挖掘機械
| 挖掘機械 |
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挖掘機械是用鏟斗挖掘高於或低於承機面的物料，並裝入運輸車輛或卸至堆料場的土方機械。挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙及經過預松後的岩石和礦石。挖掘機械分為單斗挖掘機和多斗挖掘機兩類。
最早的挖掘機是以人力或畜力為動力，用於挖深河底的浚泥船，鏟斗容量一般不超過0.2～O.3米³；1833～1836年，美國人奧蒂斯設計和製造了第一台蒸汽機驅動、鐵木混合結構、半迴轉、軌行式的單斗挖掘機，生產率為35米時，但由於經濟性差沒有應用。70年代經過改進的蒸汽鏟正式生產並應用於露天礦剝離。1880年又出現了第一批以拖拉機為底盤的半迴轉式蒸汽鏟。
目錄
基本內容
中文名：挖掘機械
分類：單斗挖掘機和多斗挖掘機
外文名：excavating machinery
分類
英文：excavating machinery一般工程中約60%的土方量、露天礦山80%的剝離量和採掘量是用挖掘機械完成的。挖掘機械分為單斗挖掘機和多斗挖掘機兩類，單斗挖掘機的作業是周期性的，多斗挖掘機的作業是連續性的。
發展歷史
20世紀初至40年代末，挖掘機進入動力和行走裝置多樣化的階段。1910年，出現了第一台電機驅動的單斗挖掘機；1912年出現了汽油機和煤油機驅動的全迴轉式單斗挖掘機；1916年出產了柴油發電機驅動的單斗挖掘機；1924年柴油機直接驅動開始用於單斗挖掘機上；履帶式行走裝置於1910年開始採用。輪胎式行走裝置隨着汽車工業的發展，廣泛用於小型挖掘機。30年代，出現了步行行走裝置；50年代中期，德國和法國相繼研製出全迴轉式液壓挖掘機，從此挖掘機的發展進入一個新階段。
多斗挖掘機也有100多年的歷史。法國於1860年生產了世界上最早的、結構比較成熟的多斗挖掘機，用於蘇伊士運河開挖工程。1889年，美國生產的多斗挖溝機可挖寬0.29米、深1.4米的溝渠。19世紀末，斗輪挖掘機在德國褐煤採掘中得到廣泛應用，至1958年，每個鏟斗容量已達3600升。1977年，聯邦德國製造了世界上最大的斗輪挖掘機，其生產率為24萬米日。
最初挖掘機是手動的，從發明到2013年已經有一百三十多年了，期間經歷了由蒸汽驅動斗迴轉挖掘機到電力驅動和內燃機驅動迴轉挖掘機、應用機電液一體化技術的全自動液壓挖掘機的逐步發展過程。第一台液壓挖掘機由法國波克蘭工廠發明成功。由於液壓技術的應用，20世紀40年代有了在拖拉機上配裝液壓反鏟地懸掛式挖掘機。1951 年，第一台全液壓反鏟挖掘機由位於法國的 Poclain( 波克蘭 ) 工廠推出，從而在挖掘機的技術發展領域開創了全新空間，20世紀50年代初期和中期相繼研製出拖式全迴轉液壓挖掘機和履帶式全液壓挖掘機。初期試製的液壓挖掘機是採用飛機和機床的液壓技術，缺少適用於挖掘機各種工況的液壓元件，製造質量不夠穩定，配套件也不齊全。從20世紀60年代起，液壓挖掘機進入推廣和蓬勃發展階段，各國挖掘機製造廠和品種增加很快，產量猛增。1968-1970年間，液壓挖掘機產量已占挖掘機總產量的83%，已接近100%[2]。第一代挖掘機：電動機、內燃機的出現，使挖掘機有了先進而合適的電動裝置，於是各種挖掘機產品相繼誕生。1899年，第一台電動挖掘機出現了。第一次世界大戰後，柴油發動機也應用在挖掘機上，這種柴油發動機(或電動機)驅動的機械式挖掘機是第一代挖掘機。