[科普中国]-履带式液压挖掘机

历史

第一台手动挖掘机问世已有130多年的历史，期间经历了由蒸汽驱动斗回转挖掘机到电力驱动和内燃机驱动回转挖掘机、应用机电液一体化技术的全自动液压挖掘机的逐步发展过程。由于液压技术的应用，20世纪40年代有了在拖拉机上配装液压反铲的悬挂式挖掘机，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挖掘机。初期试制的液压挖掘机是采用飞机和机床的液压技术，缺少适用于挖掘机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，各国挖掘机制造厂和品种增加很快，产量猛增。1968-1970年间，液压挖掘机产量已占挖掘机总产量的83%，已接100%。最初挖掘机是手动的，从发明已经有一百三十多年了，经历了蒸汽驱动，电力驱动，和内燃机驱动等多种驱动方式。在20世纪40年代以后，液压技术在挖掘机上得到应用，20世纪50年代研制出了人们常见的履带式全液压挖掘机。挖掘机最重要的三个参数：整车重量（质量），发动机功率和铲斗斗容。1951 年，第一台全液压反铲挖掘机由位于法国的 Poclain( 波克兰 ) 工厂推出，从而在挖掘机的技术发展领域开创了全新空间。1

构成常见的挖掘机结构包括，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。从外观上看，挖掘机由工作装置，上部转台，行走机构三部分组成。1

分类以下是常见挖掘机的分类：挖掘机分类一：常见的挖掘机按驱动方式有内燃机驱动挖掘机和电力驱动挖掘机两种。其中电动挖掘机主要应用在高原缺氧与地下矿井和其它一些易燃易爆的场所。挖掘机分类二：按照行走方式的不同，挖掘机可分为履带式挖掘机和轮式挖掘机。挖掘机分类三：按照传动方式的不同，挖掘机可分为液压挖掘机和机械挖掘机。机械挖掘机主要用在一些大型矿山上。挖掘机分类四：按照用途来分，挖掘机又可以分为通用挖掘机，矿用挖掘机，船用挖掘机，特种挖掘机等不同的类别挖掘机占绝大部分的是全液压全回转挖掘机。卡特彼勒385B挖掘机液压挖掘机主要由发动机、液压系统、工作装置、行走装置和电气控制等部分组成。液压系统由液压泵、控制阀、液压缸、液压马达、管路、油箱等组成。电气控制系统包括监控盘、发动机控制系统、泵控制系统、各类传感器、电磁阀等。根据其构造和用途可以区分为：履带式、轮胎式、步履式、全液压、半液压、全回转、非全回转、通用型、专用型、铰接式、伸缩臂式等多种类型。工作装置是直接完成挖掘任务的装置。它由动臂、斗杆、铲斗等三部分铰接而成。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动都用往复式双作用液压缸控制。为了适应各种不同施工作业的需要，液压挖掘机可以配装多种工作装置，如挖掘、起重、装载、平整、夹钳、推土、冲击锤等多种作业机具。回转与行走装置是液压挖掘机的机体，转台上部设有动力装置和传动系统。发动机是液压挖掘机的动力源，大多采用柴油要在方便的场地， 也可改用电动机。液压传动系统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，从而完成种作业。1

