液壓挖掘機

挖掘機液壓傳動緊密地聯繫在一起，其發展主要以液壓技術的應用為基礎。其結構主要是由發動機、液壓系統、工作裝置、行走裝置和電氣控制等部分組成，由於挖掘機的工作條件惡劣，要求實現的動作很複雜，於是它對液壓系統的設計提出了很高的要求，其液壓系統也是工程機械液壓系統中最為複雜的。因此，對挖掘機液壓系統的分析設計已經成為推動挖掘機的重要一環。單斗液壓挖掘機是一種周期作業的機械設備，它由工作裝置、迴轉裝置和行走裝置三部分組成。工作裝置包括動有、斗桿以及根據工作需要可更換的各種換裝設備，如正鏟、反鏟、裝載斗和抓鬥等，其典型工作循環如下:(1)挖掘在堅硬土城中挖掘時一般以斗桿動作為主，用鏟斗缸調整切削角度，配合挖掘；在鬆軟土坡中挖翻時，則以鏟斗缸動作為主；在由特殊要求的挖掘動作中，則使鏟斗缸、斗桿缸和動臂缸三者複合動作。以保證鏟斗按特定軌跡運動。(2)滿斗提升及迴轉挖掘結束，鏟斗缸推出，動力缸升起，滿斗提升；同時迴轉馬達啟動，轉檯向卸土方向迴轉。(3)卸載轉檯轉到卸載地點。轉檯制動斗桿缸調整卸料半徑。鏟斗缸收回，轉斗卸載。當對卸載位工及高度有嚴格要求時。還需動臂kr配合動作。(4)卸載結束后。轉檯向反向迴轉，同時動臂缸與斗桿缸配合動作，使空斗下放到新的挖掘位里。單斗液壓挖掘機在建築、交通運輸、水利施工、露天採礦及現代化軍事工程中都有十分廣泛的應用，是各種土石方施工中不可缺少的主要機械設備。

流體傳動包括以下三種形式：1、液壓傳動—藉助於液體的壓力來傳遞動力和運動的傳動形式；2、液力傳動—藉助於液體的動能來傳遞動力和運動的傳動形式；（如液力變矩器）3、氣壓傳動—藉助於氣體的壓壓力來遞動力和運動的傳動形式。

由柴油機的外型特性曲線可知，柴油機是近似的恆扭矩調節，其輸出功率的變化表現為轉速的變化，但輸出扭矩基本不變化。油門開度增加（或減小），柴油機輸出功率就增加（或減小），由於輸出扭矩基本不變，所以柴油機轉速也增加（或減小），即不同的油門開度對應著不同的柴油機轉速。由此可見，對柴油機控制的目的是，通過對油門開度的控制來實現柴油機轉速的調節。應用在液壓挖掘機柴油機上的控制裝置有電子功率優化系統、自動怠速裝置、電子調速器、電子油門控制系統等。

對液壓泵的控制都是通過調節其變數擺角來實現的。根據控制形式的不同，可分為功率控制系統、流量控制系統和組合控制系統等三大類。其中的功率控制系統有恆功率控制、總功率控制、壓力切斷控制和變功率控制等；流量控制系統有手動流量控制、正流量控制、負流量控制、最大流量二段控制、負荷感測控制和電氣流量控制等；組合控制系統是功率控制和流量控制的組合控制，在液壓控制機上應用最多。

