铲运机 第一节 铲运机的用途 第二节 铲运机的分类 第三节 结构和工作原理 第四节 主参数和经济意义 第五节 铲运机的悬架与连接 第一节 铲运机的用途 铲运机是一种利用装在前后轮轴之间的铲运斗,在行进中进行铲装、运输和铺卸等作业的机械。 还可拿来平整土壤和对土壤进行压实。 具有高速、长距离、大容量运土能力。 铲运机可以挖铲包括Ⅳ类土在内的土壤。为了更好的提高铲运机作业效率,应从Ⅲ类、Ⅳ类土起,将土壤预松。 为了较快地装满铲斗,需用推土机助铲来增加牵引力。 铲运机可用以从两侧取土坑取土建筑路堤、开挖路堑并将土壤运送到路堤、建筑堤坝、开沟、完成剥离工程、土壤改良工程和灌溉工程,以及压实铺到路堤上的土壤. 特别适合于大量土方和大面积基坑填挖的工程,但不适合于土壤中含有石块、杂物的场合以及深度挖掘的作业。 第二节 铲运机的分类 铲运机一般按以下特点来分类: 1.按铲斗容量 (1)小容量 5m3以下; (2)中等容量 5~15m3; (3)大容量 15m3。 2.按行走方式 (1) 拖式:本身没有行走动力,需借助牵引车牵引来进行作业。又分为:①单轴:铲运机自重和斗中土的重量部分通过牵引装置传至牵引车;②双轴:牵引车不承受铲运机自重和斗中土的重量。 第二节 铲运机的分类 (2) 自行式:本身就具有行走动力; 1) 按发动机数可分为:单发动机;双发动机。 2) 按轴数可分为: 二轴式——以专用单轴牵引车为动力; 三轴式——以专用双轴牵引车为动力。 3.按行走装置形式 (1)轮式铲运机;(2)履带式铲运机; 4.按装土方式 (1)开斗装载式; (2)链板装载式; 5.按铲斗操纵方式 (1)钢丝绳式; (2)液压式; 6.按卸土方式 (1)自由卸土式 (2)半强制卸土式 (3)强制卸土式。 第三节 结构和工作原理 液压操纵自行轮胎式铲运机——国产CL7型自行式铲运机。 铲斗容量为7~9m3,由铲斗车和低压轮胎牵引车两部分所组成,采用液力变矩器、液压换挡行星轮变速箱、液压转向和车轮蹄式内胀式气制动。 国产CL7型自行式铲运机 铲斗车: 由辕架5、铲斗8、尾架11、单轴后轮10和液压缸6、9组成,采取了液压操纵; 辕架呈拱形,由立轴与牵引车的中央枢架3相连,铲斗车与牵引车可以相对摆动20°,以适应在不平地面上的作业; 铲斗后壁可以前移,以实现强制卸土。下降和铲土依靠提斗液压缸6,斗门的开闭依靠斗门液压缸9。后壁强制卸土依靠卸土液压缸。 国产CL7型自行式铲运机 牵引车: 牵引车采用液力传动,其变矩器为双导轮液力变矩器。变矩器泵轮和涡轮之间装有闭锁离合器,可直接输出动力。 牵引车转向采用全液压整体转向,由转向液压缸和拉杆推动而转动,牵引车可相对铲斗车左右转动90°。 传动系统:液力变矩器必要时由动力直接输出,不需变矩;变速箱采取了液压换挡。 国产CL7型自行式铲运机 CL7型铲运机适合于开挖1~3级土壤,运距为800~3500 m的大型土方工程。 如运距为800~1500 m(经济运距),铲削时常用一台58.8~74kW (80~100 HP)功率的履带式推土机或117kw (160HP)功率的轮胎式推土机助铲,一台助铲机可服务于3台铲运机。 如运距为1500~3500 m时,一台助铲机可服务于5台铲运机。 第三节 结构和工作原理 美国CATERPILAR公司:637E型双发动机全轮驱动自行式铲运机 637E型双发动机全轮驱动自行式铲运机 垂直铰:允许牵引车相对于拱架向左右转90度,使转弯半径尽可能小。 纵向水平铰:使牵引车可绕水平铰轴线度,以保证铲运机在不平地面作业时四轮可同时着地。 缓冲油缸的大腔与氮蓄能器相通连,则有一定的使整机减振的性能,这种结构亦称弹性转向枢架。 油缸大腔闭锁,则前后转向枢架可视为一体,也就等于一刚性转向枢架。 履带自行式铲运机 斗容量4m3;辅助推土板; 铲运斗的安装(两个起升液压缸连通); 履带自行式铲运机 与轮胎式比较,此机附着牵引力大。且随着土壤装入铲斗而增加附着重量; 接地比压低,纵向尺寸小,作业灵活,进退均可卸土,可填深沟。 因发动机布置较高,也可涉水作业。 但因铲运斗宽度受履带的限制,通常用于斗容7m3以下的小型铲运机。 履带式铲运机前面的辅助推土板转下来,还可用作推土机。因此。履带式自行式铲运机亦称铲运推土机。 履带式铲运机的品种、数量远比轮胎式的少。 推挽结构助铲 为客服铲装时的切土阻力和装土阻力峰值: 推土机助铲;双发动机; 加装后发动机能大大的提升附着牵引力。装土时,可使前后发动机共同工作。