4辅助元件——将动力元件、控制元件和执行元件三部分连接成一个系

统，起贮油、连接、过滤和测量等作用，主要有油箱、管路、接头、

滤油器、蓄能器、散热器等。

启动电路：

（1）蓄电池

蓄电池是一种化学电源，靠他内部的化学反应来储存电能或向用电设备供电。

目前大部分液压挖掘机使用的是铅酸蓄电池，电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液。

电池的电解液由硫酸与蒸馏水按比例调配而成，电池使用过程中发热会蒸发部分水分，造成电解液配比失调，甚至硫酸浓度变大形成腐蚀，只有补充适量的蒸馏水，才能保持电解液的正常充放电功能，保持电池的使用寿命。

如果补充的是普通的水，其中所含杂质会在电极沉积，造成充电不足甚至无法充电，所以必须使用蒸馏水。

94.以下说法错误的是（）。

A.经常检查各连接部位是否牢固

B.向蓄电池内加入硫酸来提高电解液的相对密度

C.向蓄电池内加入蒸馏水来降低电解液的相对密度

D.蓄电池在使用中不要过量放电

（2）继电器是一种电控制器件，是当输入量（激励量）的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。

它实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”。

故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

（3）启动机又叫马达，它将蓄电池的电能转化为机械能，驱动发动机飞轮旋转实现发动机的启动。

发动机的活塞与缸壁之间有一定的间隙，于是要靠活塞环来进行密封。

一般发动机的活塞环都有三道，即二道气环和一道油环。

前二道气环的作用是防止燃烧的混合气进入曲轴箱，而第三道油环的作用是储存一部分机油对活塞与缸壁之间进行润滑并刮除缸壁上多余的机油，防止机油进入燃烧室。

活塞环磨损严重、折断或是端口过大会引起动力下降、烧机油等现象。

四冲程柴油机的工作原理

柴油机的工作是由进气、压缩、做功和排气这四个过程来完成的，这四个过程构成了一个工作循环。

活塞走四个过程才能完成一个工作循环的柴油机称为四冲程柴油机。

现对照上面的动画了说明它的工作理原。

一.进气冲程

第一冲程——进气，它的任务是使气缸内充满新鲜空气。

当进气冲程开始时，活塞位于上止点，气缸内的燃烧室中还留有一些废气。

当曲轴旋转肘，连杆使活塞由上止点向下止点移动，同时，利用与曲轴相联的传动机构使进气阀打开。

随着活塞的向下运动，气缸内活塞上面的容积逐渐增大：

造成气缸内的空气压力低于进气管内的压力，因此外面空气就不断地充入气缸。

进气过程中气缸内气体压力随着气缸的容积变化的情况如动画所示。

图中纵坐标表示气体压力P，横坐标表示气缸容积Vh（或活塞的冲S），这个图形称为示功图。

图中的压力曲线表示柴油机工作时，气缸内气体压力的变化规律。

从土中我们可以看出进气开始，由于存在残余废气，所以稍高于大气压力P0。

在进气过程中由于空气通过进气管和进气阀时产生流动阻力，所以进气冲程的气体压力低于大气压力，其值为0.085～0.095MPa，在整个进气过程中，气缸内气体压力大致保持不变。

当活塞向下运动接近下止点时，冲进气缸的气流仍具有很高的速度，惯性很大，为了利用气流的惯性来提高充气量，进气阀在活塞过了下止点以后才关闭。

虽然此时活塞上行，但由于气流的惯性，气体仍能充人气缸。

二.压缩冲程

第二冲程——压缩。

压缩时活塞从下止点间上止点运动，这个冲程的功用有二，一是提高空气的温度，为燃料自行发火作准备：

二是为气体膨胀作功创造条件。

当活塞上行，进气阀关闭以后，气缸内的空气受到压缩，随着容积的不断细小，空气的压力和温度也就不断升高，压缩终点的压力和湿度与空气的压缩程度有关，即与压缩比有关，一般压缩终点的压力和温度为：

Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。

柴油的自燃温度约为543—563K，压缩终点的温度要比柴油自燃的温度高很多，足以保证喷入气缸的燃油自行发火燃烧。

喷入气缸的柴油，并不是立即发火的，而且经过物理化学变化之后才发火，这段时间大约有0.001～0.005秒，称为发火延迟期。

因此，要在曲柄转至上止点前10～35°曲柄转角时开始将雾化的燃料喷入气缸，并使曲柄在上止点后5～10°时，在燃烧室内达到最高燃烧压力，迫使活塞向下运动。

三.做功冲程

第三冲程——做功。

在这个冲程开始时，大部分喷入燃烧室内的燃料都燃烧了。

燃烧时放出大量的热量，因此气体的压力和温度便急剧升高，活塞在高温高压气体作用下向下运动，并通过连秆使曲轴转动，对外作功。

所以这一冲程又叫作功或工作冲程。

随着活塞的下行，气缸的容积增大，气体的压力下降，工作冲程在活塞行至下止点，排气阀打开时结束。

在动画中，工作冲程的压力变化这条线上升部分表示燃料在气缸内燃烧时压力的急剧升高，最高点表示最高燃烧压力Pz，此点的压力和温度为：

Pz＝6～15MPa，Tz＝1800～2200K

最高燃烧压力与压缩终点压力之比（Pz／Pc），称为燃烧时的压力升高比，用λ表示。

根据柴油机类型的不同，在最大功牢时λ值的范围如下：

λ＝Pz／Pc＝1.2～2.5。

四.排气冲程

第四冲程——排气。

排气冲程的功用是把膨胀后的废气排出去，以便充填新鲜空气，为下一个循环的进气作准备。

当工作冲程活塞运动到下止点附近时，排气阀开起，活塞在曲轴和连杆的带动下，由下止点向上止点运动，并把废气排出气缸外。

由于排气系统存在着阻力，所以在排气冲程开始时，气缸内的气体压力加比大气压力高0.025—0.035MPa，其温度Tb＝1000～1200K。

为了减少排气时活塞运动的阻力，排气阀在下止点前就打开了。

排气阀一打开，具有一定压力的气体就立即冲出缸外，缸内压力迅速下降，这样当活塞向上运动时，气缸内的废气依靠活塞上行排出去。

为了利用排气时的气流惯性使废气排出得干净，排气阀在上止点以后才关闭。

在动画中，排气冲程曲线表示在排气过程中，缸内的气体压力几乎是不变的，但比大气压力稍高一些。

排气冲程终点的压力Pr约为0.105～0.115MPa,残余废气的温度Pr约为850～960K。

由于进、排气阀都是早开晚关的；所以在排气冲程之末和进气冲程之初，活塞处于上止点附近时，有一段时间进、排气阀同时开起，这段时间用曲轴转角来表示，称为气阀重迭角。

排气冲程结束之后，又开始了进气冲程，于是整个工作循环就依照上述过程重复进行。

由于这种柴油机的工作循环由四个活塞冲程即曲轴旋转两转完成的，故称四冲程柴油机。

在四冲程柴油机的四个冲程中，只有第三冲程即工作冲强才产生动力对外作功，而其余三个冲程都是消耗功的准备过程。

为此在单缸柴油机上必须安装飞轮，利用飞轮的转动惯性，使曲轴在四个冲程中连续而均匀地运转。

排量：

活塞从上止点移动到下止点所通过的工作容积称为气缸排量；如果发动机有若干个气缸，所有气缸工作容积之和称为发动机排量。

一般用升（L）来表示。

发动机排量是最重要的结构参数之一，它比缸径和缸数更能代表发动机的大小，发动机的许多指标都同排气量密切相关。

（1）启动开关：

OFF（关闭）位置，可插入、拔出钥匙；ON（接通）位置，接通通电照明电路，发动机运转时，钥匙保留在这个位置；START（启动）位置，启动发动机，发动机启动后立即松开钥匙，钥匙回到ON位置；HEAT（预热）位置，冬天启动发动机前，应先将钥匙转到这个位置；