閥控系統實質上是節流式系統。在液壓挖掘機上，常用的是一般的三位六通多路閥，其滑閥的微調性能和複合操作性能差。20世紀90年代以來，在液壓挖掘機上開始採用負荷感測控制系統，其控制閃不論是中位開式方式還是中位閉式方式，都附帶有壓力補償閥。採用電子控制壓力補償的液壓挖掘機液壓系統與傳統的液壓系統比較，負荷感測控制系統的主要優點是：（1）節省能源消耗。普通三位六通換向閥無論採用定量泵還是變數泵，總要有一部分油液經溢流閥溢掉，浪費了能量。而使用負荷感測變數系統，泵的流量全部用於負載上，泵的壓力僅比負荷壓力大1-3MPa（2）流量控制精度高，不受負荷壓力變化的影響。（3）幾個執行元件可以同步運動或以某種速比運動，且互不干擾。普通三位六通閥系統用的是並聯油路，當幾個執行元件同時動作時，泵輸出的油液首先流向壓力低的執行元件，不能同步。負荷感測控制系統包括負荷感測控制閥和負荷感測控制泵（或定量泵）。3）完全負荷感測控制系統完全負荷感測控制系統由負荷感測控制閥和負荷感測控制變數泵組成。上述的負荷感測控制閥只解決了滑閥的微調性能和複合操作性能，而沒有解決節省能源問題。定量泵和負荷感測控制閥的系統也沒有節省能源消耗，因為泵所輸出的流量超過執行元件（液壓缸和液壓馬達）所需要的流量時，多餘的油液經壓力補償閥流回油箱（為保持壓差恆定）變為熱能。只有完全負荷感測控制系統才能解決節省能源問題。4）帶次級壓力補償閥的負荷感測系統

行走自動二速系統行走自動二速系統只有在行走速度轉換開關處於二速位置時才具有此功能。此時，其信號使行走二速電磁閥換向；與此同時，通過二速用伺機服缸使行走馬達處於二速位置，挖掘機可高速行走。另外，控制選擇閥還受行走壓力的作用，在上坡等負載大的時候，控制選擇閥向一速的一側換向；二速用伺服的控制油壓卸荷，使行走馬達自動向一速位置轉換，驅動力增大。挖掘機在平地上行走及下坡行走等工況時，行走阻力變小，控制選擇閥再換向，對二速用伺服缸作用，行走馬達自動地又回到二速位置上，使控制機高速行走。轉檯迴轉搖晃防止機構轉檯迴轉搖晃防止機構是挖掘機轉檯迴轉停止后消除其搖晃的機構，其工作原理是：迴轉馬過停止運轉的過程中，反轉防止閥兩側受卸荷壓力作用，彈簧壓縮。由於左、右壓力相等，反轉防止閥不能換向。迴轉馬達停止運轉后B口側壓力比A口側高，對迴轉馬達產生反力作用，迴轉馬達搖晃，此時A口側壓力比B口側的高，對反轉防止閥產生壓力。由於閥中有節流孔，產生時間滯后，滑閥向右移動，從而使A口與B口聯通、壓力相等。因此，轉檯迴轉搖晃僅一次而已。工作裝置控制系統液壓挖掘機的液壓系統中有六個執行元件——左、右行走馬達，轉達台迴轉馬達，動臂液壓缸，斗桿液壓缸，鏟斗液壓缸。為了提高挖掘機的生產率和節省能源消耗，在挖掘機的挖掘裝載過程中，需要迴轉馬達和三種液壓缸協調動作，即工作裝置控制系統應具備如下三項功能：（1)控制機控制功能。鏟斗沿水平面或與水平面成一定角度的直線運動，圓弧運動；任意軌跡運動。（2）裝載挖掘功能。完成滿斗提升、迴轉和卸載。在這一過程中要求鏟斗相對於地平面保持開始提升時的角度，以防止鏟斗內物料在提升過程中撒落。（3）複位控制功能。卸載后通過動臂、斗桿、鏟斗和迴轉等四個動作的聯動，使鏟斗恢復到開始挖掘的位置。

