挖掘機發(fā)展歷史

挖掘機從發(fā)明到現(xiàn)在已經(jīng)走過179

年的歷史，期間經(jīng)歷過從人力到蒸汽再到液壓驅(qū)動。作為工程機械行業(yè)里的“明珠”，挖掘機的發(fā)明和發(fā)展對節(jié)省人力提高工作效率發(fā)揮了巨大作用。 T130題

T142最早的挖掘機是以人力或畜力為動力，用于挖深河底的浚泥船，鏟斗容量一般不超過

0.2～O.3

立方米。1833～1836

年，美國人奧蒂斯設(shè)計和制造了第一臺蒸汽機驅(qū)動、鐵木混合結(jié)構(gòu)、半回轉(zhuǎn)、軌行式的單斗挖掘機，生產(chǎn)率為35

立方米／時，但由于經(jīng)濟性差沒有應用。19

世紀

70

年代經(jīng)過改進的蒸汽鏟正式生產(chǎn)并應用于露天礦剝離。1880

年又出現(xiàn)了第一批以拖拉機為底盤的半回轉(zhuǎn)式蒸汽鏟。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(xiàn)了第一臺電機驅(qū)動的單斗挖掘機；1912

年出現(xiàn)了汽油機和煤油機驅(qū)動的全回轉(zhuǎn)式單斗挖掘機；1916

年出產(chǎn)了柴油發(fā)電機驅(qū)動的單斗挖掘機；1924

年柴油機直接驅(qū)動開始用于單斗挖掘機上；履帶式行走裝置于1910

年開始采用。輪胎式行走裝置隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，廣泛用于小型挖掘機。30

年代，出現(xiàn)了步行行走裝置。50

年代中期，德國和法國相繼研制出全回轉(zhuǎn)式液壓挖掘機，從此挖掘機的發(fā)展進入一個新階段。多斗挖掘機也有100

多年的歷史。法國于1860

年生產(chǎn)了世界上最早的、結(jié)構(gòu)比較成熟的多斗挖掘機，用于蘇伊士運河開挖工程。1889

年，美國生產(chǎn)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采掘中得到廣泛應用，至1958

年，每個鏟斗容量已達

3600

升。1977

年，聯(lián)邦德國制造了當時世界上最大的斗輪挖掘機，其生產(chǎn)率為

24

萬立方米/日。由于技術(shù)的進步，液壓技術(shù)開始運用到制造領(lǐng)域。20

世紀

40

年代有了在拖拉機上配裝液壓反鏟的懸掛式機械，20

世紀

50

年代初期和中期相繼研制出拖式全回轉(zhuǎn)液壓挖掘機和履帶式全液壓機械。初期試制的液壓挖掘機是采用飛機和機床的液壓技術(shù)，缺少適用于機械各種工況的液壓元件，制造質(zhì)量不夠穩(wěn)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(fā)展階段，各國機械制造廠和品種增加很快，產(chǎn)量猛增。1.中國最大的鏟斗式礦用挖掘機——山西太重集團WK55

