[科普中国]-挖掘机械

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英文：excavating machinery一般工程中约60%的土方量、露天矿山80%的剥离量和采掘量是用挖掘机械完成的。挖掘机械分为单斗挖掘机和多斗挖掘机两类，单斗挖掘机的作业是周期性的，多斗挖掘机的作业是连续性的。1

发展历史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。1

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，联邦德国制造了世界上最大的斗轮挖掘机，其生产率为24万米日。1

最初挖掘机是手动的，从发明到2013年已经有一百三十多年了，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。第一台液压挖掘机由法国波克兰工厂发明成功。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地悬挂式挖掘机。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，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%，已接近100%[2]。第一代挖掘机：电动机、内燃机的出现，使挖掘机有了先进而合适的电动装置，于是各种挖掘机产品相继诞生。1899年，第一台电动挖掘机出现了。第一次世界大战后，柴油发动机也应用在挖掘机上，这种柴油发动机(或电动机)驱动的机械式挖掘机是第一代挖掘机。第二代挖掘机：随着液压技术的广泛使用，使挖掘机有了更加科学适用的传动装置，液压传动代替机械传动是挖掘机技术上的一次大飞跃。1950年德国的第一台液压挖掘机诞生了。机械传动液压化是第二代挖掘机。第三代挖掘机：电子技术尤其是计算机技术的广泛应用，使挖掘机有了自动化的控制系统，也使挖掘机向高性能、自动化和智能化方向发展。机电一体化的萌芽约发生在1965年前后，而在批量生产的液压挖掘机上采用机电一体化技术则在1985年左右，当时主要目的是为了节能。挖掘机电子化是第三代挖掘机的标志。挖掘机行业厂商大致可以分为四类。国内7成以上挖掘机被国外品牌所占据，国产品牌尚以小挖和中挖为主，但国产挖掘机份额正在逐步提升，2012年同比提高3.6%。1

组成挖掘机械一般由动力装置、传动装置、行走装置和工作装置等组成。单斗挖掘机和斗轮挖掘机还有转台，多斗挖掘机还有物料输送装置。动力装置有柴油机、电动机、柴油发电机组或外电源变流机组。柴油机和电动机大多用于中、小型挖掘机械，用一台原动机集中驱动，两者可互换。柴油发电机组和外电源变流机组用于大、中型挖掘机械，用多台电机分散驱动。行走装置主要用来支承机器、使机器变换工作位置和转移作业场地；另外，链斗式挖掘机和环轮式挖掘机的铲斗，随着行走装置的连续行走而切削土壤。行走装置有履带式、轮胎式、步行式、轨行式、浮游式和拖挂式等几种。作业场地固定、要求接地比压较低时用履带式；作业场地多变时用轮胎式；因施工条件特殊而必须架设专用轨道时，用轨行式；挖掘水下泥土用浮游式；小型单斗挖掘机的行走装置无动力源时，用拖挂式；作业场地固定、机器重量大时，用步行式。步行式行走装置大多用于单斗挖掘机中的大、中型拉铲挖掘机和斗轮挖掘机。1

工作装置工作装置是液压挖掘机的主要组成部分，SY系列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1.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2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3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4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5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

常见故障编辑

1."跳挡"的原因(1)变速传动机构磨损W4-60型挖掘机上采用的是机械换挡变速的传动机构，这种传动机构是依靠滑动齿套在固定齿套上作轴向移动并与各挡的从动齿轮相啮合来实现换挡的。在频繁的换挡过程中，上述各啮合齿轮的轮齿端面易被磨成锥形，造成其啮合性能降低而导致"跳挡"。(2)自锁机构的性能下降为防止变速器"跳挡"，该型挖掘机在变速器的Ⅱ、Ⅲ挡和Ⅳ、Ⅴ挡拨叉轴上方的箱盖孔内和Ⅰ、倒挡拨叉内均安有起自锁作用的钢球及弹簧。当起定位自锁作用的弹簧其弹性减弱或折断时，自锁机构的自锁性能会下降直至消失，造成变速器"跳挡"。同时，定位钢球或拨叉轴上的凹槽若出现磨损，也可造成变速器"跳挡"。(3)换挡装置调整不当该型挖掘机的变速器采用的是机械式人力换挡的方式，若变速杆、纵轴、横轴及竖固定螺钉松动亦可造成变速器"跳挡"。(4)外界负载突然变化由于挖掘机的工作性质及该机自身的设计原因，外界负载的突然变化也会导致其变速器"跳挡"。当路面凸凹不平、机器作下坡行驶或行驶路线不当而使外界负载突然发生变化时，这种负载的突然变化会通过车轮、传动轴作用在变速器的挡位啮合齿轮上，使挡位啮合齿轮因产生轴向推力而脱开，造成变速器"跳挡"。(5)操作方法不当挖掘机在坡道上行驶(尤其是下坡行驶)时，如果操作不当，也会导致变速器"跳挡"。1

2.预防措施(1)严格按照操作规程和驾驶要领进行操作，尽量避免换挡时"打齿"，以减少齿轮副的磨损。(2)严格执行保养制度，加强换挡装置的维护保养。当换挡装置杆系连接不当时应及时调整，确保换挡装置性能良好。(3)注重对自锁机构的维修与保养，对定位作用降低或失去定位效能的定位钢球、弹簧及拨叉轴，应及时修复或更换，使自锁机构的自锁性能处于良好的状态。(4)组装变速器时，应严格按操作规程进行操作，确保变速器各机件调整正确、紧定适当。较大的下坡路面时，驾驶员应严格按照下坡的动作要领进行操作，切不可违规。1

3.应急处置方法在挖掘机的行驶过程中，若出现变速器"跳挡"时，应及时使机器停机(或继续行驶)，然后查找原因，排除故障。具体方法是：(1)在平路上行驶时出现"跳挡"，可按正常的停机要领停机，认真查找原因，排除故障。(2)上坡行驶时出现"跳挡"，可将挡位置于低-速位置或Ⅰ挡位置，待机器行驶到坡顶时再停机，排除故障；若减挡不成功或又一次出现"跳挡"时，应按坡道停机的动作要领及要求停机，然后排除故障。(3)在下坡道上行驶时出现"跳挡"，应按加挡的动作要领将挡位置于高-速的位置或采取"抢挡"(紧急减挡)措施，机器行驶到坡底后再停机检查，排除故障；若"加挡"、"抢挡"不成功或又一次出现"跳挡"(此时为空挡)时，驾驶员可将发动机转速控制在中速(防止发动机熄火)，采用"点刹"的方法使机器滑至坡底，然后排除故障。如果"加挡"，"抢挡"不成功或又一次出现"跳挡"(此时为空挡)，并且机器又处在下大坡道时(此时机器会以很快的速度向坡底"俯冲")，应迅速地按照下坡停机的动作要领及要求停要，然后扣除故障。一：回转操作先导_次压力是否在正常范围内(正常先导压力35KG以上)；二：回转溢流阀损坏,回转溢流压力是否在正常范围内(溢流压力:280KG)；三：回转主阀芯是否切换到位,回转阀芯回位弹簧是否断裂；四：配流僦磨损损坏,造成回转马达内泄；五：回转马达泵体与柱塞磨损损坏,造成马达内泄；六：只有回转动作慢其它动作正常,可以排除液压主泵、主溢流阀故障；1