（2）油门控制盘调节发动机的转速和输出功率，旋转盘上按钮，可调节发动机油门大小MIN（低速）；MAX（高速）

（3）回转锁定开关用于锁定上部车体SWINGLOCK（上车体锁定）位置，监控器上回转锁定监控灯亮；OFF（回转锁定取消）位置，当左右操纵杆回到中位约4S后，上部车体自动锁定，当操纵其中任一操纵杆，回转停车制动自动取消。

行走操作

1、直线行走

同时向前或向后移动行驶操作杆（或脚踏板）可实现向前或向后直线行走，移动操作杆行程的大小决定了行走速度的快慢。

2、转向

导向轮在前时：

（驱动轮在前时相反）

（1）以左履带为轴线左转：

向前移动右行驶操纵杆

（2）以右履带为轴线右转：

向前移动左行驶操纵杆

（3）原地左转向：

向后移动左行使操纵杆同时向前推右行使操纵杆。

（4）原地右转向：

向后移动右行使操纵杆同时向前推左行使操纵杆。

3、行走制动

缓慢松开操纵杆至中心位置，此时行走制动器对挖掘机制动，使挖掘机停止运动。

注意：

向后行走时在视线不允许的情况下，请回转后再行走，以保证安全。

挖掘作业操作

挖掘机的回转和工作装置由两个操纵手柄控制，如下图所示。

单个或两个操作手柄夹角方向移动操纵手柄，可同时实现两种或多种功能，实现复合动作。

前、后、左、右指的是当驾驶室面向前方，链轮在机器的后方时，从驾驶室所看的行走方向

上为“旋转部件有危险，如皮带等”，

下为“检查、维修、保养时，要停止运转”。

左为“有被机器上部结构挤压的危险”，右为“远离机器的回转区域”

（8）扶手和阶梯●当上、下机器时，要使用图中用箭头标的扶手和阶梯

●为保证安全，要面朝机器并保持三点（两只脚一只手或两只手一只脚）与扶手和阶梯（包括履带板）以保证支撑住自己

●上下机器时，不要抓握控制杆。

●不要爬上没有防滑垫的发动机罩或盖。

●上下机器前，要检查扶手和阶梯（包括履带板）

●不要跳上或跳下机器，机器移动时，不要上、下机器

热冷却液当检查或排放冷却液时，为防止热水或蒸气喷出造成烫伤，在开始操作前，要等水冷却到用手可以触摸散热器盖的温度，即使冷却液已经冷却，在卸下散热器盖之前，了慢慢地松开盖，以排放散热器的内部压力。

热油当检查或排放油时，为防止被喷出的油或由于接触到热的零件烫伤，在开始操作前，要等油冷却到用手可以触摸盖或螺栓的温度，即使油已经冷却，在卸下盖或螺塞之前，也要慢慢地松开盖或螺塞，以排掉内部的压力。

其他注意事项

①周围况状确认，当旋转作业时，对周围障碍物、地形要做到心中有数，安全操作（配合挖掘机作业，进行清底、平地、修坡的人员，须在挖掘机回转半径以外工作。

若必须在挖掘机回转半径内工作时，挖掘机必须停回转，并将回转机构刹住后，方可进行工作。

同时，机上机下人员要彼此照顾，密切配合，确保安全）

②作业时要确认履带的前后方向，避免造成倾翻或撞击

③尽量不要把终传动面对挖掘方向，否则容易损伤行走马达或软管

④作业时保证左右履带与地面完全接触，提高整机的动态稳定性

⑤铲斗未离开地面前，不得做回转、走行等动作。

铲斗满载悬空时，不得起落臂杆和行走;