挖掘機2008

年

1

月

26

日，國內(nèi)最大的礦用挖掘機在山西太重集團下線。這臺WK55

型挖掘機高達

22

米，相當于７層樓高，總重量達到1400

噸，斗容量

56

立方米，年產(chǎn)量可達

1200

萬立方米?？蛇m用3000

萬噸級的大型露天礦、鐵礦、有色金屬礦的剝離和采裝作業(yè)。目前，WK55

挖掘機已經(jīng)投入平朔露天煤礦使用。2.世界最大的液壓挖掘機——美國特雷克斯-O&KRH400

挖掘機O&KRH400

正鏟挖掘機是目前世界上最大的液壓挖掘機，是當今唯一的1000

噸級液壓挖掘機。到目前為止，只有6

臺

RH400

投入使用，其中

5

臺在美國、1

臺在加拿大的礦山使用，僅有正鏟機型。第一臺RH400

于

1997

年制造，經(jīng)過改進的第六臺RH400

于

2002

年推出。油箱容量為16000L，發(fā)動機輸出功率達3280kW，正鏟能容納85

噸的礦物。3.世界最大的電動挖掘機——美國P&H5700

挖掘機5700

系列于

1991

年推出，共生產(chǎn)了5

臺，是

P&H

公司生產(chǎn)過的最大電鏟型號，輸入電壓為

14400V，它裝有

4

個鏟斗提升電動機，2

個推進電機和

4

臺回轉(zhuǎn)電機，吊臂長度為

21m，整機質(zhì)量：1667

噸，裝機功率：9975kW，鏟斗容量：61m3。4.世界最大的輪斗式挖掘機——德國克虜伯KRUPP293

挖掘機KRUPP293

的能力驚人，即使面對最難剝離的密質(zhì)硬巖或凍土時實際生產(chǎn)能力也能達到

24

萬

m3/日，尤其挖掘松方的能力甚至達到了空前的30

萬

m3/日。從

293

的主要技術(shù)參數(shù)來看，已全面超過了1978

年就投入使用的這一系列的首機288，成為真正的挖掘機之王。 分為三大部分：工作裝置、上部回轉(zhuǎn)平臺、下部機構(gòu)；?工作裝置通過軸銷鉸接于回轉(zhuǎn)平臺的前端；?回轉(zhuǎn)平臺與下部機構(gòu)間通過回轉(zhuǎn)支承聯(lián)接；?發(fā)動機后置于回轉(zhuǎn)平臺上；?駕駛室置于回轉(zhuǎn)平臺的左前方；?下部機構(gòu)前端裝有推土鏟；?行走架上裝四輪一帶（支重輪、托鏈輪、驅(qū)動輪、導向輪、履帶）及漲緊裝置；?傳動系統(tǒng)為恒功率控制液壓系統(tǒng)，其操縱方式為全液壓先導式；

——液壓泵（油泵），將機械能變換成油液的液壓能。臨工挖掘機用的油泵由齒輪泵和柱塞泵組成。1.7.2

控制元件——各種液壓閥，用來控制和調(diào)節(jié)液壓油的方向、流量和壓力。根據(jù)控制功能液壓閥可分為：壓力控制閥——溢流閥（安全閥、過載閥）、減壓閥（先導操縱閥）等；流量控制閥——節(jié)流閥等；方向控制閥——單向閥、換向閥等。1.7.3

執(zhí)行元件——將液壓泵輸來的液壓能變換成工作機構(gòu)動作的機械能，驅(qū)動負載作直線往復運動或回轉(zhuǎn)運動。一類是做直線運動的，也就是油缸一類是做旋轉(zhuǎn)運動的，也就是馬達，包括行走馬達和回轉(zhuǎn)馬達1.7.4

輔助元件——將動力元件、控制元件和執(zhí)行元件三部分連接成一個系統(tǒng)，起貯油、連接、過濾和測量等作用，主要有油箱、管路、接頭、濾油器、蓄能器、散熱器等。啟動電路：（1）

