《工程机械结构与使用》复习资料全解

《工程机械结构与使用》复习资料

第一编第四章平地机

1. 试述工程机械平地机的组成及其作业工况。

答：平地机的主要由发动机、液力机械传动系统、行走驱动装置、前后机架、转向及制动系统，液压控制系统及电气系统、操作系统及工作装置等组成。

平地机的作业方式主要由以下四种：

1.铲刀刮土直移

使铲刀平置，切削刃垂直于行进方向，调整好铲土角，使用低档前移作业。

主要用于铺平物料。

2.铲刀侧移刮土

使铲刀保持一定的回转角，调整铲土角，改变铲刀引出量，即可实现铲刀机

外卸土或铲刀机内卸土，必要时可采取斜行作业，在切削和运土时，土沿铲刀斜向流动，铲刀刮土侧移时应选用作业当起步。

3.铲刀机外刮土

操纵铲刀摆动油缸偏摆牵引架，将铲刀倾斜伸出机外，然后回转铲刀，使铲刀上端朝前，平地机以一档前进刮土。用于修整路堑路基边坡或开挖边沟。

4.铲刀刀角铲土侧移

调整好铲刀回转角和铲土角，在垂直面内倾斜铲刀，使铲刀前置端下降切土，后置端抬升，土沿铲刀侧移卸土，用于开挖边沟。

2. 试述工程机械PY—180型平地机传动系的组成及前后桥的结构特点；

答：PY—180型平地机传动系由液力变矩器、定轴式动力换档变速箱、驱动桥及摆动式平衡传动箱等组成。

前桥为箱形铰接摆动式从动桥，前轮为转向从动轮。前轮除可以左右偏转满足转向要求外．还可以根据作业要求向左右两侧倾斜。驱动轮通过左右摆动式平衡箱与后桥铰接，可随地面起伏上下摆动，均衡驱动轮的载荷，提高平地机的附着性能。

自行式平地机——一种用于土石方施工中平整场地的通用型、精细作业的轮式铲土运输机械。

自行式平地机的主要工作装置为铲刀和松土耙。

3．标示出下图各部件的名称，平地机刮

土工作装置有哪能些基本动作？各用什

么方法实现？

答：平地机铲刀有升降、倾斜、侧移、

引出（或摆动）、俯仰（或铲土角调整）、

360°回转等运动。

……

平地机按机架结构形式可分为：整

体式机架平地机、铰接机架平地机。

前机架为弓形梁架，牵引架前端支

承在摆动式箱形前桥上，后端与后机架

铰接。

平地机可以完成平地、切削、侧面移

土、路基成形、边坡修整等作业。

平地机液压系统采用多泵多回路液

压系统，包括工作装置液压系统、转向液压系统和制动液压系统。

第二编第四章压实机械

5. 简述振动压路机的调节器调幅机构的工作原理。

答：质量可调式偏心块调幅机构的调幅原理为：偏心块的偏心壳体内装有一定质量的硅油，偏心块的旋转方向不同，硅油在偏心壳体内的位置不同，偏心块的偏心距及偏心质量也不同，偏心块旋转时产生的激振力随偏心质量的增大而增大，从而达到调整振幅的目的。

正反转调幅机构的调幅原理为：静止平衡状态活动偏心块与固定偏心块叠合在挡销的左侧，振动马达顺时针方向旋转时，挡销推动活动偏心块保持与固定偏心块在重合方向同向旋转，此时偏心块的偏心距及偏心质量最大，两块偏心块的偏心力矩同向叠加，故处于高幅振动状态；反之，振动马达的逆时针方向旋转时，偏心块的偏心距及偏心质量最小，两块偏心块的偏心力矩互相抵消，处于低幅振动状态。