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

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#1

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。1

3、润滑油脂管理用润滑油（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。1

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。2

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。③启动发动机前的检查项目。检查冷却液的液面位置高度（加水）；检查发动机机油油位，加机油；检查燃油油位（加燃油）；检查液压油油位（加液压油）；检查空气滤芯是否堵塞；检查电线；检查喇叭是否正常；检查铲斗的润滑；检查油水分离器中的水和沉淀物。④每100保养项目。动臂缸缸头销轴；动臂脚销；动臂缸缸杆端；斗杆缸缸头销轴；动臂、斗杆连接销；斗杆缸缸杆端；铲斗缸缸头销轴；半杆连杆连接销；斗杆、铲斗缸缸杆端；铲斗缸缸头销轴；斗杆连杆连接销；检查回转机构箱内的油位（加机油）；从燃油箱中排出水和沉淀物。⑤每250H保养项目。检查终传动箱内的油位（加齿轮油）；检查蓄电池电解液；更换发动机油底壳中的油，更换发动机滤芯；润滑回转支承（2处）；检查风扇皮带的张紧度，并检查空调压缩机皮带的张紧度，并作调整。⑥每500h保养项目。同时进行每100和250H保养项目；更换燃油滤芯；检查回转小齿轮润滑脂的高度（加润滑脂）；检查和清洗散热器散热片、油冷却器散热片和冷疑器散热片；更换液压油滤芯；更换终传动箱内的油（仅首次在500h时进行，以后1000h一次）；清洗空调器系统内部和外部的空气滤芯；更换液压油通气口滤芯。⑦每1000h保养项目。同时进行每100、250和500h保养项目；更换回转机构箱内的油；检查减振器壳体的油位（回机油）；检查涡轮增压器的所有紧固件；检查涡轮增压器转子的游隙；发电机皮带张紧度的检查及更换；更换防腐蚀滤芯；更换终传动箱内的油。⑧每2000h保养项目。先完成每100、250、500和1000h的保养项目；清洗液压油箱滤网；清洗、检查涡轮增压器；检查发电机、启动电机；检查发动机气门间隙（并调整）；检查减振器。⑨4000h以上的保养。每4000h增加对水泵的检查；每5000h增加更换液压油的项目。⑩长期存放。机器长期存放时，为防止液压缸活塞杆生锈，应把工作装置着地放置；整机洗净并干燥后存放在室内干燥的环境中；如条件上所限只能在室外存放时，应把机器停放在排水良好的水泥地面上；存放前加满燃油箱，润滑各部位，更换液压油和机油，液压缸活塞杆外露的金属表面涂一薄层黄油，拆下蓄电池的负极接线端子，或将蓄电池卸下单独存放；根据最低环境温度在冷却水中加入适当比例的防冻液；每月启动发动机一次并操作机器，以便润滑各运动部件，同时给蓄电池充电；打开空调制冷运转5-10min。1

维护1、合理选用液压油（1）液压油黏度确定液压油黏度的原则是，在考虑液压回路工作温度和效率的前提下，使（用于泵和马达等元件）液压油黏度处于范围（16-36x10-6mm2/s)；与环境最低温度对应的短时间冷启动的黏度≤1000X10-6mm2/s；以及对应于短时间允许的泄漏油温90℃时的黏度≥10X10-6mm2/s。（2）黏度指数（VI）该指标较直接地反映了油品黏度随温度变化而改变的性质，（即油的黏温特性），油的黏度指数较高，表示该种油的黏度随温度变化而改变的程度较小；反之，较大。国外知名厂家（如美孚、壳牌等）的抗磨液压油的黏度指数均为VI≥110，国产高级抗磨液压油的黏度指数VI=95左右。而国外生产的的高黏度指数液压油（HV）和多级发动机机油的黏度指数均为VI>140。这一点对于使用大型进口液压挖掘机而采用国产液压油（或将发动机机油作液压油用）的用户须特别注意。黏度指数降低将使油所适应的环境温度范围缩小，若非使用不可时，应向油品厂家查询相关资料，须对油的使用范围做适当调整，必要时还应改变设备的相关设定值（如极限温度等）。（3）其他综合性能因现代大型液压挖掘机液压系统的工作压力较高（≥32MPa），允许液压油的工作油温也较高（90℃左右），所以为了保证在正常的换油周期内液压系统能正常工作，就要求为系统所选油的润滑性、氧化安定性、抗磨性、防锈防腐性、抗乳化性、抗泡性、抗剪切安定性以及极压负荷性等方面具有良好的品质。1

2、良好的液压油散热系统对于大型液压挖掘机液压油散热系统（更确切地说应为液压油温控制系统）的改善，虽然各厂家采用的具体方式有所不同，但基本思路却是一样的，既能使液压油温度在连续作业中平衡在较为理想的范围内，又能使液压系统在冷态下投入工作时能迅速升温（达到油正常工作温度范围）。 在使用了合格的液压油的前提下，当出现液压油过热时，对液压油散热温控系统的检查步骤如下：（1）液压油散热器是否有污物堵塞，导致散热效率下降，必要时清洗散热器。（2）在极端条件下检测风扇转速的系统实际工作压力，以确定该回路的液压件是否有故障、油温传感器或控制电路的工作是否正常。此时风扇转速和系统工作压力均应为最大值；否则，应对系统相应参数进行调整或更换受损元件。1

