[科普中国]-粘土挖掘机

简介

转式黏土挖掘机挖掘的物料主要是黏土。从近几年工程机械的发展来看，转式黏土挖掘机的发展相对较快，转式黏土挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。转式黏土挖掘机最重要的三个参数：操作重量（质量），发动机功率和铲斗斗容。1

结构构成常见的黏土挖掘机结构包括动力装置，工作装置，回转机构，操纵机构，传动机构，行走机构和辅助设施等。传动机构通过液压泵将发动机的动力传递给液压马达、液压缸等执行元件，推动工作装置动作，从而完成各种作业。1

行走装置行走装置即底盘, 包括履带架和行走系统, 主要由履带架、行走马达+减速机及其管路、驱动轮、导向轮、托链轮、支重轮、履带、张紧缓冲装置组成，其功能为支承黏土挖掘机的重量，并把驱动轮传递的动力转变为牵引力，实现整机的行走。车架总成（即履带行走架总成）为整体焊接件, 采用X 形结构，其主要优点是具有高的承载能力. 车架总成由左纵梁（即左履带架）、主车架（即中间架）、右纵梁（即右履带架）三部分焊接而成. 车架总成的重量为2吨.中央回转接头是联接回转平台与底盘油路的液压元件，它保证回转平台旋转任意角度后，行走马达还能正常配油，现用回转接头是5通。1

工作装置工作装置是液压黏土挖掘机的主要组成部分，目前SY系列黏土挖掘机配置的是反铲工作装置，它主要用于挖掘停机面以下的土壤，但也可以挖掘最大切削高度以下的土壤，除了可以挖坑、开沟、装载外还可以进行简单平整场地工作。挖掘作业适应于开挖Ⅰ~Ⅳ级土，Ⅴ级以上用液压锤或需爆破手段。反铲工作装置由动臂、斗杆、铲斗、摇杆、连杆及包含动臂油缸、斗杆油缸、铲斗油缸在内的工作装置液压管路等主要部分组成。1

动力传输路线表行走动力传输路线：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

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1

动力系统的构成及功能进气系统——网罩→胶管→空滤→胶管→增压器→胶管→中冷器→胶管→发动机 ·排气系统——增压器→膨胀节→消声器→排气管 ·冷却系统——水箱→胶管→节温器→水泵→柴油机→胶管→水箱、油门控制系统——步进电机→减速机→蜗轮蜗杆传动→油门拉线→柴油机油门—高怠速、低怠速限位开关、燃油系统

进油系：燃油箱→胶管→手油泵→粗滤器→精滤器→柴油机

回油系：柴油机→胶管→燃油箱 （回油量比较大，用它来进行部份冷却）1

发展方向1)开发多品种、多功能、高质量及高效率的黏土挖掘机。数量最多的中、小型黏土挖掘机趋向于一机多能，配备了多种工作装置——除正铲、反铲外，还配备了起重、抓斗、平坡斗、装载斗、耙齿、破碎锥、麻花钻、电磁吸盘、振捣器、推土板、冲击铲、集装叉、高空作业架、铰盘及拉铲等，以满足各种施工的需要。与此同时，发展专门用途的特种黏土挖掘机，如低比压、低噪声、水下专用和水陆两用黏土挖掘机等。2

2)迅速发展全液压黏土挖掘机，不断改进和革新控制方式，使黏土挖掘机由简单的杠杆操纵发展到液压操纵、气压操纵、液压伺服操纵和电气控制、无线电遥控、电子计算机综合程序控制。在危险地区或水下作业采用无线电操纵，利用电子计算机控制接收器和激光导向相结合，实现黏土挖掘机作业操纵的完全自动化。所有这一切，黏土挖掘机的全液压化为其奠定了基础和创造了良好前提。2

3)重视采用新技术、新工艺、新结构，加快标准化、系列化、通用化发展速度。例如，德国阿特拉斯公司生产的黏土挖掘机装有新型的发动机转速调节装置，使黏土挖掘机按最适合其作业要求的速度来工作；美国林肯一贝尔特公司新C系列LS-5800型液压黏土挖掘机安装了全自动控制液压系统，可自动调节流量，避免了驱动功率的浪费。还安装了CAPS(计算机辅助功率系统)，提高黏土挖掘机的作业功率，更好地发挥液压系统的功能；日本住友公司生产的FJ系列五种新型号黏土挖掘机配有与液压回路连接的计算机辅助的功率控制系统，利用精控模式选择系统，减少燃油、发动机功率和液压功率的消耗，并延长了零部件的使用寿命；德国奥加凯(O&K)公司生产的黏土挖掘机的油泵调节系统具有合流特性，使油泵具有最大的工作效率；日本神钢公司在新型的904.905.907.909型液压黏土挖掘机上采用智能型控制系统，即使无经验的驾驶员也能进行复杂的作业操作；德国利勃海尔公司开发了ECO(电子控制作业)的操纵装置，可根据作业要求调节黏土挖掘机的作业性能，取得了高效率、低油耗的效果；美国卡特匹勒公司在新型B系统黏土挖掘机上采用最新的3114T型柴油机以及扭矩载荷传感压力系统、功率方式选择器等，进一步提高了黏土挖掘机的作业效率和稳定性。韩国斗山工程机械公司在DH280型黏土挖掘机上采用了EPOS——电子功率优化系统，根据发动机负荷的变化，自动调节液压泵所吸收的功率，使发动机转速始终保持在额定转速附近，即发动机始终以全功率运转，这样既充分利用了发动机的功率、提高黏土挖掘机的作业效率，又防止了发动机因过载而熄火。2