即使如此,因受轮胎与地面间附着系数所限,又不希望装土距离与装土时间过长,双发动机式装土时也常常使用推土机助铲。 为了不用推土机以节省费用,在这种全轮驱动铲运机前端和后端加装推挽机构,构成双发动机式推挽式自行式铲运机,两台联合作业。 装土时,推挽机构结合,两台连挂,前拉后推,先后装满。装满后,推挽机构脱开,两台各自运行、卸载、返回。 推挽结构助铲 链板装载式自行铲运机 在铲斗前部切土刀片上方安装链板升送装置,用以将刀片铲起的土刮入斗内,以加速装土过程,降低装土阻力(可降低为不用链板时的2/3),可不用推土机助铲; 适用于土壤含石块小、粘结性小、工作量小的场合,能够大大减少作业的机械数量; 因前方斜置链板,抽底式卸土; 链板装载式自行铲运机 链板传动:液压式,机械式,从主发动机分出功率,或专用发动机; 同生产率下,动力装置的重量和功率要高18~20%; 升送机有3~4级速度,但还是不能和土壤开挖情况协调准确,致使装土时要多花费10~30%的时间; 优点:可铲挖固定厚度的薄层土壤,对于平整作业和清理作业很重要。发动机负荷均匀。 第四节 主参数和经济意义 铲运机以铲斗容量(m3)作为主要技术参数,反映其工作上的能力。 现代常用的铲运机铲斗容量多为7~35m3。 当运距在100~5000m之间,施工作业面又较平坦时,以采用铲运机施工最为经济。 苏联著名的挖掘机专家顿勃洛夫斯基在其专文《铲运机-广阔的道路》中指出,一台10m3的自行式铲运机能够实现一台1m3单斗挖掘机和与之配套的四台载重量10t、自重9t的自卸汽车的工作量。 第四节 主参数和经济意义 铲运机完成了挖、装、运、卸、铺平、压实等土方工程的全部作业工序; 在土方运距与土壤条件适宜时,具有人员占用少、总的机器重量轻,即总油料消耗量少、施工组织较简单等多方面的优点,比挖掘机配合汽车施工占有一定优势。 如1977年,在山西阳泉铁路站施工中,同时由两个机械筑路队协同完成土方工程,一个主要是采用1m3单斗机械式挖掘机配以解放牌自卸汽车施工,一个主要是采用6~8m3拖式铲运机施工,二者完成的土方的核算成本之比超过二比一,铲运机施工要经济得多。 第五节 铲运机的悬架与连接 为了作业稳定:底盘多采用刚性悬架; 运行时,只靠轮胎的弹性缓和地面的冲击。 油气式弹性悬架的出现,解决了这一矛盾; 60年代以来,出现了两种典型的结构: 小松:弹性悬架; CAT:弹性转向枢架; 另外,小松在牵引车和转向枢架之间的连接上,独创了一种四连杆机构。 第五节 铲运机的悬架与连接 一、弹性悬架 油气式弹性悬架:小松WS16-2型;Terex S-24B型。 WS16-2型自行式铲运机牵引车悬挂 第五节 铲运机的悬架与连接 1、悬挂锁定功能 2、水平控制功能 此弹性悬架使其缓冲减振性能改善,使行驶平稳、速度提高,最高车速提高到60km/h; 作业时离地高度保持不变(有利于降低操作人员的疲劳); 从而作业循环时间缩短,轮胎寿命延长,驾驶员也比较舒适。 而在装土时,铲运机又可变换到刚性悬架方式以防止摇摆。 第五节 铲运机的悬架与连接 二、弹性转向枢架 减振式连接:CAT公司。 自行式铲运机减振式连接装置 第五节 铲运机的悬架与连接 三、连接 铲运机外形图 CTY8拖式铲运机 链板装载式 钢丝绳操纵式 钢丝绳操纵式铲运机是通过滑轮绳组操纵,依靠铲斗自重切土。 所以切土深度较浅,对硬土铲切较慢;因而延长了装载路程,影响了铲运生产效率; 同时斗门不易关严导致沿途漏土,钢绳也易磨损,故这种铲运机已趋于淘汰。 液压操纵式 液压操纵式铲运机采取了液压系统操作铲斗的升降、斗门的开关及卸土动作。 其优点是操作灵活方便,结构相对比较简单,动作平稳,并能使铲刀强制切土。 卸土方式 自由式卸土铲运机利用整体铲斗前翻转动,使斗底倾角大于所卸土壤自然休止角和土壤与斗底、斗壁的摩擦角,土壤在自重作用下自由卸出。这种卸土方式适用于卸干燥、松散的土壤,消耗功率最小,仅用于小型铲运机。 半强制式卸土铲运机铲斗侧壁固定,卸土时,后壁与斗底一起倾翻,将土壤强制向前推移、上升,当上升到一定倾角时,借助于土壤自重而倒出。这种卸土方式适应性较强,可使两侧壁上的粘土清除干净,但消耗功率也较大。 强制式卸上铲运机铲斗的后壁为一块可沿水平导轨移动的推板,后壁在动力作用下向前移动,铲斗中的土壤被强制推出铲斗。这种卸土方式卸土干净,适用粘土、湿土的铲运。其卸土消耗功率大。 传动系统简图 推土机作助铲机 推挽作业法
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