3、系统中相关液压参数的检查大型液压挖掘机工作泵的控制方式主要有两种：带压力断流功能（即CUT-OFF功能）的极限载荷调节（GLR）和负荷感应调节（LS）方式。而CUT-OFF功能的作用是，当系统工作压力达到调定值时，变量泵的斜盘偏角减小，使泵只能保持在维持该压力所需的“残余”流量状态，以避免溢流阀溢流产生过热。为实现此目的，系统参数匹配至按技术要求使CUT-OFF阀的调定值低于回路中初级压力阀的调定值；否则，初级压力阀打开将会导致溢流过热。同时，检查次级阀工作是否正常，此项工作一定要严格按照技术要求进行，必要时应对系统相关参数进行恢复性调整。1

4、排除非正常内泄主要指，因系统液压油受污染造成方向阀、压力阀卡咬所引起的非正常内泄。检查的方法：测压力、查功能，或听是否有异常噪声（阀口关闭不严造成的“节流冲刷声”）或触摸检查温度是否局部过高。1

5、防止元件容积效率下降。对非正常磨损和正常磨损，都应引起重视。前者可能在很短的时间内发生，可通过检查油的品质并结合系统的功能好坏（如执行元件动作是否正常，速度是否下降等）进行判断；后者则应遵循一定的规律，应综合考察，及时采取措施。WY22 履带式液压挖掘机是根据国情，结合当今液压挖掘机发展新趋势而开发的产品。该机整机设计以优越性能实现高效作业为理念，关键零部件采用国际化采购，性能优良，使用可靠。挖掘参数、作业效率均优于国内同类机型，是国内具有高性能价格比的液压挖掘机。该机可配装破碎锤等多种作业装置，适用于工业建设、民用建筑、道路施工、市政工程、农田水利、油田矿山和港口等土石方工程，是投资回报期短、适合中国国情的理想施工设备。2

使用操作技术首先要确认周围状况。回转作业时，对周围障碍物、地形要做到心中有数，安全操作；作业时，要确认履带的前后方向，避免造成倾翻或撞击；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；作业时，要保证左右履带与地面完全接触，提高整机的动态稳定性。2

有效挖掘方法当铲斗缸和连杆、斗杆缸和斗杆之间互成90度时，挖掘力最大；铲斗斗齿和地面保持30度角时，挖掘力即切土阻力最小；用斗杆挖掘时，应保证斗杆角度范围在从前面45度角到后面30度之间。同时使用动臂和铲斗，能提高挖掘效率。2

挖掘岩石使用铲斗挖掘岩石会对机器造成较大破坏，应尽避免；必须挖掘时，应根据岩石的裂纹方向来调整机体的位置，使铲斗能够顺利铲入，进行挖掘；把斗齿插入岩石裂缝中，用斗杆和铲斗的挖掘力进行挖掘（应留心斗齿的滑脱）；未被碎裂的岩石，应先破碎再使用铲斗挖掘。2

坡面平整作业进行平面修整时应将机器平放地面，防止机体摇动，要把握动臂与斗杆的动作协调性，控制两者的速度对于平面修整至关重要2

装载作业机体应处于水平稳定位置，否则回转卸载难以准确控制，从而延长作业循环时间；机体与卡车要保持适当距离，防止在做180度回转时机体尾部与卡车相碰；尽量进行左回转装上，这样做视野开阔、作业效率高，同时要正确掌握旋转角度，以减少用于回转的时间；卡车位置林比挖掘机低，以缩短动臂提升时间，且视线良好；先装砂土、碎石，再放置大石块，这样可以减少对车箱的撞击。2

松软地带或水中作业在软土地带作业时，应了解土壤松实程度，并注意限制铲斗的挖掘范围，防止滑坡、塌方等事故发生以及车体沉陷较深。 在水中作业时，应注意车体容许的水深范围（水面应在托链轮中心以下）；如果水平面较高，回转支承内部将因水的进入导致润滑不良，发动机风扇叶片受水击打导致折损，电器线路元件由于水的侵入发生短路或断路。2