4)更新设计理论，提高可靠性，延长使用寿命。美、英、日等国家推广采用有限寿命设计理论，以替代传统的无限寿命设计理论和方法，并将疲劳损伤累积理论、断裂力学、有限元法、优化设计、电子计算机控制的电液伺服疲劳试验技术、疲劳强度分析方法等先进技术应用于液压黏土挖掘机的强度研究方面，促进了产品的优质高效率和竞争力。美国提出了考核动强度的动态设计分析方法，并创立了预测产品失效和更新的理论。日本制定l了液压黏土挖掘机构件的强度评定程序，研制了可靠性信息处理系统。在上述基础理论的指导下，借助于大量试验，缩短了新产品的研究周期，加速了液压黏土挖掘机更新换代的进程，并提高其可靠性和耐久性。例如，液压黏土挖掘机的运转率达到85%～95%，使用寿命超过1万小时。2

5)加强对驾驶员的劳动保护，改善驾驶员的劳动条件。液压黏土挖掘机采用带有坠物保护结构和倾翻保护结构的驾驶室，安装可调节的弹性座椅，用隔音措施降低噪声干扰。2

6)进一步改进液压系统。中、小型液压黏土挖掘机的液压系统有向变量系统转变的明显趋势。因为变量系统在油泵工作过程中，压力减小时用增大流量来补偿，使液压泵功率保持恒定，亦即装有变量泵的液压黏土挖掘机可经常性地充分利用油泵的最大功率。当外阻力增大时则减少流量(降低速度)，使挖掘力成倍增加；采用三回路液压系统。产生三个互不影响的独立工作运动。实现与回转机构的功率匹配。将第三泵在其他工作运动上接通，成为开式回路第二个独立的快速运动。此外，液压技术在黏土挖掘机上普遍使用，为电子技术、自动控制技术在黏土挖掘机的应用与推广创造了条件。2

7)迅速拓展电子化、自动化技术在黏土挖掘机上的应用。20世纪70年代，为了节省能源消耗和减少对环境污染，使黏土挖掘机的操作轻便和安全作业，降低黏土挖掘机噪音，改善驾驶员工作条件，逐步在挖掘上应用电子和自动控制技术。随着对黏土挖掘机的工作效率、节能环保、操作轻便、安全舒适、可靠耐用等方面性能要求的提高，促使了机电液一体化在黏土挖掘机上的应用，并使其各种性能有了质的飞跃。20世纪80年代，以微电子技术为核心的高新技术，特别是微机、微处理器、传感器和检测仪表在黏土挖掘机上的应用，推动了电子控制技术在黏土挖掘机上应用和推广，并已成为黏土挖掘机现代化的重要标志，亦即先进的挖掘上设有发动机自动怠速及油门控制系统、功率优化系统、工作模式控制系统、监控系统等电控系统。2

相关规范1．黏土挖掘机是经济投入大的固定资产，为提高其使用年限获得更大的经济效益，设备必须做到定人、定机、定岗位，明确职责。必须调岗时，应进行设备交底。

2．黏土挖掘机进入施工现场后，驾驶员应先观察工作面地质及四周环境情况，黏土挖掘机旋转半径内不得有障碍物，以免对车辆造成划伤或损坏。

3．机械发动后，禁止任何人员站在铲斗内，铲臂上及履带上，确保安全生产。

4．黏土挖掘机在工作中，禁止任何人员在回转半径范围内或铲斗下面工作停留或行走，非驾驶人员不得进入驾驶室乱摸乱动，不得带培训驾驶员，以免造成电器设备的损坏。

5．黏土挖掘机在挪位时，驾驶员应先观察并鸣笛，后挪位，避免机械边有人造成安全事故，挪位后的位置要确保黏土挖掘机旋转半径的空间无任何障碍，严禁违章操作。

6．工作结束后，应将黏土挖掘机挪离低洼处或地槽(沟)边缘，停放在平地上，关闭门窗并锁住。

7．驾驶员必须做好设备的日常保养、检修、维护工作，做好设备使用中的每日记录，发现车辆有问题，不能带病作业，并及时汇报修理。

8．必须做到驾驶室内干净、整洁，保持车身表面清洁、无灰尘、无油污；工作结束后养成擦车的习惯。

9．驾驶员要及时做好日台班记录，对当日的工作内容做好统计，对工程外零工或零项及时办好手续，并做好记录，以备结帐使用。

10．驾驶人员在工作期间严禁中午喝酒和酒后驾车工作，如发现，给予经济处罚，造成的经济损失，由本人承担。

11．对人为造成车辆损坏，要分析原因，查找问题，分清职责，按责任轻重进行经济处罚。

12．要树立高度的责任心，确保安全生产，认真做好与建方沟通和服务工作，搞好双边关系，树立良好的工作作风，为企业的发展和效益尽心尽责，努力工作。

13．黏土挖掘机操作属于特种作业，需要特种作业操作证才能驾驶黏土挖掘机作业。

14．做保养时必须遵循保养禁忌。2