鏟土車結(jié)構(gòu)與工作

鏟土車開挖的基本作業(yè)是鏟土，運土，卸土。

鏟土車產(chǎn)品種的開發(fā)拓展，既要滿足不同工況條件的工作適應性，又必須與基本型保持最大限度的零部件通用性（或稱互換性），這就為廣大用戶使用維修帶來極大的方便。

履帶式鏟土車主要由發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、工作裝置、電氣部分、駕駛室和機罩等組成。其中，機械及液壓傳動系統(tǒng)又包括液力變矩器、聯(lián)軸器總成、行星齒輪式動力換擋變速器、中央傳動、轉(zhuǎn)向離合器和轉(zhuǎn)向制動器、終傳動和行走系統(tǒng)等。

動力輸出機構(gòu)以齒輪傳動和花鍵連接的方式帶動工作裝置液壓系統(tǒng)中工作泵、變速變矩液壓系統(tǒng)變速泵、轉(zhuǎn)向制動液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)向泵；鏈輪代表二級直齒齒輪傳動的終傳動機構(gòu)（包括左和右終傳動總成）；履帶板包括履帶總成、臺車架和懸掛裝置總成在內(nèi)的行走系統(tǒng)。

鏟土車行走方式分類

鏟土車可分為履帶式和輪胎式兩種。履帶式鏟土車附著牽引力大，接地比壓小(0.04一0.13MPa)，爬坡能力強，但行駛速度低。輪胎式鏟土車行駛速度高，機動靈活，作業(yè)循環(huán)時間短，運輸轉(zhuǎn)移方便，但牽引力小，適用于需經(jīng)常變換工地和野外工作的情況。

鏟土車按用途分類

按用途可分為通用型及專用型兩種。通用型是按標準進行生產(chǎn)的機型，廣泛用于土石方工程中。專用型用于特定的工況下，有采用三角形寬履帶板以降低接地比壓的濕地鏟土車和沼澤地鏟土車、水陸兩用鏟土車、水下鏟土車、船艙鏟土車、無人駕駛鏟土車、高原型和高濕工況下作業(yè)的鏟土車等。

鏟土車采用機械傳動或帶液力變矩器的液力機械傳動系統(tǒng)，也有少數(shù)采用液壓傳動系統(tǒng)。

鏟土車液力變矩器

泵輪組件中的泵輪由螺栓和驅(qū)動殼連接，驅(qū)動齒輪由螺栓和驅(qū)動殼連接。驅(qū)動齒輪直接插入發(fā)動機飛輪齒圈內(nèi)，故泵輪隨發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)。導輪由螺栓和導輪轂連接，導輪轂通過花鍵和導輪座連接，導輪座又通過螺栓和變矩器殼連接，故導輪和變矩器殼一起，是不旋轉(zhuǎn)的。渦輪和渦輪轂用鉚釘鉚接在一起，再通過花鍵和渦輪輸出軸連接，渦輪輸出軸通過花鍵和聯(lián)軸節(jié)連接，將動力傳遞給其后的傳動系統(tǒng)。泵輪隨發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)，將動力輸入，導輪不旋轉(zhuǎn)，渦輪旋轉(zhuǎn)，將動力輸出，三者之間相互獨立，輪間間隙約為2mm。

泵輪、渦輪、導輪自身由許多葉片組成，稱之為葉柵，葉片由曲而構(gòu)成，呈復雜的形狀。變矩器在工作時，葉柵中是需要充滿油液的，在泵輪高速旋轉(zhuǎn)時，泵輪葉柵中的油液在離心力的作用下沿曲面向外流動，在葉柵出口處射向渦輪葉柵出口，然后沿渦輪葉柵曲面作向心流動，又從渦輪葉柵出口射向?qū)л喨~柵進口，穿過導輪葉柵又流回泵輪。泵輪、渦輪、導輪葉柵組成的圓形空間，稱之為循環(huán)圓。由于渦輪葉柵曲面形狀的設(shè)計，決定了渦輪和泵輪在同一方向旋轉(zhuǎn)。這樣，變矩器葉柵循環(huán)圓中的油液，一方面在循環(huán)圓中旋轉(zhuǎn)，一方面又隨泵輪和渦輪旋轉(zhuǎn)，從而形成了復雜的螺旋運動，在這種運動中，將能量從泵輪傳遞給渦輪。

