土木工程機械課件第七章-文檔資料

1、第一節(jié) 裝載機械的分類第二節(jié) 輪胎式前端裝載機第三節(jié) 蟹爪與立爪裝載機第四節(jié) 單斗液壓挖掘機第七章 裝載機械7.1 裝載機械的分類裝載機械：用來完成裝載作業(yè)的機械設備。7.1.1 按作業(yè)場地分: 露天、井下 1. 露天裝載機械 (1)單斗挖掘機7.1 裝載機械的分類單斗挖掘機是一種循環(huán)作業(yè)式裝載機械。每個工作循環(huán)包括挖掘、回轉(zhuǎn)、卸料、返回四個過程。 機械式：正鏟，大型，電力驅(qū)動，多用于露天礦。 液壓式：反鏟、正鏟，內(nèi)燃驅(qū)動、電力驅(qū)動。 反鏟多用于挖掘停機面以下的物料，正鏟多用于挖掘停機面以上的物料。 (2)前端式裝載機 前端式裝載機是一種循環(huán)作業(yè)式裝載機械，采用內(nèi)燃驅(qū)動。 按卸料方式分：前卸式

2、、后卸式、側(cè)卸式、回轉(zhuǎn)式7.1 裝載機械的分類(a)動臂回轉(zhuǎn)側(cè)卸式(b)鏟斗側(cè)卸傾翻側(cè)卸式式(c)履帶行走前卸式(d)輪胎行走前卸式 按照行走方式分：履帶式、輪胎式。 使用最多的是輪胎式：前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動、全輪驅(qū)動7.1 裝載機械的分類井下鏟斗式裝載機直接卸載式式裝載機帶轉(zhuǎn)載運輸機的鏟斗式裝載機帶儲礦倉的鏟斗式裝載機（裝運機）不帶儲礦倉的鏟斗式裝載機（鏟運機）前裝后卸式前裝側(cè)卸式2. 井下礦用裝載機械井下礦用裝載機械有：鏟斗式、蟹爪式、立爪式、釘耙式、耙斗式。(1) 鏟斗式：是一種循環(huán)作業(yè)式裝載機械7.1 裝載機械的分類a. 前裝后卸式裝巖機：行走采用軌輪式，底取式。7.1 裝載機械的分類

3、b.帶儲礦倉式裝運機：可以完成鏟、裝、運、作業(yè)的一機多能設備，行走采用輪胎式7.1 裝載機械的分類 c. 鏟運機：可以完成裝、運、卸作業(yè)的一機多能設備，采用采用電動、內(nèi)燃式驅(qū)動。 鏟運機的大鏟斗既鏟又運，鏟斗裝滿后行駛到溜井或其它卸載地點進行卸載。鏟運機是一種專門為井下設計的矮車身、鉸接底盤的前端式裝載機。7.1 裝載機械的分類 (2) 蟹爪式裝載機：是一種連續(xù)作業(yè)式裝載機械。 側(cè)取式，行走采用履帶式。7.1 裝載機械的分類 蟹爪式裝載機由前端的鏟板不斷地插入，蟹爪交替耙取，運輸機連續(xù)轉(zhuǎn)載，實現(xiàn)了連續(xù)式裝載作業(yè)，生產(chǎn)率較高，可與大容量的運輸設備(如自卸汽車、梭式礦車等)配套使用，減少調(diào)車時間，

4、提高裝運效率。這種設備用于巷道掘進，更多的用于采礦出礦。 (3) 立爪式裝載機：是一種連續(xù)作業(yè)式裝載機械。 取料方式采用：上取式，行走采用履帶式。7.1 裝載機械的分類 立爪式裝載機可與鑿巖臺車、梭車或其它運輸設備組成機械化配套作業(yè)線。 還有一種集中了蟹爪式和立爪式兩種裝載機優(yōu)點的蟹立爪式裝載機。具有蟹爪式裝巖效率高和立爪式能夠扒取巖堆高處以及兩側(cè)向蟹爪喂料。減少了蟹爪裝載機對插入深度要求，因而提高了裝載機的生產(chǎn)能力。 (c) 耙斗式裝載機：是一種循環(huán)作業(yè)式裝載機械，上取式。7.1 裝載機械的分類 (d) 反鏟式挖裝機 反鏟挖裝機（也稱頂耙式裝載機）也是一種連續(xù)作業(yè)式裝載機械。它是將立爪換成多