a.液壓油溫度控制系統液壓系統功率損失大部分轉變為熱量，引起油溫升高。其結果不僅使液壓系統效率下降，也加速油質惡化。據資料介紹，液壓油溫度超過55度每升高9度，油液的使用壽命將縮短一半。因此，應盡量避免液壓油溫度過高。油溫控制裝置與節能控制裝置組合后處於報警狀態，該裝置工作時先將熱熔式超溫保護器設定在系統的合理溫度範圍之內，然後閉合磁鋼式限溫開關，在自鎖功能的控制下使溫度控制開關斷開。當油液溫度升高到熱熔工超溫保護器的調定溫度時，磁鋼式限溫開關自動斷開，而溫度控制開關吸合。與此同時，溫度控制指示燈發亮，給以預警指示。該指示信號又通過電子節能控制模塊的作業模式選擇開關和油門電子控制器，對柴油機的油門開度進行控制，使用柴油機轉速降低，從而減少液壓泵的流量，控制液壓系統的熱量產生，避免油液溫度持續上升。溫度預警解除后通過磁鋼式限溫開關的吸合，消除油液升溫對電子節能控制模塊的影響，從而使挖掘機恢復正常工作狀態。

b.液壓挖掘機工況監測與故障查找系統液壓挖掘機工況監測與故障查找系統在改進維修方式，保證安全運行和消除事故隱患等方面起著重要作用。該系統有兩種形式：一種是診斷計算機——插入機上系統的手持式終端形式，如日本的日立建機公司的Dr.EX故障診斷系統；另一種是隨機安裝的系統，如德國O&K公司的工況控制系統（BCS），它率先運用衛星通訊技術，將各台作業中的挖掘機技術狀況和故障住處由機載發射機發射到同步衛星上，再由衛星上的轉發器發回維修管理中心，管理中心的計算機屏幕上實時顯示各台挖掘機的運轉情況。

c.自動液壓挖掘機控制系統利用激光發射器的自動挖掘控制系統，其基本原理是在施工現場設置一個迴轉式激光發射器，它可以控制數台挖掘機在同一要求的基準面上作業。在挖掘機上裝有激光接收器，其上有三隻光靶——上、下光靶和基準光靶。當激光發射器發出的激光束恰好擊中基準光靶時，挖掘機的工作裝置保持在要求的理想工作面上作業。若外界因素變化使挖掘機的工作裝置偏離了要求的理想工作面，則激光束或射在上光靶或射在下光靶，說明工作裝置已產生了偏離現象。這時上光靶或下光靶會把光信號轉化為電子指令信號驅使設在挖掘機上的分流閥動作，從而達到控制液壓油的流向，使挖掘機的工作裝置再次回到要求的理想工作面上作業。利用激光發射器的自動挖掘控制系統可大大減輕駕駛員的勞動強度，並獲得較好的挖掘作業質量。

d.遙控挖掘機遙控挖掘機是指通過有線或無線電路裝置進行操縱的挖掘機。一般有線遙控距離為150-300m，無線遙控距離為1500-2000m。在遠距離操縱裝置內，操縱手柄的位移量轉換為電壓，再由A/D轉換器轉換成數字值，各操縱手柄的並聯信號轉換為串聯信號，用無線電機進行發射處理，其信號被發射到挖掘機上。挖掘機接收的信號與發射時的動作相反，轉換成電流值，通過電磁比例減壓閥，使執行元件（液壓缸或液壓馬達）動作。其他動作也是靠接收無線信號后通過電磁閥來使執行元件動作的。

e.液壓挖掘機綜合控制系統液壓挖掘機控制系統的主要特點有：（1）採用了電子控制壓力補償的負荷感測受液壓系統。它由負荷感測控制閥和負荷感測控制變數泵組成，液壓泵的輸出流量始終等於執行元件（液壓缸、液壓馬達）所需要的流量。（2）採用了電子控制動力調節系統。這主要是通過計算機對發動機和液壓泵進行功率設定，確定發動機油門開度和液壓泵的排量。這樣，可根據挖掘機不同的作業工況，採用不同的發動機特性和液壓泵特性，其特性曲線都是由計算機軟體來決定的。（3）採用了人工與電子聯合控制的操縱系統。因挖掘機的作業現場情況多變，操作複雜，尚不能離不開人工操縱，但電子控制起到了重要的輔助調節作用。例如，在挖掘機整個作業過程中駕駛員可以只操縱一個手柄，其餘動作都是自動化的聯鎖運動。但採用手動優先原則，手動操縱時自動控制系統暫停運作。（4）採用了手持式終端故障診系統，可以使挖掘機出現的故障及時發現和處理。

