土木工程机械课件第七章.ppt

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1、第一节 装载机械的分类第二节 轮胎式前端装载机第三节 蟹爪与立爪装载机第四节 单斗液压挖掘机,第七章 装载机械,7.1 装载机械的分类,装载机械：用来完成装载作业的机械设备。7.1.1 按作业场地分:露天、井下 1.露天装载机械(1)单斗挖掘机,7.1 装载机械的分类,单斗挖掘机是一种循环作业式装载机械。每个工作循环包括挖掘、回转、卸料、返回四个过程。机械式：正铲，大型，电力驱动，多用于露天矿。液压式：反铲、正铲，内燃驱动、电力驱动。反铲多用于挖掘停机面以下的物料，正铲多用于挖掘停机面以上的物料。(2)前端式装载机 前端式装载机是一种循环作业式装载机械，采用内燃驱动。按卸料方式分：前卸式、后卸

2、式、侧卸式、回转式,7.1 装载机械的分类,(a)动臂回转侧卸式(b)铲斗侧卸倾翻侧卸式式(c)履带行走前卸式(d)轮胎行走前卸式 按照行走方式分：履带式、轮胎式。使用最多的是轮胎式：前轮驱动、后轮驱动、全轮驱动,7.1 装载机械的分类,井下铲斗式装载机,直接卸载式式装载机带转载运输机的铲斗式装载机带储矿仓的铲斗式装载机（装运机）不带储矿仓的铲斗式装载机（铲运机）,前装后卸式前装侧卸式,2.井下矿用装载机械井下矿用装载机械有：铲斗式、蟹爪式、立爪式、钉耙式、耙斗式。(1)铲斗式：是一种循环作业式装载机械,7.1 装载机械的分类,a.前装后卸式装岩机：行走采用轨轮式，底取式。,7.1 装载机械的

3、分类,b.带储矿仓式装运机：可以完成铲、装、运、作业的一机多能设备，行走采用轮胎式,7.1 装载机械的分类,c.铲运机：可以完成装、运、卸作业的一机多能设备，采用采用电动、内燃式驱动。,铲运机的大铲斗既铲又运，铲斗装满后行驶到溜井或其它卸载地点进行卸载。铲运机是一种专门为井下设计的矮车身、铰接底盘的前端式装载机。,7.1 装载机械的分类,(2)蟹爪式装载机：是一种连续作业式装载机械。侧取式，行走采用履带式。,7.1 装载机械的分类,蟹爪式装载机由前端的铲板不断地插入，蟹爪交替耙取，运输机连续转载，实现了连续式装载作业，生产率较高，可与大容量的运输设备(如自卸汽车、梭式矿车等)配套使用，减少调车

4、时间，提高装运效率。这种设备用于巷道掘进，更多的用于采矿出矿。(3)立爪式装载机：是一种连续作业式装载机械。取料方式采用：上取式，行走采用履带式。,7.1 装载机械的分类,立爪式装载机可与凿岩台车、梭车或其它运输设备组成机械化配套作业线。还有一种集中了蟹爪式和立爪式两种装载机优点的蟹立爪式装载机。具有蟹爪式装岩效率高和立爪式能够扒取岩堆高处以及两侧向蟹爪喂料。减少了蟹爪装载机对插入深度要求，因而提高了装载机的生产能力。(c)耙斗式装载机：是一种循环作业式装载机械，上取式。,7.1 装载机械的分类,(d)反铲式挖装机 反铲挖装机（也称顶耙式装载机）也是一种连续作业式装载机械。它是将立爪换成多年实