5、年實踐行之有效的強有力的反鏟工作裝置。 7.1 裝載機械的分類 反鏟挖裝機具有如下特點： 反鏟工作裝置是挖掘機械生產(chǎn)率最高、作業(yè)最有效的工作裝置。 裝有附加的軌輪式行走裝置，使進出隧道、短距離拖運方便，同時也減少了履帶裝置的磨損。 挖掘高度遠比立爪的挖掘高度大得多。所以它是在立爪裝載機的基礎(chǔ)上又近了一步。 工作裝置可換裝以液壓破碎器，從而擴大功能。 動力裝置有兩套，既電動機與柴油機，可根據(jù)工地實際選擇其一。 7.1 裝載機械的分類 1. 上取式裝載機械 ：從物料堆上端向下鏟取物料。這種取料方式的優(yōu)點是：獲取相同容積的物料，取料阻力較小，阻力方向幫助機器向物料方向推進。代表產(chǎn)品：立爪式、釘耙式、

6、耙斗式、反鏟式挖掘機。 2.底取式：從物料堆底部插入，在傾斜向上鏟取物料。代表產(chǎn)品：前端式裝載機、正鏟挖掘機。7.1.2 裝載機械按工作裝置的取料方式分為： 上取式底取式側(cè)取式 7.1 裝載機械的分類 3.側(cè)取式：從料堆旁側(cè)插入再橫向運動來裝載物料 。代表產(chǎn)品：蟹爪式7.13 按行走方式分類 裝載機械按行走方式分：有軌式（軌輪式），無軌式（履帶式、輪胎式）三種主要形式。 1軌輪式裝載機械 具有結(jié)構(gòu)簡單，制造維修成本低，操作方便，運行阻力小，使用壽命長等特點。缺點是：軌道鋪設等輔助工作量大，裝載范圍和使用場所受到一定的限制，由于軌道與軌輪之間的粘著系數(shù)小，在相同機重條件下機器產(chǎn)生的牽引力小。7.

7、1 裝載機械的分類2. 履帶式裝載機械 屬于無軌裝載設備。由于履帶和地面的粘著系數(shù)較大，在相同的機重條件下，能獲更大的牽引力；但其結(jié)構(gòu)復雜，制造維修成本高，運行阻力也較大，運行速度低于輪胎式裝載機械，通過性好，爬坡能力強，而且裝載寬度不受限制。 3. 輪胎式裝載機械 屬于無軌裝載設備。在相同機重條件下，其牽引力和運行阻力介于軌輪式和履帶式之間。具有行駛機動靈活，運行速度快，爬坡能力強，生產(chǎn)率高等優(yōu)點。在地下建筑工程施工中得到了廣泛應用。但這種裝載機的缺點是：輪胎磨損快，維修復雜。 7.1 裝載機械的分類 7.14 按動力類型分類 裝載機械按所使用的動力類型分為：電動、氣動、內(nèi)燃三種形式。 1.

8、 電動裝載機械 電動裝載機械是由電動機帶動減速機再驅(qū)動各種機物來完成裝載作業(yè)所需要的各種動作。 2.氣動裝載機械 由壓縮空氣做為動力源來驅(qū)動各種機構(gòu)完成裝載作業(yè)所需要的各種動作。 3. 內(nèi)燃裝載機械 是由內(nèi)燃機作為動力驅(qū)動各機構(gòu)完成裝載作業(yè)所需要的各種動作。具有獨立能源、經(jīng)濟性好、行走靈活等優(yōu)點。 7.2 輪胎式前端裝載機 輪胎式前端裝載機是用來進行散裝物料的鏟、裝、運、卸等作業(yè)，也可用來平整場地。是建筑工程施工中廣泛應用的一種裝載設備。主要用于露天施工裝載作業(yè)和中大型斷面隧道開挖的裝載作業(yè)。 7.2.1 作業(yè)方式: 裝載機用于作為裝載設備時，其技術(shù)經(jīng)濟性能的發(fā)揮，在很大程度上取決于作業(yè)方式