位於液壓挖掘機下部行走體上的上部迴轉平台，如同人體的頭部及軀幹般地重要。雖其結構從外部難於看清，但安裝於其中的發動機及各種液壓裝置若出現故障或超負荷使用，則會影響機器的整體狀態，使性能下降，最終導致機器故障的發生。因此，應將機器的上部迴轉平台的日常保養檢查放在首要位置。為了提高上部迴轉平台的作業性能並防止不必要的故障損失發生，在上部迴轉平台的保養中應注意哪些方面呢?

定期地檢查並更換過濾器濾芯為了防止塵土和添入油中所含的雜質等侵入機器的主要部位，在挖掘機上採取了保護措施。在一台挖掘機上安裝了多個過濾器，這些過濾器發揮著其各自的重要的作用。空氣濾清器發動機內燃油的燃燒需要新鮮的空氣。空氣濾清器可清除從外部吸入燃燒室的空氣中的灰塵等異物，以防止發動機缸套及活塞環等磨損。機油和燃油過濾器機油及燃油在儲存及加油過程中很容易混入水分和灰塵等。過濾器可過濾異物並防止發動機內部系統部件的磨損。此外，若這些濾芯的污染嚴重，則會導致機油或燃油流動不暢及發動機功率不足或潤滑不良導致發動機損壞的故障。液壓油過濾器液壓油的功能是轉化動力的介質，所以嚴禁塵土等異物的混入。而液壓油過濾器則可防止雜質進入液壓裝置各部位。此外，吸油過濾器被安裝於液壓油箱中，可保護液壓迴路中的液壓泵。工作后的油將返回液壓油箱內，而回油過濾器就安裝於該回油部位。

因此，可通過觀察回油過濾器的污染程度(如有無鐵屑)來判斷泵或液壓系統其它部件是否為異常狀態。當油通過上述過濾器濾芯時，可清除其中的雜質，因此，隨著時間的積累過濾器的污染會越來越嚴重。如果不及時對污染了的過濾器進行更換，則會減少油的流量而使機器原有的性能無法充分地得到發揮。此外，若繼續使用已損壞或過度污染的過濾器，則無法過濾雜質，進而縮短機器的使用壽命。因此，應定期地更換過濾器濾芯，在平日的保養和檢查中若發現異常應立即更換。為防止機器磨損應加註足夠的油和潤滑脂液壓挖掘機在運轉過程中，機器的各部位會伴隨有很大的摩擦力。

而潤滑脂和油則可減輕這些摩擦力，因為潤滑脂可形成油膜，防止轉動部位各金屬件的相互接觸。加註油和潤滑脂是一項重要作業，其主要為了減少摩擦力和磨損，並使機器能夠順利運轉。但是，若加油不充分，或加註劣化了的潤滑脂的話，將無法形成油膜而使金屬件相互接觸，進而引起磨損和咬合。如果在此狀態下繼續運轉機器，將引起機器運動部件配合部位的燒損，嚴重時將陷入停機狀態。因此，應定期地加註足夠量的油和潤滑脂。定期地檢查並更換油箱內的油，對於機器的正常運轉來說是非常重要的。綜上所述挖掘機上部迴轉平台的保養要點是：定期檢查、更換過濾器，定期加註足夠的油和潤滑脂!