渦輪的負荷是鏟土車負荷決定的。鏟土車的負荷由鏟刀傳遞給履帶行走系統(tǒng)，再傳給終傳動、轉(zhuǎn)向離合器、中央傳動、變速器和聯(lián)軸器總成，最終傳遞給變矩器渦輪。

渦輪負荷小時，其旋轉(zhuǎn)速度就快；負荷大時，旋轉(zhuǎn)速度就慢。當鏟土車因超載走不動時，渦輪的轉(zhuǎn)速也下降為0，成為渦輪的制動狀態(tài)。這時，因渦輪停止轉(zhuǎn)動，由泵輪葉柵射來的油液，以最大的沖擊穿過渦輪葉柵沖向?qū)л?，在不轉(zhuǎn)的導輪葉柵中轉(zhuǎn)換成壓力，該壓力反壓向渦輪，增大了渦輪的扭矩，該增加的扭矩和渦輪旋轉(zhuǎn)方向一致，此時渦輪輸出扭矩最大，為泵輪扭矩的2.54倍。渦輪隨著負荷增大，轉(zhuǎn)速逐漸降低，扭矩逐漸增加，這相當于一個無級變速器在逐漸降速增扭。這種無級變矩的性能與易操縱而擋位較少的行星齒輪式動力換擋變速器相配合，使鏟土車獲得了優(yōu)異的牽引性能。

液力變矩器是依靠液力工作的。油液在葉柵中流動時，由于沖擊、摩擦，會消耗能量，使油發(fā)熱，故液力變矩器的傳動效率是較低的。國內(nèi)外最好的液力變矩器其最高效率為88%。當變矩器的渦輪因鏟土車超負荷而停止轉(zhuǎn)動時，由泵輪傳來的能量全部轉(zhuǎn)化成熱量而消耗掉，此時變矩器效率為0。要想提高變矩器的傳動效率，就要掌握鏟土車的負荷，使渦輪有適當?shù)霓D(zhuǎn)速、鏟土車有適當 的速度；即當鏟土車因負荷過大而走不動時，要及時減小負荷，提一下鏟刀或由II擋換為I擋。

由變矩器的結(jié)構(gòu)和工作原理知，變矩器工作時油會有內(nèi)泄、會發(fā)熱。這就要求要及時給變矩器內(nèi)部補充油，并將發(fā)熱的油替換出來冷卻，形成一個循環(huán)。

鏟土車變速器

行星齒輪式動力換擋變速器主要由四個行星排和一個旋轉(zhuǎn)閉鎖離合器構(gòu)成。圖3中標的“I”“II”“III”、“IV”是四個行星排，“V”是旋轉(zhuǎn)閉鎖離合器。

“I”“II”和“IV”行星排都是固定齒圈，用行星架同向旋轉(zhuǎn)進行輸出的。

“II”行星排的行星架上多裝一個行星輪，若將齒圈C用離合器固定，當太陽輪A右轉(zhuǎn)時，行星齒輪B左轉(zhuǎn)，行星齒輪E右轉(zhuǎn)，行星架D左轉(zhuǎn)，則形成了以太陽輪輸入、行星架反向旋轉(zhuǎn)輸出的行星齒輪減速機構(gòu)。TY220型推土機變速器即利用第II行星排作為倒擋使用。

離合器有5個。第1至第4離合器的油缸體都由螺栓連接在端蓋上，它們是不運動的。當油缸體和活塞之間充滿壓力油時，壓力油在油超過計劃的密封下，建立油壓并推活塞壓緊摩擦片，則可將齒圈固定。

第5號旋轉(zhuǎn)閉鎖離合器的結(jié)構(gòu)比較特殊，它沒有行星機構(gòu)，其工作時是整體旋轉(zhuǎn)的。向旋轉(zhuǎn)油缸中供油時，需先向中心軸供油。工作時，壓力油通過第5離合器固定不動的殼體19中的油道，進入旋轉(zhuǎn)油缸，推動活塞工作。為防止泄漏，要用旋轉(zhuǎn)密封環(huán)進行密封。工作完的油液，由于旋轉(zhuǎn)油缸不停地旋轉(zhuǎn)，離心力向外甩出，無法經(jīng)供油道排出，會增加摩擦片的磨損。為解決此問題，在旋轉(zhuǎn)油道排出，會增加摩擦片的磨損。為解決此問題，在旋轉(zhuǎn)油缸體上增加一個鋼球止回閥，在壓力油的作用下，它密封油孔以建立油壓，停止供油時，它會甩開，開放回油孔以回油。