9、。 (1) 鏟取物料作業(yè)方式及鏟掘阻力： a. 裝載機鏟掘物料的作業(yè)方式：7.2 輪胎式前端裝載機 一次鏟掘法 : 裝載機直線前進，使鏟斗前切削刃沿料堆底部插入，其插入深度約為斗底長度時，裝載機停止前進，然后利用轉(zhuǎn)斗油缸使鏟斗向上翻轉(zhuǎn)裝滿鏟斗。 分段鏟掘法： 這種鏟掘方法是分段插入和提升，它主要用于鏟掘難以插入的物料，因為這時要使鏟斗插入料堆內(nèi)很大的深度是不可能的。 7.2 輪胎式前端裝載機 挖掘法： 鏟斗插入料堆1/3斗底長度時，裝載機停止前進，提升動臂。這種方法主要用于挖掘土堆。 配合鏟掘法： 裝載機前進，將鏟斗插入料堆不太大的深度(約為0.20.5斗底長度)之后，在裝載機繼續(xù)前進的同時，

10、向上翻轉(zhuǎn)鏟斗及提臂。 配合鏟掘法僅轉(zhuǎn)斗僅提臂7.2 輪胎式前端裝載機 這種鏟掘方法，插入鏟起和轉(zhuǎn)斗阻力都比較小，其插入阻力約為一次鏟掘法的1/21/3，由于鏟斗上的附加垂直載荷，使前輪的附著力增加，利于插入，適用于前輪驅(qū)動的裝載機。 b. 裝載機的鏟掘阻力： 在鏟掘物料過程中，物料對鏟斗的阻力包括：插入阻力、鏟起阻力、轉(zhuǎn)斗阻力。常用的經(jīng)驗公式求得。 插入阻力Px ：就是鏟斗插入料堆時，料堆對鏟斗的反作用力。 總插入阻力 被鏟掘物料的塊度及松散程度的影響系數(shù) 物料種類影響系數(shù)，見表42 鏟斗插入料堆深度 鏟斗寬度 料堆高度影響系數(shù)，見表43 鏟斗形狀系數(shù) 7.2 輪胎式前端裝載機 掘起阻力：是指

11、鏟斗插入料堆一定深度后，提升動臂時，料堆對鏟斗的反作用力。 掘起阻力 鏟斗插入料堆的深度 鏟斗寬度 開始提升鏟斗時物料的剪切應力 轉(zhuǎn)斗阻力矩：當鏟斗插入料堆一定深度后，用轉(zhuǎn)斗油缸使鏟斗向后翻轉(zhuǎn)時，料堆對鏟斗的反作用力矩。 總阻力矩 開始轉(zhuǎn)斗靜阻力矩 裝載機額定載重量 鏟斗自重 鏟斗重心到回轉(zhuǎn)中心的水平距離(見圖412) 7.2 輪胎式前端裝載機 隨著鏟掘方法的不同，存在一種、兩種或三種阻力。 如： 采用一次鏟掘時，在鏟插入運動停止后，鏟斗由轉(zhuǎn)斗油缸翻起時，則只存在轉(zhuǎn)斗阻力MZ。 采用在鏟斗插入料堆的同時，進行提升動臂的配合鏟掘法時，則在工作過程中，同時存在著插入阻力Px和鏟起阻力PZ 。 鏟斗

12、插入料堆的同時，又配合鏟斗的翻轉(zhuǎn)和提升動臂的運動，則三種阻力同時存在。采用這種配合鏟掘法時，雖然三種阻力同時存在，但由于鏟斗插入料堆深度較小，實際上總阻力往往比一次插入鏟掘時的阻力要小。 7.2 輪胎式前端裝載機 (2) 裝載物料作業(yè)方式 a“I”形作業(yè)法：自卸卡車平行于工作面并往復地前進和后退，裝載機則穿梭般地垂直于工作面前進和后退。所以也稱之為穿棱作業(yè)法。 x7.2 輪胎式前端裝載機 b “V”形作業(yè)法：自卸卡車與工作面成60的角度，裝載機裝滿鏟斗后，在倒車駛離工作面的過程中，并調(diào)頭60使裝載機垂直于自卸卡車，然后向前駛向自卸卡車卸載。卸載后裝載機駛離自卸卡車并調(diào)頭駛向料堆，進行下一個作業(yè)

