液压挖掘机与机械式电铲比较01.doc

代表新技术的液压挖掘机一直在与机械式电铲和装载机竞争。直到上世纪的70年代初，液压挖掘机仅用于土石方工程和道路建设，但由于与机械式电铲——露天矿传统装备相比有许多优点，这引起了矿山行业的兴趣，下面作一简要的比较。

一 、露天矿装设备介绍

1、装载机
设计装载机的基本意图是用于堆取物料的再处理，它在地面上推动铲斗且平行于地面将铲斗推入待装的物料中，铲斗只能插入、退回、升起、下降。装载机没有单独的铲斗切入运动，为了破碎或穿透物料，装载机的整机和铲斗必须一起运动，其行走牵引力和掘进力只取决于与地面的摩擦力。

轮式装载机的主要缺点是：(1)在松软和潮湿的地面上掘进力小；(2)机器要承受很大的动态应力；(3)为提高生产效率就必须使用较宽的铲斗，但会进一步降低挖掘力；(4)需要较大的活动范围；(5)不能挖掘高位矿床；(6)轮胎消耗成本高，等等。

装载机主要应用于：(1)堆积物料的装载；(2)容易挖掘的物料；(3)要求高机动性及经常变换工作位置的作业；(4)协助主挖掘设备(挖掘机)。

2、机械式电铲
绳铲、钢缆铲或称机械式电铲即机械式电动挖掘机，其生产历史已经近100年了，发展到现在其最大斗容已超过了50m3(剥离铲更大)，小型机用柴油机或柴油机—电动机驱动，大型机则用电动机或机组驱动。

由于机械式电铲铲斗钢性地固定在斗杆上，由绳子将其拉入到要挖掘的物料中只能在一个方向作强制的圆弧运动，而不是按所挖掘物料的构成进行工作，因此无法使挖斗跟随矿层。
由于机械式电铲只能在一个方向发挥其挖掘力，因此其工作装置的重量必须很大才能抵抗住其挖掘力，为与之平衡，机身的重量也相应地增加，因此机械式电铲的整机重量很大。

机械式电铲铲斗上的挖掘力来自于绳拉力在垂直方向的分力，一般情况下，只有28%～60%的绳静态拉力能用于挖掘。

使用机械式电铲不能保持地面整洁，而工作地面又必须保持清洁以防止运输车辆的轮胎受损，因此使用机械式电铲工作必须用装载机或推土机进行清理路面。

3、液压挖掘机
代表新技术的液压挖掘机经历了从半机械半液压到全液压的历程，目前已经占到全世界挖掘机保有量的95%以上，液压挖掘机利用其广泛的优势从最初的土方工程和道路建设已经应用到挖掘物料的各个方面，特别在机械式电铲应用的露天矿方面已经有逐步取代的趋势。

另外，矿装设备还有斗轮挖掘机、堆料机等，但其应用范围较有限，在此就不再陈述。

2011-4-10 21:02:22 上传
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二 、液压挖掘机特性简介

1、工作装置的运动特性
工作机构的运动特性决定了液压挖掘机比机械式电铲有一些优越性。
1.1 挖掘范围宽广
液压挖掘机的动臂、斗杆和铲斗完全可以相互独立地操作，这样就使挖掘机的工作区域能够覆盖从挖掘机下车的外前端到整个最大的挖掘半径范围，使得铲斗可以在任何有断层的恰当位置处作业。

1.2 推压力和破碎力
由于液压挖掘机在其铲斗的前部有理想的支点，因此可以使全部的挖掘力都作用到铲斗上。挖掘时将同时产生推压力（由斗杆油缸产生）和破碎力（即松动力，由铲斗油缸产生），铲斗的松动力由铲斗油缸推力和其与铲斗的距离得出，因此铲斗的倾角和松动力有一定的关系，而不取决于动臂和斗杆的相对位置，因此也与挖掘的高度无关。因为铲斗转动的范围很大，因此有可能使用最有效的挖掘角度以产生一个松动力，而机械式电铲是做不到的。