除高速公路建設(shè)需要大、中馬力鏟土車外，高等級公路建設(shè)和縣鄉(xiāng)級公路網(wǎng)的建設(shè)和水利工程、環(huán)保工程建設(shè)，勢必造就大批量的個體施工者。這樣，對小型鏟土車（100馬力以下）的需求量必然要增加。同時，我國已建成的高速公路和高等級公路已逐漸進入維修期，隨著東部沿海地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，小型鏟土車將逐步成為人們替代體力勞動的工具。這正是小型鏟土車的市場所在。與北美、西歐和日本市場相比，中國小型鏟土車市場無論是銷量，還是小型鏟土車與重型鏟土車銷售總量中所占的比重，都有相當大的差距。鏟土車行業(yè)必須借這次機遇，努力滿足這一新市場的需求。據(jù)有關(guān)雜志介紹，小型機市場已進入成長期，2008-2012年前后進入成長期后期和成熟期前期，2020年前后進入成熟期。

所以，鏟土車行業(yè)的有關(guān)企業(yè)，應從戰(zhàn)略角度著眼，決不能忽視小型產(chǎn)品的未來市場。但，在中國這樣的發(fā)展中國家開發(fā)小型工程機械產(chǎn)品，其定位一定要準。應該用不同的技術(shù)、針對不同用戶群來解決定位準的問題。應首先開發(fā)滿足發(fā)達地區(qū)廣大農(nóng)村市場的低端產(chǎn)品。而高端產(chǎn)品更多應考慮未來用戶的需求。

鏟土作業(yè)的要求是盡量在最短時間和最短距離內(nèi)使鏟刀鏟滿土壤。鏟土時，一般用低速前進（鏟松土時開始也可以用高速），將鏟刀置于下降或浮動位置，隨機械的前進鏟刀入土逐漸加深。鏟土的深度通常是：1級土壤為200mm左右；2-3級土壤為100-150mm；4級土壤為100mm以下。

鏟土開始時，為了便于掌握，可不將油門操縱桿或踏板置于最大供油位置。開始鏟土后，把“油門”操縱桿或踏板置于最大供油位置，使柴油機經(jīng)常處于額定轉(zhuǎn)速附近的調(diào)速特性范圍運轉(zhuǎn)。然后，集中精力控制鏟刀操縱桿，通過觀察鏟土情況、車頭升降趨勢和傾聽發(fā)動機的聲音來判斷升降鏟刀的時機和幅度。這樣可使推土機在遇到較大的阻力時，由于發(fā)動機具有一定的扭矩和轉(zhuǎn)速儲備給提升鏟減輕負荷提供較多的時間，也可減少鏟刀升降次數(shù)，避免操縱中忙亂，減輕勞功強度和推土機的磨損。在作業(yè)中，每次升鏟刀不可過多，否則會在推土機前留下土堆。當推土機駛上土堆時，鏟刀會卸土，越過土堆后，鏟刀可能鏟土過深。如此多次反復，會使鏟刀鏟不上土，并使鏟土地段形成波浪形，影響繼續(xù)鏟土作業(yè)，不同的地形和不同的地形要求，應采用不同的鏟土方式，以提高作業(yè)效率。具體來說，在推土機鏟土主要有以下幾種方式：

鏟土作業(yè)直線式鏟土

直線式鏟土是推土機在作業(yè)過程中，鏟刀保持近似同一鏟土深度，作業(yè)后的地段呈平直狀態(tài)的鏟土方法，又稱等深式鏟土。采用此種鏟土方法作業(yè)，鏟土路程較長，鏟刀前不易堆滿土壤，發(fā)動機功率不能被充分利用，作業(yè)效率較低，但能在各種土壤上有效作業(yè)。多用于作業(yè)的最后幾個行程，以使作業(yè)后的地段平坦。