第二代挖掘機：隨着液壓技術的廣泛使用，使挖掘機有了更加科學適用的傳動裝置，液壓傳動代替機械傳動是挖掘機技術上的一次大飛躍。1950年德國的第一台液壓挖掘機誕生了。機械傳動液壓化是第二代挖掘機。第三代挖掘機：電子技術尤其是計算機技術的廣泛應用，使挖掘機有了自動化的控制系統，也使挖掘機向高性能、自動化和智能化方向發展。機電一體化的萌芽約發生在1965年前後，而在批量生產的液壓挖掘機上採用機電一體化技術則在1985年左右，當時主要目的是為了節能。挖掘機電子化是第三代挖掘機的標誌。挖掘機行業廠商大致可以分為四類。國內7成以上挖掘機被國外品牌所占據，國產品牌尚以小挖和中挖為主，但國產挖掘機份額正在逐步提升，2012年同比提高3.6%。[1]
組成
挖掘機械一般由動力裝置、傳動裝置、行走裝置和工作裝置等組成。單斗挖掘機和斗輪挖掘機還有轉台，多斗挖掘機還有物料輸送裝置。動力裝置有柴油機、電動機、柴油發電機組或外電源變流機組。柴油機和電動機大多用於中、小型挖掘機械，用一台原動機集中驅動，兩者可互換。柴油發電機組和外電源變流機組用於大、中型挖掘機械，用多台電機分散驅動。行走裝置主要用來支承機器、使機器變換工作位置和轉移作業場地；另外，鏈斗式挖掘機和環輪式挖掘機的鏟斗，隨着行走裝置的連續行走而切削土壤。行走裝置有履帶式、輪胎式、步行式、軌行式、浮游式和拖掛式等幾種。作業場地固定、要求接地比壓較低時用履帶式；作業場地多變時用輪胎式；因施工條件特殊而必須架設專用軌道時，用軌行式；挖掘水下泥土用浮游式；小型單斗挖掘機的行走裝置無動力源時，用拖掛式；作業場地固定、機器重量大時，用步行式。步行式行走裝置大多用於單斗挖掘機中的大、中型拉鏟挖掘機和斗輪挖掘機。[1]
工作裝置
工作裝置是液壓挖掘機的主要組成部分，SY系列挖掘機配置的是反鏟工作裝置，它主要用於挖掘停機面以下的土壤，但也可以挖掘最大切削高度以下的土壤，除了可以挖坑、開溝、裝載外還可以進行簡單平整場地工作。挖掘作業適應於開挖Ⅰ~Ⅳ級土，Ⅴ級以上用液壓錘或需爆破手段。反鏟工作裝置由動臂、斗杆、鏟斗、搖杆、連杆及包含動臂油缸、斗杆油缸、鏟斗油缸在內的工作裝置液壓管路等主要部分組成。[1]
動力傳輸路線表
1.行走動力傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——中央迴轉接頭——行走馬達（液壓能轉化為機械能）——減速箱——驅動輪——軌鏈履帶——實現行走2迴轉運動傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——迴轉馬達（液壓能轉化為機械能）——減速箱——迴轉支承——實現迴轉3動臂運動傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——動臂油缸（液壓能轉化為機械能）——實現動臂運動4斗杆運動傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——斗杆油缸（液壓能轉化為機械能）——實現斗杆運動5鏟斗運動傳輸路線：柴油機——聯軸節——液壓泵（機械能轉化為液壓能）——分配閥——鏟斗油缸（液壓能轉化為機械能）——實現鏟斗運動
動力系統的構成及功能
·進氣系統——網罩→膠管→空濾→膠管→增壓器→膠管→中冷器→膠管→發動機 ·排氣系統——增壓器→膨脹節→消聲器→排氣管 ·冷卻系統——水箱→膠管→節溫器→水泵→柴油機→膠管→水箱 ·油門控制系統——步進電機→減速機→蝸輪蝸杆傳動→油門拉線→柴油機油門—高怠速、低怠速限位開關 ·燃油系統進油系：燃油箱→膠管→手油泵→粗濾器→精濾器→柴油機回油系：柴油機→膠管→燃油箱 （回油量比較大，用它來進行部份冷卻）[1]