⑥反铲作业时，必须待臂杆停稳后再铲土，防止斗柄与臂杆沟槽两侧相互碰击。

⑦挖掘机在工作中，严禁进行维修、保养、紧固等工作。

工作过程中若发生异响、异味、温升过高等情况，应立即停车检查。

⑧夜间工作时，作业地区和驾驶室，应有良好的照明。

一、单项选择题

1.C2.D3.B4.A5.A6.B7.D8.C9.B10.B

11.D12.A13.C14.C15.A16.B17.A18.D19.B20.C

21.B22.C23.B24.C25.A26.A27.D28.C29.B30.B

31.D32.C33.D35.D36.B37.C38.A39.A40.B

41.C42.D43.A44.A45.D46.C47.B48.A49.A50.C

51.C52.B53.B54.D55.A56.A57.B57.A58.D59.B60.A

61.B62.B63.C64.A65.B66.D67.D68.C69.A70.A

71.B72.C73.C74.A75.B76.B77.D78.C79.A80.B

81.C82.A83.B84.D85.D86.B87.D88.C89.B90.D

91.C92.A93.B94.B95.C96.B97.A98.D

99.A100.B101.A102.B103.C104.B105.D

106.C107.C108.D109.B110.C111.B112.C113.D114.C115.C116.C117.A118.A119.C

120.C121.B122.C123.B124.B125.C126.B

127.B128.A129.A130.B131.C132.A133.C

134.B135.A136.B137.D138.B139.B140.A

141.B142.A143.C144.D145.B146.C147.B148.A149.A150.C

151.C152.B153.C154.C

155.C156.D157.C158.B159.D160.C161.B162.D

163.A164.B165.A166.B167.C168.C169.A170.B

171.B172.B173.A174.C175.A

二、多项选择题

1.ABC2.ABD3.ABCD4.ABC5.ABCD6.ABC

7.ABD8.ABCD9.ABD10.ACD11.ABCD

12.ABD13.ABC14.ABC15.AC16.AD

17.ABCD18.ABCD19.ABC20.ABCD21.ABCD

22.ABCD23.ABCD24.ACD25.ABCD

26.ABDE27.ABCDE28.ABCD29.ABCD30.ABD

31.BCDE32.ACDE33.ABCD34.ABCD35.ABD

36.ABD37.ABD38.ABCD39.ABCD40.ABC41.ABCD

42.ABCD43.ABCD44.ABD45.BCD46.ABCDE47.ABDE

48.ABC49.ABC50.ABCDE

三、判断题

1.T2.T3.F4.F5.T6.F7.T8.T9.T

10.T11.F12.F13.F14.T15.T16.F17.T

18.T19.T20.T21.F22.F23.T24.F25.T

26.F27.F28.T29.F30.F31.T32.F

33.T34.T35.F36.T37.F38.T39.T

40.T41.F42.T43.F44.F45.T46.T

47.T48.T49.F50.T51.T52.F53.F

54.T55.T56.F57.T58.T59.F60.F

61.T62.F63.F64.F65.T66.F67.F

68.F69.T70.F71.T72.F73.T74.T

75.T76.F77.T78.F79.F80.T81.T

82.F83.T84.F85.T86.F87.F88.F

89.T90.T91.T92.F93.F94.F96.F

97.F98.F99.T100.T101.F102.T103.T

104.F105.T106.F107.F108.F109.T

110.T111.T112.F113.F114.F115.T

116.F117.F118.T119.T120.T121.T

122.F123.T124.F125.F126.T127.F

128.T129.F130.T131.F132.F133.T

134.T135F136.F137.T138.F139.F

140.F141.T142.F143.T144.T145.T

146.T147.T148.F149.T150.T151.F

152.T153.F154.T155.T156.F157.T158.F

159.T160.T161.T162.T163.F164.T165.F

166.T167.F168.F169.T170.T171.F

172.T173.F174.T175.F