13、循環(huán)。 這種作業(yè)方式對各種結(jié)構(gòu)型式的裝載機都比較合適，它可以得到較短的作業(yè)循環(huán)時間，因此，不論是在各種工程中都得到廣泛地應用。x607.2 輪胎式前端裝載機 c“L”形作業(yè)法(見圖414c)自卸卡車垂直于工作面，裝載機鏟裝物料后，倒退并調(diào)轉(zhuǎn)90，然后向前駛向自卸卡車卸載，空載的裝載機后退調(diào)轉(zhuǎn)90，然后向前駛向料堆進行下次鏟裝。 這種作業(yè)方式在運距較小時，一個司機可以在兩輛自卸卡車上工作，即當后面的自卸卡車裝載時，前面的卡車把物料運到卸載場地，空載卡車回到作業(yè)面后，司機再轉(zhuǎn)到已裝滿的卡車上去進行卸載。這種作業(yè)方式適用于寬廣的作業(yè)場合。 x7.2 輪胎式前端裝載機T的數(shù)值按下式計算： “I”形作業(yè)

14、方法： T10十d十1.6x “V”形作業(yè)方法： T11十d十1.6x “L”形作業(yè)方法： T12十d十1.6x式中：d考慮物料裝載難易程度的量； x距離(m) ；初步計算時可取T20(s)。 2作業(yè)生產(chǎn)率Q： 作業(yè)生產(chǎn)率Q：單位時間裝載物料的重量。裝載機裝載生產(chǎn)率 額定斗容量 物料重度 裝載機時間利用系數(shù) 鏟斗充滿系數(shù) 一個裝載作業(yè)循環(huán)時間7.2 輪胎式前端裝載機3主要技術(shù)性能 a. 發(fā)動機功率：柴油機在轉(zhuǎn)速時所測出的功率，或稱車輛的總功率。 b.斗容：幾何斗容 ：也稱平裝斗容。額定斗容：又稱堆裝斗容。7.2 輪胎式前端裝載機c.額定載重量：保證裝載機穩(wěn)定時的最大載重能力。d. 牽引力=附著

15、重量附著系數(shù)。 附著重量：驅(qū)動車輪所承受的重量。 附著系數(shù)：與路面、車輪有關(guān)。 插入力：鏟斗斗刃插入料堆的作用力。裝載機的插入力=牽引力。7.2 輪胎式前端裝載機挖掘機 插入力45 4. 系列分級與型號標記 分級標志：按鏟斗的承載能力，單位t。 標記：ZL50 Z裝載機 L輪胎式 505噸。7.2.2 輪胎式前端式裝載機的基本構(gòu)成 1. 組成 輪胎式前端裝載機由動力裝置、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、工作裝置和機架等構(gòu)成。 11 13 14 2 1 10 9 8 7 4 5 6 3 12 動力裝置傳動裝置行走裝置機架工作裝置7.2 輪胎式前端裝載機2動力傳動系統(tǒng) 動力傳動系統(tǒng)是輪胎式前端裝載機的核心部分

16、。柴油發(fā)動機液力變矩器變速箱傳動軸前驅(qū)動橋輪邊減速器傳動軸后驅(qū)動橋輪邊減速器7.2 輪胎式前端裝載機7.2.3 動力傳動系統(tǒng) 前端式裝載機的動力系統(tǒng)有：機械式、液力機械式、全液壓式和電動輪式等四種。 (1) 機械式傳動系統(tǒng):有級傳動。特點：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、效率高缺點：難以適應負荷及地面條件變化大的要求，效率利用率低，駕駛員易疲勞傳動原理：柴油發(fā)動機離合器變速箱傳動軸驅(qū)動橋輪邊減速器7.2 輪胎式前端裝載機 作用：(a)適應裝載機負荷變化大的要求。(b)減少變速箱的檔數(shù) 。(c)實現(xiàn)無極變速(2) 液力傳動系統(tǒng):無級傳動將機械式傳動的主離合器換成液力變矩器柴油發(fā)動機變速箱液力變矩器傳動軸驅(qū)動

