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单斗挖掘机的基本组成、传动及生产率

标签:单斗挖掘机      发布日期:2019-12-30 10:19:22      浏览量:218

  挖掘机有循环作业式和连续作业式两大类,即单斗挖掘机和多斗挖掘机。单斗挖掘机是土方工程中的一种主要施工机械,它可以单独进行基坑的挖掘作业或配合汽车等运输工具进行远距离的土的运移,目前已被广泛应用于建筑施工、交通运输、水利电力、矿山采掘以及军事工程等。

  一、单斗挖掘机的种类和特点

  单斗挖掘机的种类很多,按传动方式不同分为机械式和液压式两类。在中、小型单斗挖掘机中主要采用液压式。

  按工作装置的不同,液压单斗挖掘机有反铲、正铲、抓铲和拉铲四种主要形式。反铲用于挖掘停机面以下的土壤,其工作灵活,使用较多,是液压挖掘机的一种主要工作装置形式。正铲主要用于挖掘停机面以上的土壤,大面积开挖时采用此形式。抓铲则主要用于小面积深挖,如挖井、深坑等。拉铲主要用于大面积开挖。以上几种工作装置的主要形式如下图所示。

单斗挖掘机

  单斗挖掘机工作简图

  (a)正铲挖掘机;(b)反铲挖掘机;(c)拉铲挖掘机;(d)抓铲挖掘机

  按行走机构的不同,液压挖掘机可分为履带式、轮胎式、汽车式、悬挂式和拖式等形式。履带式具有良好的通过性,轮胎式具有良好的越野性,而后三种直接采用汽车或拖拉机底盘,结构简单、成本低。

  按动力装置的不同,挖掘机可分为电驱动、内燃机驱动和复合驱动等形式。单斗液压挖掘机采用内燃机驱动。

  单斗挖掘机型号编制规定见下表。

型号特征代号代号含义主参数
名称单位
履带式

D(电)

Y(液)

B(臂)

S(隧)

W

WD

WY

WB

WS

机械单斗挖掘机

电动单斗挖掘机

液压单斗挖掘机

长臂单斗挖掘机

隧道单斗挖掘机

标准斗容量×100m³

轮胎式

L(轮)


WL

WLD

WLY

机械单斗挖掘机

电动单斗挖掘机

液压单斗挖掘机

长臂单斗挖掘机

隧道单斗挖掘

标准斗容量×100m³

  例如,WY100表示斗容量为1m的履带式液压单斗挖掘机,WLY60表示斗容量为0.6m3的轮胎式液压单斗挖掘机。

  二、单斗液压挖掘机的基本组成及传动

  单斗液压挖掘机主要由工作装置、回转平台和行走机构三大部分组成,工作装置又包括动臂、斗杆、铲斗以及它们的油缸,如图6.7所示。发动机(常用柴油机)驱动两个液压泵,把高压油输入到两个换向阀组。操纵换向阀,将高压油送往有关执行元件,驱动相应机构进行工作。

  图二所示为液压挖掘机最常用的反铲工作装置工作情况。工作时,操纵换向阀,接通回转机构液压马达,使工作装置转到挖掘地点。同时操纵换向阀,使动臂油缸5回缩,动臂下降至铲斗接触工作面。然后再操纵换向阀,使斗杆油缸6和铲斗油缸7伸出,铲斗向下旋转挖掘。斗满后,操纵换向阀,将油缸6和7关闭,动臂油缸5伸出,动臂上升离开工作面,然后操纵换向阀接通回转马达,使铲斗转到卸载地点,再操纵换向阀使油缸6和7回缩,铲斗反转卸土。卸完后再进行第二次循环挖掘工作。

单斗挖掘机

图二液压挖掘机基本组成及传动示意图

1一铲斗;2一斗杆;3一动臂;4一连杆;5,6,7一油缸;I一挖掘装置;IⅡ一回转装置;Ⅲ一行走装置

  三、单斗液压挖掘机的生产率

  挖掘机生产率(m3/h)可按下式计算:

image.png

  式中  q——铲斗的几何容量,m;

          T——每一工作循环持续时间,s;

          K3——土的松散系数,取K1=1.1~1.4;

          K2——铲斗的充盈系数,取K2=0.8~1.1;

          K3:——时间利用系数,取K3=0.7~0.9。

  提高单斗挖掘机生产率的主要方法是尽量缩短工作循环时间,一般可采用如下措施:

  1.在挖土时,工作装置即斗与斗杆不要离工作面太远,如机械式的斗柄不要伸出过长,最好不超过全行程的2/3。这样能保证铲斗具有足够的挖掘力和提升力,能缩短挖土时间。

  2.保持斗齿锋利,形状正确。试验表明,磨损的斗齿虽然还能使用,但切削阻力会增加64%~90%,因此要及时更换磨钝的斗齿。

  3.采用合理的开挖方法,以获得较小的回转角,并保证适当的工作面,减少机械移位次数。

  4.采用多种工序联合操纵方式。例如,在挖土完毕向卸土位置回转的同时把铲斗提升到卸土位置。挖掘机挖土装车时,要合理确定自卸汽车的容量和辆数。自卸汽车的容量不要小于铲斗容量的3~4倍,否则由于装满一车的时间太短,汽车不容易配合;同时自卸汽车承载过小时也容易受到损坏。自卸汽车的辆数应保证挖掘机能连续地进行挖装,它等于自卸汽车装运一次的循环时间与挖掘机装一车的时间之比。由于自卸汽车行驶速度不太均衡,因此实际配备的自卸汽车应较计算出的要多加一至两辆。

  四、施工中机械数量的确定

  1.挖掘机数量的确定根据

  土方量的大小、工期长短,并考虑合理的经济效果,挖掘机的数量(台)计算公式如下:

image.png

  式中   V——土方量,m3;

           Q—挖掘机的生产率,m3/h;

           T——工期,工作日;

           C——每天工作班数;

           K3——时间利用系数,取K3=0.8~0.85。

  在实际工作中,当挖掘机数量已确定时,也可利用上述公式计算工期。

  2.运输车辆数量的确定运输车辆的装载容量常取挖掘机3~4斗的卸土容量,且应保持挖掘机连续工作,因此运输车辆的数量可按下式计算:

单斗挖掘机

  式中  T——运送一次循环时间,s。

           t装——挖掘机每装一辆所需时间,s。

单斗挖掘机

  式中   L——运距,m;

           V平——空车和重车时的平均速度,m/s,自卸汽车取V平=20~30km/h;

           t卸——自卸汽车的卸土时间,取t细=1~2s;

           t铺——自卸汽车的辅助时间,取t编=2~3s;

           t装——自卸汽车的装车时间,装=nt。

单斗挖掘机

  式中   n—汽车每车装土斗数,斗;

           m——自卸汽车装载质量,t;

           p——土的自然容积密度,取p=1.7t/m3;

           k——铲斗利用系数,取k=0.8~0.95。

  在实际使用中上述计算只能作为参考,其实际影响因素较多,很难用公式准确计算,可采用实际测定的方法得出正确结论。

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