5、践行之有效的强有力的反铲工作装置。,7.1 装载机械的分类,反铲挖装机具有如下特点：反铲工作装置是挖掘机械生产率最高、作业最有效的工作装置。装有附加的轨轮式行走装置，使进出隧道、短距离拖运方便，同时也减少了履带装置的磨损。挖掘高度远比立爪的挖掘高度大得多。所以它是在立爪装载机的基础上又近了一步。工作装置可换装以液压破碎器，从而扩大功能。动力装置有两套，既电动机与柴油机，可根据工地实际选择其一。,7.1 装载机械的分类,1.上取式装载机械：从物料堆上端向下铲取物料。这种取料方式的优点是：获取相同容积的物料，取料阻力较小，阻力方向帮助机器向物料方向推进。代表产品：立爪式、钉耙式、耙斗式、反铲式挖掘

6、机。2.底取式：从物料堆底部插入，在倾斜向上铲取物料。代表产品：前端式装载机、正铲挖掘机。,7.1.2 装载机械按工作装置的取料方式分为：,上取式底取式侧取式,7.1 装载机械的分类,3.侧取式：从料堆旁侧插入再横向运动来装载物料。代表产品：蟹爪式7.13 按行走方式分类 装载机械按行走方式分：有轨式（轨轮式），无轨式（履带式、轮胎式）三种主要形式。1轨轮式装载机械 具有结构简单，制造维修成本低，操作方便，运行阻力小，使用寿命长等特点。缺点是：轨道铺设等辅助工作量大，装载范围和使用场所受到一定的限制，由于轨道与轨轮之间的粘着系数小，在相同机重条件下机器产生的牵引力小。,7.1 装载机械的分类,

7、2.履带式装载机械 属于无轨装载设备。由于履带和地面的粘着系数较大，在相同的机重条件下，能获更大的牵引力；但其结构复杂，制造维修成本高，运行阻力也较大，运行速度低于轮胎式装载机械，通过性好，爬坡能力强，而且装载宽度不受限制。3.轮胎式装载机械 属于无轨装载设备。在相同机重条件下，其牵引力和运行阻力介于轨轮式和履带式之间。具有行驶机动灵活，运行速度快，爬坡能力强，生产率高等优点。在地下建筑工程施工中得到了广泛应用。但这种装载机的缺点是：轮胎磨损快，维修复杂。,7.1 装载机械的分类,7.14 按动力类型分类 装载机械按所使用的动力类型分为：电动、气动、内燃三种形式。1.电动装载机械 电动装载机械

8、是由电动机带动减速机再驱动各种机物来完成装载作业所需要的各种动作。2.气动装载机械 由压缩空气做为动力源来驱动各种机构完成装载作业所需要的各种动作。3.内燃装载机械 是由内燃机作为动力驱动各机构完成装载作业所需要的各种动作。具有独立能源、经济性好、行走灵活等优点。,7.2 轮胎式前端装载机,轮胎式前端装载机是用来进行散装物料的铲、装、运、卸等作业，也可用来平整场地。是建筑工程施工中广泛应用的一种装载设备。主要用于露天施工装载作业和中大型断面隧道开挖的装载作业。7.2.1 作业方式:装载机用于作为装载设备时，其技术经济性能的发挥，在很大程度上取决于作业方式。(1)铲取物料作业方式及铲掘阻力：a.

9、装载机铲掘物料的作业方式：,7.2 轮胎式前端装载机,一次铲掘法:装载机直线前进，使铲斗前切削刃沿料堆底部插入，其插入深度约为斗底长度时，装载机停止前进，然后利用转斗油缸使铲斗向上翻转装满铲斗。,分段铲掘法：这种铲掘方法是分段插入和提升，它主要用于铲掘难以插入的物料，因为这时要使铲斗插入料堆内很大的深度是不可能的。,7.2 轮胎式前端装载机,挖掘法：铲斗插入料堆1/3斗底长度时，装载机停止前进，提升动臂。这种方法主要用于挖掘土堆。,配合铲掘法：装载机前进，将铲斗插入料堆不太大的深度(约为0.20.5斗底长度)之后，在装载机继续前进的同时，向上翻转铲斗及提臂。,配合铲掘法,仅转斗,仅提臂,7.2