吊装作业作用液压挖掘机进行吊装操作进，应确认吊装现场周围状况，使用高强度的吊勾和钢丝绳，吊装时要尽量使用专用的吊装装置；作业方式应选择微操作模式，动作要缓慢平衡；吊绳长短适当，过长会使吊物摆动较大而难以精确控制；要正确调整铲斗位置，以防止钢线绳滑脱；施工人员尽量不要靠近吊装物，以防止因操作不当发生危险。1

平稳的操作方法作业时，机器的稳定性不仅能提高工作效率，延长机器寿命，而且能确保操作安全（把机器放在较平坦的地面上）；驱动链轮在后侧比在前侧的稳定性好，且能够防止终传动遭受外力撞击；履带在地面上的轴距总是大于轮距，所以朝前工作稳定性好，要尽量避免侧向操作；要保持挖掘点靠近机器，以提高稳定性和挖掘机；假如挖掘点远离机器，造成因重心前移，作业就不稳定；侧向挖掘比正向挖掘稳定性差，如果挖掘点远离机体中心，机器会更加不稳定，因此挖掘点与机体中心应保持合适的距离，以使操作平衡、高效。2

值得注意的操作液压缸内部装有缓冲装置，能够在靠近行程末端逐渐释放背压；如果在到达行程末端后受到冲击载荷，活塞将直接碰到缸头或缸底，容易造成事故，因此到行程末端时应尽量留有余隙。利用回转动作进行推土作业将引起铲斗和工作装置的不正常受力，造成扭曲或焊缝开裂，甚至销轴折断，应尽量避免此种操作。利用机体重量进行挖掘会造成回转支承不正常受力状态，同时会对底盘产生较强的振动和冲击，因此应用利液压缸或液压管路产生较大的破坏。在装卸岩石等较重物料时，应靠近卡车车厢底部卸料，或先装载泥土，然后装载岩石，禁止高空卸载，以减小对卡车的撞击破坏。履带陷入泥中较深时，在铲斗下垫一块木板，利用铲斗的底端支起履带，然后在履带下垫上木板，将机器驶出。2

正确的行走操作挖掘机行走时，应尽量收起工作装置并靠近机体中心，以保持稳定性；把终传动放在后面以保护终传动。要尽可能地避免驶过树桩和岩石等障碍物，防止履带扭曲；若必须驶过障碍物时，应确保履带中心在障碍物上。过土墩时，就始终用工作装置支撑住底盘，以防止车体剧烈晃动甚至翻倾。 应避免长时间停在陡坡上怠速运转发动机，否则会因油位角度的改变而导致润滑不良。机器长距离行走，会使支重轮及终传动内部因长时间回转产生高温，机油粘度下降和润滑不良，因此应经常停机冷却降温，延长下部机体的寿命。禁止靠行走的驱动力进行挖土作业，否则过大的负荷将会导致终传动、履带等下车部件的早期磨损或破坏。上坡行走时，应当驱动轮在后，以增加触地履带的附着力。下坡行走时，应当驱动轮在前，使上部履带绷紧，以防止停车时车体在重力作用下向前滑移而引起危险。在斜坡上行走时，工作装置应置于前方以确保安全，停车后，把铲斗轻轻地插入地面，并在履带下放上挡块。在陡坡行走转弯时，应将速度放慢，左转时向后转动左履带，右转时向后转动右履带，这亲可以降低在斜坡上转弯时的危险。1

正确的破碎作业首先要把锤头垂直放在待破碎的物体上。开始破碎作业时，抬起前部车体大约5cm ，破碎时，破碎头要一直压在破碎物上，不破碎物已被破碎后应立即停止破碎操作。破碎时，由于振动会使锤头逐渐改变方向，所以应随时调整铲斗缸，使锤头方向垂直于破碎物体表面。当锤头打不进破碎物时，应改变破碎位置；在一下地方持续破碎不要超过一分钟，否则不仅锤头会损坏，而且油温会异常升高；对于坚硬的物体，应从边缘开始逐渐破碎。严禁边回转边破碎、锤头插入后扭转、水平或向上使用液压锤和将液压锤当凿子用。2

注意问题1、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、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，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、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、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。1