常見故障
1."跳擋"的原因(1)變速傳動機構磨損W4-60型挖掘機上採用的是機械換擋變速的傳動機構，這種傳動機構是依靠滑動齒套在固定齒套上作軸向移動並與各擋的從動齒輪相嚙合來實現換擋的。在頻繁的換擋過程中，上述各嚙合齒輪的輪齒端面易被磨成錐形，造成其嚙合性能降低而導致"跳擋"。(2)自鎖機構的性能下降為防止變速器"跳擋"，該型挖掘機在變速器的Ⅱ、Ⅲ擋和Ⅳ、Ⅴ擋撥叉軸上方的箱蓋孔內和Ⅰ、倒擋撥叉內均安有起自鎖作用的鋼球及彈簧。當起定位自鎖作用的彈簧其彈性減弱或折斷時，自鎖機構的自鎖性能會下降直至消失，造成變速器"跳擋"。同時，定位鋼球或撥叉軸上的凹槽若出現磨損，也可造成變速器"跳擋"。(3)換擋裝置調整不當該型挖掘機的變速器採用的是機械式人力換擋的方式，若變速杆、縱軸、橫軸及豎固定螺釘鬆動亦可造成變速器"跳擋"。(4)外界負載突然變化由於挖掘機的工作性質及該機自身的設計原因，外界負載的突然變化也會導致其變速器"跳擋"。當路面凸凹不平、機器作下坡行駛或行駛路線不當而使外界負載突然發生變化時，這種負載的突然變化會通過車輪、傳動軸作用在變速器的擋位嚙合齒輪上，使擋位嚙合齒輪因產生軸向推力而脫開，造成變速器"跳擋"。(5)操作方法不當挖掘機在坡道上行駛(尤其是下坡行駛)時，如果操作不當，也會導致變速器"跳擋"。
2.預防措施(1)嚴格按照操作規程和駕駛要領進行操作，儘量避免換擋時"打齒"，以減少齒輪副的磨損。(2)嚴格執行保養制度，加強換擋裝置的維護保養。當換擋裝置杆系連接不當時應及時調整，確保換擋裝置性能良好。(3)注重對自鎖機構的維修與保養，對定位作用降低或失去定位效能的定位鋼球、彈簧及撥叉軸，應及時修復或更換，使自鎖機構的自鎖性能處於良好的狀態。(4)組裝變速器時，應嚴格按操作規程進行操作，確保變速器各機件調整正確、緊定適當。較大的下坡路面時，駕駛員應嚴格按照下坡的動作要領進行操作，切不可違規。
3.應急處置方法在挖掘機的行駛過程中，若出現變速器"跳擋"時，應及時使機器停機(或繼續行駛)，然後查找原因，排除故障。具體方法是：(1)在平路上行駛時出現"跳擋"，可按正常的停機要領停機，認真查找原因，排除故障。(2)上坡行駛時出現"跳擋"，可將擋位置於低-速位置或Ⅰ擋位置，待機器行駛到坡頂時再停機，排除故障；若減擋不成功或又一次出現"跳擋"時，應按坡道停機的動作要領及要求停機，然後排除故障。(3)在下坡道上行駛時出現"跳擋"，應按加擋的動作要領將擋位置於高-速的位置或採取"搶擋"(緊急減擋)措施，機器行駛到坡底後再停機檢查，排除故障；若"加擋"、"搶擋"不成功或又一次出現"跳擋"(此時為空擋)時，駕駛員可將發動機轉速控制在中速(防止發動機熄火)，採用"點剎"的方法使機器滑至坡底，然後排除故障。如果"加擋"，"搶擋"不成功或又一次出現"跳擋"(此時為空擋)，並且機器又處在下大坡道時(此時機器會以很快的速度向坡底"俯衝")，應迅速地按照下坡停機的動作要領及要求停要，然後扣除故障。一：迴轉操作先導_次壓力是否在正常範圍內(正常先導壓力35KG以上)；二：迴轉溢流閥損壞,迴轉溢流壓力是否在正常範圍內(溢流壓力:280KG)；三：迴轉主閥芯是否切換到位,迴轉閥芯回位彈簧是否斷裂；四：配流僦磨損損壞,造成迴轉馬達內泄；五：迴轉馬達泵體與柱塞磨損損壞,造成馬達內泄；六：只有迴轉動作慢其它動作正常,可以排除液壓主泵、主溢流閥故障；[1]