10、 轮胎式前端装载机,这种铲掘方法，插入铲起和转斗阻力都比较小，其插入阻力约为一次铲掘法的1/21/3，由于铲斗上的附加垂直载荷，使前轮的附着力增加，利于插入，适用于前轮驱动的装载机。b.装载机的铲掘阻力：在铲掘物料过程中，物料对铲斗的阻力包括：插入阻力、铲起阻力、转斗阻力。常用的经验公式求得。插入阻力Px：就是铲斗插入料堆时，料堆对铲斗的反作用力。,7.2 轮胎式前端装载机,掘起阻力：是指铲斗插入料堆一定深度后，提升动臂时，料堆对铲斗的反作用力。,转斗阻力矩：当铲斗插入料堆一定深度后，用转斗油缸使铲斗向后翻转时，料堆对铲斗的反作用力矩。,7.2 轮胎式前端装载机,随着铲掘方法的不同，存在一种、

11、两种或三种阻力。如：采用一次铲掘时，在铲插入运动停止后，铲斗由转斗油缸翻起时，则只存在转斗阻力MZ。采用在铲斗插入料堆的同时，进行提升动臂的配合铲掘法时，则在工作过程中，同时存在着插入阻力Px和铲起阻力PZ。铲斗插入料堆的同时，又配合铲斗的翻转和提升动臂的运动，则三种阻力同时存在。采用这种配合铲掘法时，虽然三种阻力同时存在，但由于铲斗插入料堆深度较小，实际上总阻力往往比一次插入铲掘时的阻力要小。,7.2 轮胎式前端装载机,(2)装载物料作业方式 a“I”形作业法：自卸卡车平行于工作面并往复地前进和后退，装载机则穿梭般地垂直于工作面前进和后退。所以也称之为穿棱作业法。,7.2 轮胎式前端装载机,

12、b“V”形作业法：自卸卡车与工作面成60的角度，装载机装满铲斗后，在倒车驶离工作面的过程中，并调头60使装载机垂直于自卸卡车，然后向前驶向自卸卡车卸载。卸载后装载机驶离自卸卡车并调头驶向料堆，进行下一个作业循环。,这种作业方式对各种结构型式的装载机都比较合适，它可以得到较短的作业循环时间，因此，不论是在各种工程中都得到广泛地应用。,7.2 轮胎式前端装载机,c“L”形作业法(见图414c)自卸卡车垂直于工作面，装载机铲装物料后，倒退并调转90，然后向前驶向自卸卡车卸载，空载的装载机后退调转90，然后向前驶向料堆进行下次铲装。,这种作业方式在运距较小时，一个司机可以在两辆自卸卡车上工作，即当后面

13、的自卸卡车装载时，前面的卡车把物料运到卸载场地，空载卡车回到作业面后，司机再转到已装满的卡车上去进行卸载。这种作业方式适用于宽广的作业场合。,7.2 轮胎式前端装载机,T的数值按下式计算：“I”形作业方法：T10十d十1.6x“V”形作业方法：T11十d十1.6x“L”形作业方法：T12十d十1.6x式中：d考虑物料装载难易程度的量；x距离(m)；初步计算时可取T20(s)。,2作业生产率Q：作业生产率Q：单位时间装载物料的重量。,7.2 轮胎式前端装载机,3主要技术性能 a.发动机功率：柴油机在转速时所测出的功率，或称车辆的总功率。b.斗容：几何斗容：也称平装斗容。额定斗容：又称堆装斗容。,