17、橋輪邊減速器7.2 輪胎式前端裝載機7.1.4 工作裝置 1工作裝置的作用與構(gòu)成 裝載機的工作裝置由鏟斗、動臀、搖臂、連桿(或托架)及液壓系統(tǒng)等組成 。 2結(jié)構(gòu)形式 結(jié)構(gòu)形式分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種 。 第二節(jié) 輪胎式前端裝載機 (1)有鏟斗托架式特點是平動性好、鏟角大、鏟斗載重量少。(2)無鏟斗托架式 a. 正轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)：鏟斗與搖臂轉(zhuǎn)向相同，特點是最大鏟起力時鏟斗轉(zhuǎn)角為負。正轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)又可分為正轉(zhuǎn)單連桿和正轉(zhuǎn)雙連桿。正轉(zhuǎn)單連桿鏟起力變化曲線陡峭 。正轉(zhuǎn)雙連桿鏟起力變化曲線平緩。 aa(b)(c)(a)(-) 0 (+) 7.2 輪胎式前端裝載機 (b) 反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)：鏟斗與搖臂轉(zhuǎn)向相反

18、，特點是最大鏟起力時鏟斗轉(zhuǎn)角為正。鏟起力變化曲線陡峭。適于裝載巖石。 aa(a)(-) 0 (+) (d)(e)7.2 輪胎式前端裝載機 正反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)都是非平行四邊形機構(gòu)，因此鏟斗總是向后多翻一些。 c. 轉(zhuǎn)斗油缸的布置 7.2 輪胎式前端裝載機 3鏟斗的結(jié)構(gòu) 鏟斗是工作裝置用于鏟裝物料的工具，它包括切削刃、斗齒、側(cè)刃、斗體等。 a. 切削刃的形狀：直線型、非直線型（弧型、V型）7.2 輪胎式前端裝載機 b. 鏟斗的斗齒：帶斗齒的主要用于裝載巖石。 c. 側(cè)刃：直線型、弧型（主要用于鏟裝巖石）。 d. 斗體的形狀：斗底弧度大：用于裝載流動性好的物料。斗底弧度小：用于裝載巖石。7.2 輪胎式前

19、端裝載機 4ZL50型輪胎式前端式裝載機工作裝置的結(jié)構(gòu)特點 ZL50型前裝機的工作裝置屬于無鏟斗托架式。 7.2 輪胎式前端裝載機 5ZL50型輪胎式前端裝載機液壓系統(tǒng)分析 三部分組成：轉(zhuǎn)向、工作裝置、動力換檔（1）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向油缸轉(zhuǎn)向泵轉(zhuǎn)向油缸7.2 輪胎式前端裝載機 5ZL50型輪胎式前端裝載機液壓系統(tǒng)分析 三部分組成：轉(zhuǎn)向、工作裝置、動力換檔（2）工作裝置主泵動臂油缸鏟斗油缸動臂油缸鏟斗油缸7.2 輪胎式前端裝載機主泵鏟斗油缸鏟斗油缸7.3 單斗液壓挖掘機 單斗液壓挖掘機是一種采用液壓傳動并以一個鏟斗進行挖掘作業(yè)的機械，其作業(yè)過程屬于挖掘、運載、卸載等作業(yè)依次重復循環(huán)的周期作業(yè)方式。7.

20、3.1 單斗液壓挖掘機的基本組成和工作原理 1. 組成：鏟斗、鏟斗油缸、斗桿、斗桿油缸、動臂、動臂油缸、連桿。7.3 單斗液壓挖掘機 2. 工作原理：挖掘作業(yè)時轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動動臂下降到挖掘面進行挖掘，鏟斗油缸、斗桿油缸伸長動臂提升，動臂油缸伸出轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)到卸載地點斗桿油缸、轉(zhuǎn)斗油缸縮回卸載進行下一個循環(huán)。7.3.2 單斗液壓挖掘機的基本類型 1. 按用途分: (1) 通用型（中小型挖掘機）：反鏟、正鏟、抓斗、裝載、起重。7.3 單斗液壓挖掘機 (2) 專用型（大型）（也稱礦用型或采礦型）:正鏟、裝載裝置。2. 按結(jié)構(gòu)分:鉸接式、伸縮臂式7.3 單斗液壓挖掘機 3. 按行走方式分：履帶式（中、大型）、輪胎式（中、小型）、懸掛式及汽車式（小型）。 4. 回轉(zhuǎn)角度分：全回轉(zhuǎn)（大部分