单斗挖掘机

单斗挖掘机

摘要】：Rwmax-最大挖掘半径，即沿水平方向最大限度推出斗柄时，由机器的回转轴中心至铲斗齿尖的水平距离；Hwmax-最大挖掘高度……

单斗挖掘机型式很多，其主要型式如图1所示。

单斗挖掘机按其各种装置的不同，分类如下：

目前，露天矿山大多数采用电动机驱动，机械传动的单斗挖掘机，一般称为电铲。

正铲式单斗挖掘机的工作尺寸及其代表符号，如图1所示。

图1 单斗挖掘机的工作尺寸

Rwmax-最大挖掘半径，即沿水平方向最大限度推出斗柄时，由机器的回转轴中心至铲斗齿尖的水平距离；Hwmax-最大挖掘高度，即斗柄被提升到最大高度时，由机器所在水平至铲斗齿尖的距离；Rxmax-最大卸载半径，即沿水平方向最大限度推出斗柄时，由机器的回转辆心至铲斗中心的距离；Hxmax-最大卸载高度，即铲斗被提升到最大高度时，由机器所

在水平至铲斗斗底下落后最下端间的距离；h-最大挖掘深度，即将斗柄垂直地面推压到终点时，由机器所在水平面至铲斗齿尖的距离

一、单斗电铲（简称电铲）

（一）使用条件

电铲是露天矿最广泛使用的铲装设备。它结构坚固，由于使用电动机和可控硅电力控制，其效率和可靠性都很高。主要电力控制设备位于司机室内，操作条件优于其它装载设备。电铲的重量、牵引力、提升力和推压力大，因此它对硬岩有很大的持续挖掘能力，几乎适用于各种坚硬岩石的作业，具有很好的适应能力。但是，电铲的机动性差，受到外部电源条件的限制。

（二）结构特点和技术参数

电铲结构和各部件名称如图2所示。

图2 电铲结构和各部件名称

1-动臂；2-推压机构；3-斗柄；4-铲斗；5-开斗机构；

6-回转平台；7-绷绳滑轮；8-绷绳；9-天轮；10-提升钢绳；

11-履带行走装置；12-斗底门；13-开斗电动机

电铲行走机构的特点是多采用刚性少支点双履带式结构，这种结构对任何工作条件几乎都能适应，履带的承载面积较大，所以在松软岩层上能顺利移动，稳定性能也好，此外对猛烈铲掘时所产生的冲击动载，双履带装置也具有强大的抗衡作用和很好的稳定性能。这种双履带装置尤其适用于工作面底板不平并伴有尖利石块的情况，而且它与电铲的大小和重量也正相适应。因为采矿工作要求电铲尽量减少在相距较远的作业场地之间高速和频繁转移。电铲一般只有一种行走速度（0.75～2km/h），最大爬坡为15°～20°，对土壤的平均比压为1.2～2.3×105Pa。

电铲工作装置的特点是：多数采用单梁动臂、双梁外斗柄、单滑轮提升、齿轮-齿条推压，还有双梁动臂、单梁内斗柄、双滑轮提升、钢绳推压，也有采用内方斗柄、齿轮-齿条推压。采矿型电铲为专用正铲工作装置，一般不配可更换的工作装置。平均提升速度为0.65～1.10m/s（大斗容取上限）。

推压机构有齿办一齿条推压式（如WK-10型）和钢绳推压（如WD-1200型）等结构型式。

回转机构通常放置在回转平台的前部，采用立式双电机驱动，回转平台的回转速度为2.75～4r/min（对于小斗容取上限）。

动力装置的特点是：大多数采用柴油机和交流电机为主发动机的发电机一电动机系统，以多台直流电动机作分别驱动，各机构是独立的。此外还有静态交流转换，直流系统（又称静态直流系统）和静态交流变频调速系统（又称静态交流系统）。静态直流系统没有电动机-发动机组，因此维修工作量少且无噪音，其反应较快而无机械惯性，它大大减少了机器启动时所产生的高峰电流，其总效率比电动机-发动机组系统增加了12～15%。静态交流系统功率因数可保持恒定，并可减少设备作业的动力费用。

国内外一些代表性的正铲式电铲的型号和技术参数分别列于表1和表2。

①装备采煤用铲斗时的参数；②系提升电动机的功率。

二、单斗液压挖掘机（简称液压铲）

（一）使用条件

液压铲由于在动力装置和工作装置之间采用容积式液压传动，靠液体的压力进行工作，因此，与机械传动相比有许多优点：能无级调整且调速范围大；能得到较低的稳定转速；传动平稳，结构简单、紧凑，可消除冲击和振动；操纵省力，易实现自动化控制。由于液压传动具有上述特点，故液压铲大大改善了单斗挖掘机的技术性能，它挖掘力大，牵引力大，机器重量轻、作业率高。

液压铲兼有前装机和电铲的一些成点：它比前装机的生产能力高，并可用于前装机达不到的高台阶工作面；作业比同斗容电铲轻35～40%，挖掘力高30%左右（如斗容10m3的液压铲斗齿切削为120～150kN，而同级电铲只有100kN左右。）；机动灵活，下铲准确，特别适于选别回采。但是，液压铲对液压元件制造精度要求高，维修困难，液压系统易漏油、发热，以及总效率较低等。因此还有待于进一步研究解决这些问题。

液压铲斗容较小，而且比较轻，目前尚未在硬岩金属矿山使用，主要用于装载松软矿岩。

70年代末期和80年代初期，国外液压铲发展的重要特点之一是向大型化发展，其斗容10～17.5m3。目前斗容7.5～14m3的液压铲在国外矿山及其它施工中应用较普遍。

我国生产的液压铲斗容1.0～7.5m3，有些品种已投入批量生产。目前我国正在研制斗容8～14m3的液压铲。

（二）结构特点和技术参数

液压铲的特点之一是可以换装多种作业机具，以扩大挖掘机的使用范围。正铲斗用在站立水平以上进行挖掘作业，反铲斗则是液压挖掘机最常用的作业机具，通常用于站立水平以下的挖掘作业。液压铲外形结构如图3所示

图3 单斗液压铲

1-铲斗；2-斗柄；3-铲斗油缸；4-斗柄油缸；5-动臂油缸；

6-动臂；7-操纵系统；8-回转机构；9-行走机构；10-转台上部机构；

11-底架及行走系统；12-工作装置

反铲式液压铲通常又分为双节动臂和单节动臂及伸缩式动臂三种。双节动臂型使用较多。

双节动臂反铲式液压铲结构和各部件名称如图4所示。

图4 双节动臂反铲式液压铲

1-铲斗；2-拉杆；3-铲斗油缸；4-斗柄油缸；5-斗柄；

6-上动臂；7-下动臂；8-动臂油缸；9-驾驶室；10-机箱；11-履带行走车架