液壓壓力測量前的準備工作

(1)液壓設備70kgf/cm2(1000psi)壓力計1套400～500kgf/cm2(5700～7100psi)壓力計2套壓力測量設備及分析儀器1套(2)液壓油清潔度的測量釋放液壓油箱的空氣后，打開護蓋並從油箱中取出樣油，然後用分析儀器加以測量。如果測得值高於參考值，更換迴流濾芯或者更換液壓油.

安裝壓力計的位置

(1)主泵上的儀錶口用測量壓力的堵頭更換主泵儀錶口處PF1/4堵頭，並接上500kgf/cm2(7100psi)壓力計.(2)控制電路用PF1/4堵頭更換先導儀錶堵頭進行壓力測量並接上70kgf/cm2(1000psi)壓力計。注:正常情況下，壓力可通過下列維修診斷號碼加以測得。但在發生故障時，必須安裝上述壓力計並進行適當的壓力調整.

壓力調整位置

(1)主控制閥(2)先導安全閥先導安全閥PR1位於與主泵相連接的齒輪泵的上面.(3)旋轉超載解除旋轉電動機配備有PA及PB堵頭用於測量壓力，但測量是通過儀錶口而實現的.

1、挖掘機起步前應檢查環境安全情況、清理道路上的障礙物，無關人員離開挖掘機，然後提升鏟斗。2、準備工作結束后駕駛員應先按喇叭，然後操作挖掘機起步。3、行走桿操作之前應先檢查履帶架的方向，盡量爭取挖掘機向前行走。如果驅動輪在前，行走桿應向後操作。4、挖掘機倒車時要留意車后空間，注意挖掘機後面盲區，必要時請專人指揮予以協助。5、如果行走桿在低速範圍內挖掘機起步，發動機轉速會突然升高，因此駕駛員要小心操作行走桿。6、液壓挖掘機行走速度--高速或低速可由駕駛員選擇。當選擇開關在"0"位置時，挖掘機將低速、大扭矩行走；當選擇開頭在"1"位置時，挖掘機行走速度將根據液壓行走回路工作壓力而自動升高或下降。例如，挖掘機在平地上行走可選擇高速；上坡行走時可選擇低速。如果發動機速度控制盤設定在發動機中速(約1400r/min)以下，即使選擇開關在"1"位置上，挖掘機仍會以低速行走。7、挖掘機應儘可能在平地上行走，並避免上部轉檯自行放置或操縱其迴轉。8、挖掘機在不良地面上行走時應避免岩石碰壞行走馬達和履帶架。泥砂、石子進入履帶會場影響挖掘機正常行走及履帶的使用壽命。有很多的礦山裡也有挖掘機在工作。山石較多，這時要注意挖掘機的底盤和四輪一帶，注意有無鬆動，損壞。檢查履帶的張緊度，比在平地上時的張緊度松一些更好。在山地上工作，挖掘機的工作裝置會更快地損地，要注意採用加強型的挖掘機工作裝置，並及時地更地。9、盡量避免挖掘機涉水行走，必須涉水行走時應先考察水下地面狀況，且水面不宜超過支重輪的上邊緣。有的挖掘機在海邊工作，有的就是海水裡工作。在這種情況下，挖掘機工作結束后，一定要用清水沖洗挖掘機與鹽水接觸過的部分，更要注意電氣部分是否鏽蝕。清洗完成後，有條件的用油保護外露的金屬，然後潤滑挖掘機的各個工作裝置，各個元件，檢查各部件是不是有鬆動和損傷，如果發現，一定要及時處理。如果不注意挖掘機在海邊工作的維護工作，就有可能使挖掘機的金屬出現鏽蝕，極大的影響挖掘機的工作狀態。10、挖掘機在坡道上行走時應確保履帶方向和地麵條件，使挖掘機儘可能直線行駛；保持鏟斗離地20-30cm，如果挖掘機打滑或不穩定，應立即放下鏟斗；當發動機在坡道上熄火時，應降低鏟斗至地面，將控制桿置於中位，然後重新啟動發動機。