蓄電池蓄電池是一種化學電源，靠他內(nèi)部的化學反應來儲存電能或向用電設(shè)備供電。目前大部分液壓挖掘機使用的是鉛酸蓄電池，電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液。電池的電解液由硫酸與蒸餾水按比例調(diào)配而成，電池使用過程中發(fā)熱會蒸發(fā)部分水分，造成電解液配比失調(diào)，甚至硫酸濃度變大形成腐蝕，只有補充適量的蒸餾水，才能保持電解液的正常充放電功能，保持電池的使用壽命。如果補充的是普通的水，其中所含雜質(zhì)會在電極沉積，造成充電不足甚至無法充電，所以必須使用蒸餾水。 （2）繼電器是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規(guī)定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預定的階躍變化的一種電器。它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關(guān)”。故在電路中起著自動調(diào)節(jié)、安全保護、轉(zhuǎn)換電路等作用。（3）啟動機又叫馬達，它將蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為機械能，驅(qū)動發(fā)動機飛輪旋轉(zhuǎn)實現(xiàn)發(fā)動機的啟動。發(fā)動機的活塞與缸壁之間有一定的間隙，于是要靠活塞環(huán)來進行密封。一般發(fā)動機的活塞環(huán)都有三道，即二道和一道。前二道氣環(huán)的作用是防止燃燒的混合氣進入曲軸箱，而第三道油環(huán)的作用是儲存一部分機油對活塞與缸壁之間進行潤滑并刮除缸壁上多余的機油，防止機油進入燃燒室?；钊h(huán)磨損嚴重、折斷或是端口過大會引起動力下降、燒機油等現(xiàn)象。的工作原理柴油機的工作是由進氣、壓縮、做功和排氣這四個過程來完成的，這四個過程構(gòu)成了一個工作循環(huán)?；钊咚膫€過程才能完成一個工作循環(huán)的柴油機稱為四沖程柴油機?，F(xiàn)對照上面的動畫了說明它的工作理原。一.

進氣沖程第一沖程——進氣，它的任務是使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當進氣沖程開始時，活塞位于上止點，氣缸內(nèi)的燃燒室中還留有一些廢氣。當曲軸旋轉(zhuǎn)肘，連桿使活塞由上止點向下止點移動，同時，利用與曲軸相聯(lián)的傳動機構(gòu)使進氣閥打開。隨著活塞的向下運動，氣缸內(nèi)活塞上面的容積逐漸增大：造成氣缸內(nèi)的空氣壓力低于進氣管內(nèi)的壓力，因此外面空氣就不斷地充入氣缸。進氣過程中氣缸內(nèi)氣體壓力隨著氣缸的容積變化的情況如動畫所示。圖中縱坐標表示氣體壓力

P，橫坐標表示氣缸容積Vh(或活塞的沖

S)，這個圖形稱為示功圖。圖中的壓力曲線表示柴油機工作時，氣缸內(nèi)氣體壓力的變化規(guī)律。從土中我們可以看出進氣開始，由于存在殘余廢氣，所以稍高于大氣壓力P0。在進氣過程中由于空氣通過進氣管和進氣閥時產(chǎn)生流動阻力，所以進氣沖程的氣體壓力低于大氣壓力，其值為0.085～0.095MPa，在整個進氣過程中，氣缸內(nèi)氣體壓力大致保持不變。當活塞向下運動接近下止點時，沖進氣缸的氣流仍具有很高的速度，慣性很大，為了利用氣流的慣性來提高充氣量，進氣閥在活塞過了下止點以后才關(guān)閉。雖然此時活塞上行，但由于氣流的慣性，氣體仍能充人氣缸。二.

壓縮沖程第二沖程——壓縮。壓縮時活塞從下止點間上止點運動，這個沖程的功用有二，一是提高空氣的溫度，為燃料自行發(fā)火作準備：二是為氣體膨脹作功創(chuàng)造條件。當活塞上行，進氣閥關(guān)閉以后，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮，隨著容積的不斷細小，空氣的壓力和溫度也就不斷升高，壓縮終點的壓力和濕度與空氣的壓縮程度有關(guān)，即與壓縮比有關(guān)，一般壓縮終點的壓力和溫度為：Pc＝4～8MPa,Tc＝750～950K。柴油的自燃溫度約為543—563K，壓縮終點的溫度要比柴油自燃的溫度高很多，足以保證噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃燒。噴入氣缸的柴油，并不是立即發(fā)火的，而且經(jīng)過物理化學變化之后才發(fā)火，這段時間大約有

0.001～0.005

秒，稱為發(fā)火延遲期。因此，要在曲柄轉(zhuǎn)至上止點前10～35°曲柄轉(zhuǎn)角時開始將霧化的燃料噴入氣缸，并使曲柄在上止點后5～10°時，在燃燒室內(nèi)達到最高燃燒壓力，迫使活塞向下運動。三.