压实机械——利用机械自重或通过某种诱发力，在垂直或水平方向持续重复作用，使土壤达到密实处于稳定状态的作业机械。

压实机械的分类：

按压实原理分：静力式（光面滚压、羊脚滚压、轮胎滚压）；冲击式（如自由落体强夯机）、振动式（分振捣器、振动压路机两类）；

按行走方式分：拖式、自行式；

振动压路机——由动力装置、传动系统、振动装置、行走装置和驾驶操纵装置的组成。

振动装置的内部结构——非定向振动、定向振动（垂直振动）和摆动式振动（振荡）。

振动压路机的传动系统——机械传动和液压传动两大类；

对于具体的振动压路机，压实效果取决于振动频率、激振幅度、激振力大小和碾压遍数等。

振动系统可根据作业介质分别选择高频低幅或低频高幅振动。

振荡压实原理——是利用偏心机构诱发的交变力偶矩，使土壤在水平面内承受交变剪切作用，在静压力的共同作用下压实土壤的方法。

第三编第二章汽车起重机

汽车起重机——在通用或专用汽车底盘上装上起重工作装置及设备的起重机。

轮式起重机、履带式起重机、塔式起重机、门式起重机、桅杆起重机、缆索式起重机等统称为工程起重机。

轮胎式起重机——起重工作装置和设备装设在专门设计的自行轮胎底盘上的起重机。

汽车起重机行驶速度高，通过性好、机动灵活，可快速转移；

轮胎起重机则具有转弯半径小、全轮转向、吊重行驶等特点，轮胎起重机部分行驶速度达50km／h；履带式起重机的行驶速度<10km／h。

8．试叙述轮式起重机的主要参数：

1. 额定起重量（Q）——指起重机在各种工况下所容许的最大重物质量。

2. 工作幅度（R)——指在额定起重量下，起重机回转中心轴线至吊钩中心的水平距离。

吊钩工作角度一般为30°～75°；

3. 起重力矩（M）——指最大额定起重量和相应工作幅度的乘积。

4. 起升高度（H）——指吊钩升至最高极限位置时，吊钩中心至支撑面的距离；

5. 工作速度（V）——轮式起重机指起升速度、变幅速度、回转速度、外伸（或缩回）速度。

6. 起重机的通过性——指起重机正常行驶时通过各种道路的能力；

包括车桥、车架的结构参数（如车桥离地间隙、轮距、轴距等）、最大爬坡度、转弯半径等。

轮式起重机的按吊臂形式可分为桁架臂式和伸缩箱形臂式。

全液压起重机由底盘、臂架伸缩系统、吊臂升降变幅系统、起升机构、回转系统、支腿伸缩系统、力矩限制器等组成。

臂架系统由主臂、副臂组成。

臂架伸缩方式有同步伸缩、顺序伸缩和独立伸缩方式三种。同步伸缩——各节伸缩臂以相等的行程比率同时伸缩。

9．试分析图示钢索滑轮式同步伸缩机构的工作原理。

销轴3、4、6铰于基本臂，滑轮1、5铰于第二节臂，销轴9、11、滑轮10及绳端铰于第三节臂上。

提示：伸出：销轴9到滑轮5的距离的增加等于滑轮5到销轴4的减少。

缩回：滑轮10到滑轮1的距离增加等于滑轮1到销轴3的减少。

10．你学过的同步伸缩和有哪几种？同步伸缩有何优点？

答：同步伸缩机构：①③利用串联油缸实现液压同步伸缩机构；②利用单个油缸和钢索滑轮式的同步伸速机构。

顺序伸缩机构：①采用顺序阀控制的伸缩机构；②差积式顺序伸缩机构同步伸缩的优点：相同工况下可减轻各臂重量，可提高中等幅度的起重量。

11．试分析图示钢索滑轮式同步伸缩机构的工作原理。

销轴9、5、滑轮10铰于基本臂上；销轴8、滑轮7铰于第二节臂上；销轴3、4铰于第三节臂上。

提示：伸出：滑轮10到滑轮1的距离的增加等于滑轮1到销轴4的减少。

缩回：销轴5到滑轮7的距离增加等于销轴3到滑轮7的减少。

起升机构的作用：安全、平稳地实现重物的提升和下降。起升机构由驱动装置、减速机、制动器、卷筒钢丝绳、滑轮组及吊钩等组成；