1.3 比重量大（每1斗容量与整机重量比）
一方面，灵活的铲斗挖掘功能与挖掘机的体积大小无关，也不需要挖掘机有很大的平衡功能，另一方面，由于液压传动可以极大的简化机械传动中的中间零部件，因此在相同的斗容量情况下，机械式电铲的重量是液压挖掘机的2.5倍。

1.4 矿床面清理和路面清理
液压挖掘机铲斗运动的灵活性使液压挖掘机可以有选择地进行挖掘，如果石块大于铲斗，或地面上有大石块或有悬石，只有液压挖掘机能容易地处理。由于挖掘机大范围的挖掘半径，只要司机认为有必要，不需要其他辅助设备即很方便地用铲斗清理路面；由于挖掘机铲斗支点结构和推压力、破碎力，可很方便地对有滚落危险的石块、死角石块、大石块、矿床工作面底部的石块进行清理。

1.5 正向运动的底卸式铲斗
较宽的液压开启的两片式铲斗（底卸式）更容易装车，由于铲斗较宽，因此可以在接近自卸车物料高度时快速卸车，且不损失装车高度。

2、传动性能优良，平稳安全
采用液压传动能实现调速范围很大的无级调速，可达到最大的传动比和相当低的稳定转速，在液压系统中都设置了各种安全阀、过载阀、溢流阀和限速阀等，有效地保证了传动的平稳安全。液压元件本身的结构尺寸很小，因此运动惯性也小，也有利于高速正反转，在挖掘机作业时频繁地换向情况下，能保持动作平衡，冲击很小；而且液压油还能吸收部份冲击能量，减小机械冲击和振动。

液压挖掘机为先导伺服操作，轻便灵活，司机室劳动条件好，大大减轻了操作人员的劳动强度。

3、行走的机动性和越野性
可同时操作又相互独立的大扭矩行走驱动系统，可进行准确的转向控制和原地转向；较高的爬坡能力和较低的接地比压，使液压挖掘机在矿上的行动不受限制。

因为工作装置是钢性连接，因此在最困难的工况下，可以用工作装置进行自救。由于接地比压小，可以在承载能力较低的工作场地通行。由两个液压马达分别驱动左右履带，因此液压挖掘机可以在很小的工作场地内绕履带台车的中心作360°转弯，而机械式挖掘机至少要绕某一履带的中心作转弯的动作，因此对场地要求大，而且对地面破坏程度大。

4、寿命、保养和维修
液压挖掘机的基本使用寿命为60000小时，可以相应或按需进行零部件更换，这样挖掘机离开工作面进行修理的时间就比较短。

液压挖掘机的维修和保养是按元件使用周期和对油质的分析来安排的，逐步有间隔的更换零部件不会突然改变机器的残余价值。液压挖掘机的主要元件很轻且原始状态很清洁，用这些元件来驱动相对机械式电铲较小的上车，可以大大减小对机械部分的检修。

而机械式电铲大都按静态受力情况设计的，这种传统的设计方法，使机器可能延长其使用寿命，只要管理人员和机械师能够具备基本的重型机械操作技能，因此必须保留一些老的人员让他们传受经验。机械式电铲工作15000到18000小时则要进行大修，这样机械式电铲就要离开工地几个星期，这也可能会导致管理人员考虑更换新的机器而避免长时间停机。

5、采石场的特殊应用
根据德国Aachen工业大学的研究成果，在整个采石成本中，打眼放炮占30%，运输占33%，装车占17%，挖掘占20%。如果使用机械式电铲或装载机则要求石块更小，因此相应提高打眼放炮的成本，而装车和挖掘更直接体现了采石的成本。

大石块的粉碎一般都用二次爆破、液压破碎锤或落球的方法，这样就更需要主装车机械采用液压挖掘机。

2011-4-10 21:02:24 上传
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三、液压挖掘机与机械式电铲的直接比较表

2011-4-10 21:02:28 上传
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