14、7.2 轮胎式前端装载机,c.额定载重量：保证装载机稳定时的最大载重能力。d.牵引力=附着重量附着系数。附着重量：驱动车轮所承受的重量。附着系数：与路面、车轮有关。插入力：铲斗斗刃插入料堆的作用力。装载机的插入力=牵引力。,7.2 轮胎式前端装载机,挖掘机 插入力地面静摩擦力 插入力=油缸推力单位斗齿插入力（比切力）=插入力/厘米牵引力大、铲斗宽度小，比切力大。e.铲起力：是指在一定条件下，当铲斗绕着某个规定铰点回转时，作用在铲斗刃一定距离处的垂直向上的力。f.车速：应满足铲掘和运输时的速度。g.最大爬坡度：标志着装载机的爬坡能力。h.最小转弯半径：指后轮外侧至铲斗外侧所构成的弧线到回转中心的

15、距离。,7.2 轮胎式前端装载机,i.铲斗的卸载高度与卸载距离 铲斗的卸载高度：是在铲斗倾卸角为45时，铲斗斗尖离地高度H。,铲斗的卸载距离：是在铲斗倾卸角为45时，铲斗斗尖与装载机前面外轮廓部分之间的距离。,7.2 轮胎式前端装载机,j.铲斗倾卸角：铲斗在卸载时斗底与水平面的夹角。应45 4.系列分级与型号标记 分级标志：按铲斗的承载能力，单位t。标记：ZL50 Z装载机 L轮胎式 505吨。,7.2.2 轮胎式前端式装载机的基本构成 1.组成 轮胎式前端装载机由动力装置、传动系统、行走系统、工作装置和机架等构成。,动力装置,传动装置,行走装置,机架,工作装置,7.2 轮胎式前端装载机,2动

16、力传动系统 动力传动系统是轮胎式前端装载机的核心部分。,柴油发动机,液力变矩器,变速箱,传动轴,前驱动桥,轮边减速器,传动轴,后驱动桥,轮边减速器,7.2 轮胎式前端装载机,7.2.3 动力传动系统 前端式装载机的动力系统有：机械式、液力机械式、全液压式和电动轮式等四种。(1)机械式传动系统:有级传动。,特点：结构简单、工作可靠、效率高缺点：难以适应负荷及地面条件变化大的要求，效率利用率低，驾驶员易疲劳传动原理：,柴油发动机,离合器,变速箱,传动轴,驱动桥,轮边减速器,7.2 轮胎式前端装载机,作用：(a)适应装载机负荷变化大的要求。(b)减少变速箱的档数。(c)实现无极变速,(2)液力传动系

17、统:无级传动将机械式传动的主离合器换成液力变矩器,柴油发动机,变速箱,液力变矩器,传动轴,驱动桥,轮边减速器,7.2 轮胎式前端装载机,7.1.4 工作装置 1工作装置的作用与构成 装载机的工作装置由铲斗、动臀、摇臂、连杆(或托架)及液压系统等组成。2结构形式 结构形式分为有铲斗托架和无铲斗托架两种。,第二节 轮胎式前端装载机,(1)有铲斗托架式特点是平动性好、铲角大、铲斗载重量少。(2)无铲斗托架式 a.正转连杆机构：铲斗与摇臂转向相同，特点是最大铲起力时铲斗转角为负。,正转连杆机构又可分为正转单连杆和正转双连杆。正转单连杆铲起力变化曲线陡峭。正转双连杆铲起力变化曲线平缓。,7.2 轮胎式前

18、端装载机,(b)反转连杆机构：铲斗与摇臂转向相反，特点是最大铲起力时铲斗转角为正。铲起力变化曲线陡峭。适于装载岩石。,7.2 轮胎式前端装载机,正反转连杆机构都是非平行四边形机构，因此铲斗总是向后多翻一些。c.转斗油缸的布置,7.2 轮胎式前端装载机,3铲斗的结构 铲斗是工作装置用于铲装物料的工具，它包括切削刃、斗齿、侧刃、斗体等。,a.切削刃的形状：直线型、非直线型（弧型、V型）,7.2 轮胎式前端装载机,b.铲斗的斗齿：带斗齿的主要用于装载岩石。c.侧刃：直线型、弧型（主要用于铲装岩石）。d.斗体的形状：斗底弧度大：用于装载流动性好的物料。斗底弧度小：用于装载岩石。,7.2 轮胎式前端装载