鏟土作業(yè)鋸齒式鏟土

鋸齒式鏟土是推土機以不斷變化的深度鏟土，鏟上縱斷面近似于鋸齒狀的鏟土方法，又稱起伏式或波浪式鏟土。采用這種鏟土方法作業(yè)，開始時盡置使鏟刀入土至最大深度，當發(fā)動機超負荷時，再逐漸升起鏟刀至自然地面待發(fā)動機運轉(zhuǎn)正常后又下降鏟刀進行鏟土，經(jīng)多次降落與提升，直至鏟刀前積滿土壤為止。鋸齒式鏟土適于在n、m級土壤作業(yè)時使用。此種鏟土方法，鏟土距離較短，作業(yè)效率比直線式鏟土高。但鏟刀頻繁的升降，會加重操縱及工作裝置的磨損。

鏟土作業(yè)楔式鏟土

楔式鏟土是鏟土縱斷面為三角形的鏟土方法，又稱三角形鏟土。采用這種鏟土方法時，首先使鏟刀迅速入土至最大深度，而后根據(jù)發(fā)動機負荷和鏟刀前的積土情況，逐漸提升鏟刀，使鏟刀一次入土就能鏟滿土壤而轉(zhuǎn)入運土。此種鏟土方法，鏟土路程最短，能充分發(fā)揮發(fā)動機功率，作業(yè)效率高。適于在稍潮濕的1、2級土壤上作業(yè)時使用。

鏟土作業(yè)V形槽式鏟土

V形槽式鏟土是推土機鏟土橫斷面為V形的鏟土方法。其作業(yè)全過程包括標定、加深和修整3個階段。此種作業(yè)方法，機械的開挖方向與工程的構(gòu)筑方向一致，機械倒行次數(shù)極少或不倒行，作業(yè)效率高。適于構(gòu)筑不挖不填路基、開挖道路邊溝或其他“V”形溝槽。

鏟土作業(yè)接力式鏟土

接力式鏟土是分次鏟土，疊堆運送的鏟土方法。其鏟土的次數(shù)依據(jù)土壤的類別和鏟土的厚度及鏟土長度而定。從靠近棄土處的一段開始鏟土，第一次將土壤運至棄土處;第二次伊出的土壤不向前推送，而是暫且留在第一次伊土時的開挖段;第三次把所鏟的土壤向前推運時，把第二次所留下的土堆一起推至棄土處。這種鏟土方法，適用于土質(zhì)堅硬的條件下作業(yè)，可明顯地提高作業(yè)效率。 2100433B

鏟土機拆爐機

用于拆除轉(zhuǎn)爐、鋼包、鐵包、鐵水溝、隧道窯等設(shè)備內(nèi)襯磚的專業(yè)工具。通過在該機器上安裝不同的作業(yè)工具，就可以完成拆除冶煉設(shè)備內(nèi)襯、鉆孔出鋼口等作業(yè)。

鏟土機清渣機

清渣機是各大鋼廠清渣的專用設(shè)備。在該機上安裝不同的作業(yè)工具可以完成轉(zhuǎn)爐、鋼包、隧道窯等內(nèi)襯磚的拆除。

鏟土機破碎機

破碎機主要用于鑄鐵、釩鐵和巖石、鋼筋等的破碎。其特點是：破碎力大，可達3000焦耳，破碎半徑長，破碎范圍大。操作簡便，且安全可靠，同時改善了操作者的作業(yè)環(huán)境，大大降低勞動強度，而且固定式的破碎機可以遠紅外遙控，實現(xiàn)無人駕駛。

鏟土機升降臺

鋼包砌筑專用無線遙控剪叉式液壓升降臺工作面寬大，可多人同時作業(yè)，有三種控制方式：無線遙控、有線遙控和手動按鈕控制，其中無線遙控是采用法國捷億工業(yè)遙控系統(tǒng)，使高空作業(yè)更安全，效率更好。其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，故障率低，運行可靠，安全高效，操作維護簡單方便。

鏟土機抓鋼機

抓鋼機主要用于抓運廢鋼料，其工作裝置有兩種形式，一種是電磁吸盤，一種是液壓抓斗。底盤有固定式和移動式兩種。固定式的抓鋼機可采用原紅外無線遙控，實現(xiàn)無人駕駛。 抓鋼機的工作臂有長動臂短斗桿、短動臂長斗桿、長動臂長斗桿等多種形式，應用于不同的工作場合。