做功沖程第三沖程——做功。在這個沖程開始時，大部分噴入燃燒室內(nèi)的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，活塞在高溫高壓氣體作用下向下運動，并通過連稈使曲軸轉(zhuǎn)動，對外作功。所以這一沖程又叫作功或工作沖程。隨著活塞的下行，氣缸的容積增大，氣體的壓力下降，工作沖程在活塞行至下止點，排氣閥打開時結(jié)束。在動畫中，工作沖程的壓力變化這條線上升部分表示燃料在氣缸內(nèi)燃燒時壓力的急劇升高，最高點表示最高燃燒壓力Pz，此點的壓力和溫度為：Pz＝6～15MPa，

Tz＝1800～2200K最高燃燒壓力與壓縮終點壓力之比(Pz／Pc)，稱為燃燒時的壓力升高比，

用λ表示。根據(jù)柴油機類型的不同，在最大功牢時λ值的范圍如下：λ＝Pz／Pc＝1.2～2.5。四.

排氣沖程第四沖程——排氣。排氣沖程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個循環(huán)的進氣作準備。當工作沖程活塞運動到下止點附近時，排氣閥開起，活塞在曲軸和連桿的帶動下，由下止點向上止點運動，并把廢氣排出氣缸外。由于排氣系統(tǒng)存在著阻力，所以在排氣沖程開始時，氣缸內(nèi)的氣體壓力加比大氣壓力高0.025—0.035MPa，其溫度

Tb＝1000～1200K。為了減少排氣時活塞運動的阻力，排氣閥在下止點前就打開了。排氣閥一打開，具有一定壓力的氣體就立即沖出缸外，缸內(nèi)壓力迅速下降，這樣當活塞向上運動時，氣缸內(nèi)的廢氣依靠活塞上行排出去。為了利用排氣時的氣流慣性使廢氣排出得干凈，排氣閥在上止點以后才關(guān)閉。在動畫中，排氣沖程曲線表示在排氣過程中，缸內(nèi)的氣體壓力幾乎是不變的，但比大氣壓力稍高一些。排氣沖程終點的壓力Pr

約為

0.105～0.115MPa,殘余廢氣的溫度

Pr

約為

850～960K。由于進、排氣閥都是早開晚關(guān)的；所以在排氣沖程之末和進氣沖程之初，活塞處于上止點附近時，有一段時間進、排氣閥同時開起，這段時間用曲軸轉(zhuǎn)角來表示，稱為氣閥重迭角。排氣沖程結(jié)束之后，又開始了進氣沖程，于是整個工作循環(huán)就依照上述過程重復進行。由于這種柴油機的工作循環(huán)由四個活塞沖程即曲軸旋轉(zhuǎn)兩轉(zhuǎn)完成的，故稱四沖程柴油機。在四沖程柴油機的四個沖程中，只有第三沖程即工作沖強才產(chǎn)生動力對外作功，而其余三個沖程都是消耗功的準備過程。為此在單缸柴油機上必須安裝飛輪，利用飛輪的轉(zhuǎn)動慣性，使曲軸在四個沖程中連續(xù)而均勻地運轉(zhuǎn)。排量：活塞從上止點移動到下止點所通過的工作容積稱為氣缸排量；如果發(fā)動機有若干個氣缸，所有氣缸工作容積之和稱為發(fā)動機排量。一般用升（L）來表示。發(fā)動機排量是最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)之一，它比缸徑和缸數(shù)更能代表發(fā)動機的大小，發(fā)動機的許多指標都同排氣量密切相關(guān)。（1）啟動開關(guān)：OFF（關(guān)閉）位置，可插入、拔出鑰匙；

ON（接通）位置，接通通電照明電路，發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，鑰匙保留在這個位置；