19、机,4ZL50型轮胎式前端式装载机工作装置的结构特点 ZL50型前装机的工作装置属于无铲斗托架式。,7.2 轮胎式前端装载机,5ZL50型轮胎式前端装载机液压系统分析 三部分组成：转向、工作装置、动力换档,（1）转向系统,转向油缸,转向泵,转向油缸,7.2 轮胎式前端装载机,5ZL50型轮胎式前端装载机液压系统分析 三部分组成：转向、工作装置、动力换档,（2）工作装置,主泵,动臂油缸,铲斗油缸,动臂油缸,铲斗油缸,7.2 轮胎式前端装载机,主泵,铲斗油缸,铲斗油缸,7.3 单斗液压挖掘机,单斗液压挖掘机是一种采用液压传动并以一个铲斗进行挖掘作业的机械，其作业过程属于挖掘、运载、卸载等作业依次重

20、复循环的周期作业方式。7.3.1 单斗液压挖掘机的基本组成和工作原理 1.组成：铲斗、铲斗油缸、斗杆、斗杆油缸、动臂、动臂油缸、连杆。,7.3 单斗液压挖掘机,2.工作原理：挖掘作业时转台转动动臂下降到挖掘面进行挖掘，铲斗油缸、斗杆油缸伸长动臂提升，动臂油缸伸出转台回转，转到卸载地点斗杆油缸、转斗油缸缩回卸载进行下一个循环。,7.3.2 单斗液压挖掘机的基本类型 1.按用途分:(1)通用型（中小型挖掘机）：反铲、正铲、抓斗、装载、起重。,7.3 单斗液压挖掘机,(2)专用型（大型）（也称矿用型或采矿型）:正铲、装载装置。2.按结构分:铰接式、伸缩臂式,7.3 单斗液压挖掘机,3.按行走方式分：

21、履带式（中、大型）、轮胎式（中、小型）、悬挂式及汽车式（小型）。4.回转角度分：全回转（大部分采用）、半回转（小型）。5.按采用液压传动方式分：全液压（履带式）、半液压（轮胎式）。7.3.3 工作装置的结构和工作特点常用的有：正铲、反铲、挖掘装载装置。1.反铲装置（中小型）：主要用于挖掘停机面以下的土壤。,7.3 单斗液压挖掘机,1.反铲装置（中小型）：主要用于挖掘停机面以下的土壤。由动臂1、斗杆2、铲斗3以及动臂油缸4、斗杆油缸5、铲斗油缸6和连杆机构7等组成。,7.3 单斗液压挖掘机,2正铲装置(1)主要用于挖掘停机面以上的土方、爆破后的碎石。(2)组成：动臂、动臂油缸、斗杆、斗杆油缸、铲

22、斗、铲斗油缸。,7.3 单斗液压挖掘机,(3)卸载方式：前卸式、开启斗底式（开前斗底式、开后斗底式）。,7.3 单斗液压挖掘机,3挖掘装载装置用于挖掘、装载停机面以上的土壤和岩石。(1)铲斗具有水平运动轨迹（满足工作面平整的要求）。,(2)装载工作：底盘不动，依靠工作机构的平动功能铲入物料后，转斗、提升，依靠回转机构将物料运到卸载地点卸载。,(3)带辅助油缸的挖掘装载装置,7.3 单斗液压挖掘机,7.3.4 挖掘机的生产率 1挖掘机生产率的计算:挖掘机的生产率是在单位时间内挖掘机从挖土区挖取并卸到运输车辆或料堆上的土的实际方量(m3)。它决定于铲斗容量、挖掘速度以及土的特性。,7.3 单斗液压挖掘机,2提高挖掘机生产率的措施:(1)增大铲斗容量;(2)力求装满铲斗;(3)缩短挖掘循环时间;(4)做好配合工作。,