START（啟動）位置，啟動發(fā)動機，發(fā)動機啟動后立即松開鑰匙，鑰匙回到ON位置；HEAT（預熱）位置，冬天啟動發(fā)動機前，應先將鑰匙轉(zhuǎn)到這個位置；（2）油門控制盤

調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和輸出功率，旋轉(zhuǎn)盤上按鈕，可調(diào)節(jié)發(fā)動機油門大小

MIN（低速）；MAX（高速）（3）回轉(zhuǎn)鎖定開關(guān) 用于鎖定上部車體SWING

LOCK

（上車體鎖定）位置，監(jiān)控器上回轉(zhuǎn)鎖定監(jiān)控燈亮；

OFF（回轉(zhuǎn)鎖定取消）位置，當左右操縱桿回到中位約4S后，上部車體自動鎖定，當操縱其中任一操縱桿，回轉(zhuǎn)停車制動自動取消。行走操作1、直線行走同時向前或向后移動行駛操作桿（或腳踏板）可實現(xiàn)向前或向后直線行走，移動操作桿行程的大小決定了行走速度的快慢。2、轉(zhuǎn)向?qū)蜉喸谇皶r：（驅(qū)動輪在前時相反）（1）以左履帶為軸線左轉(zhuǎn)：向前移動右行駛操縱桿（2）以右履帶為軸線右轉(zhuǎn)：向前移動左行駛操縱桿（3）原地左轉(zhuǎn)向：向后移動左行使操縱桿同時向前推右行使操縱桿。（4）原地右轉(zhuǎn)向：向后移動右行使操縱桿同時向前推左行使操縱桿。3、行走制動緩慢松開操縱桿至中心位置，此時行走制動 器對挖掘機制動，使挖掘機停止運動。注意：向后行走時在視線不允許的情況下，請回轉(zhuǎn)后再行走，以保證安全。挖掘作業(yè)操作挖掘機的回轉(zhuǎn)和工作裝置由兩個操縱手柄控制，如下圖所示。單個或兩個操作手柄夾角方向移動操縱手柄，可同時實現(xiàn)兩種或多種功能，實現(xiàn)復合動作。前、后、左、右指的是當駕駛室面向前方，鏈輪在機器的后方時，從駕駛室所看的行走方向上為“旋轉(zhuǎn)部件有危險，如皮帶等”，下為“檢查、維修、保養(yǎng)時，要停止運轉(zhuǎn)”。左為“有被機器上部結(jié)構(gòu)擠壓的危險”，右為“遠離機器的回轉(zhuǎn)區(qū)域”●當上、下機器時，要使用圖中用箭頭標的扶手和階梯●為保證安全，要面朝機器并保持三點（兩只腳一只手或兩只手一只腳）與扶手和階梯（包括履帶板）以保證支撐住自己●上下機器時，不要抓握控制桿?！癫灰郎蠜]有防滑墊的發(fā)動機罩或蓋?！裆舷聶C器前，要檢查扶手和階梯（包括履帶板）●不要跳上或跳下機器，機器移動時，不要上、下機器當檢查或排放冷卻液時，為防止熱水或蒸氣噴出造成燙傷，在開始操作前，要等水冷卻到用手可以觸摸散熱器蓋的溫度，即使冷卻液已經(jīng)冷卻，在卸下散熱器蓋之前，了慢慢地松開蓋，以排放散熱器的內(nèi)部壓力。當檢查或排放油時，為防止被噴出的油或由于接觸到熱的零件燙傷，在開始操作前，要等油冷卻到用手可以觸摸蓋或螺栓的溫度，即使油已經(jīng)冷卻，在卸下蓋或螺塞之前，也要慢慢地松開蓋或螺塞，以排掉內(nèi)部的壓力。①周圍況狀確認，當旋轉(zhuǎn)作業(yè)時，對周圍障礙物、地形要做到心中有數(shù)，安全操作

(配合挖掘機作業(yè)，進行清底、平地、修坡的人