根据驱动装置可分为高速油马达驱动和低速大扭矩马达驱动两

种类型。

起升机构包括主起升机构和副起升机构，主、副起升机构有单轴

布置和双轴布置两种形式，每种起升机构必须设有常闭式制动器。一

般位于起升马达与变速箱之间。副起升机构设有重力下降装置，即在

起升卷筒与传动轴之间装有常开式离合器，提高空钩或轻载时的下降

速度。

12．试分析如下图所示起升机构液压系统的工作原理。

答：当换向阀处于Ⅱ位时，左侧压力油路的压力超过平衡阀的开启压

力，起升马达才能下降；当转速超过系统的控制速度时，左侧油路由

于泵供油不及而压力下降，平衡阀在其弹簧作用下关小阀口，使重物

按控制速度下降。

当提升重物时，压力油通过节流阀进入制动器液压缸，保证液压

马达具有一定扭矩后，制动器才打开。当液压马达停止工作时，液压

缸油经单向阀回油，制动器在弹簧力作用下迅速制动。

13．为什么液压起重机起升机构制动器是常开式的，且设置在起升马

达与减速器之间，而离合器是常闭式的，且设置在起升卷筒与传动轴

之间？

答：起升机构制动器设置在起升马达与变速箱之间，由于制动

高速轴，制动力矩比较小，可以减少制动蹄片的磨损，并且制

动平稳，由于动力必须克服常闭式制动器的弹簧力，才能使重

物升降，所以起升开始时的一刻，可以避免重物势能造成的点

头现象，也能使结束升降时制动平稳。

液压起重机常设有主起升机构和副起升机构，副起升机构由于

吊重轻，为了提高空钩或轻载时的下降速度，常设有重力下降

装置，靠空钩或轻物体的重力实现自由落体下降。常开式离合

器装在起升卷筒与传动轴之间，空钩超速下降结束时，常开式

离合器在油压力作用下结合，由于减速机存在传动比，可以减

少对起升马达的冲击，并且使空钩实现准确对位。

14.试分析如图所示回转机构液压系统的工作原理。

答：当回转结束时，换向阀1换位到中位，回转马达A、B油口

被封闭，转台因惯性带动马达继续回转，回转马达变为油泵工

况，马达原回油路过载、原进油路产生负压，回油侧过载阀因

过载打开，经补油阀进入原进油路，进、回油自行循环，使过

载油路缓冲，负压油路补油，从而缓和液压冲击。同时，司机

踩脚踏板，常开式回转制动缸制动，使转台准确的停在指定位

置。

变幅机构——利用变幅油缸的伸缩改变作业半径及高度。

衡量指标是变幅仰角，吊臂根部铰点及变幅油缸上、下铰

点决定吊臂仰角的范围。

要求能带负荷变幅，变幅时动作可靠；吊臂下放时能平衡限速，不变幅时可靠锁紧。

起重机液压支腿的作用——增大起重机的支撑面积，提高起重机的抗倾翻稳定性。有蛙式支腿、H型支腿、X型支腿、辐射式支腿等几种形式。力矩限制器的作用——根据起重机的作业特性将起重力矩限制在规定范围内，防止起重机倾翻或损坏起重机部件。

力矩限制器的组成：力矩检测器、主臂长度检测器、变幅角度检测器、力矩限制器本体、自动停止回路。

汽车起重机液压系统包括：支腿液压回路、起升机构液压回路、伸缩机构液压回路、变幅机构液压回路、回转机构液压回路、行走机构液压回路和转向液压回路。

第二编第三章水泥混凝土路面机械

混凝土——以水泥为胶结料，把水泥和砂、石等骨料和水按一定比例配合、搅拌而成的混合料。

混凝土工程所使用的各种机械称为混凝土机械。包括水泥混凝土拌合设备、输送设备及摊铺设备。

混凝土搅拌楼（站）——用来集中搅拌混凝土的联合装置，又称混凝土预拌工厂。

混凝土搅拌站由供料、贮料、称量、搅拌和控制系统等组成。

按结构形式可分为固定式、装拆式及移动式三种。

混凝土搅拌机——将混凝土搅拌料均匀拌合制备混凝土的专用机械。

按工作原理可分为自落式与强制式搅拌机。

自落式搅拌机——靠物料从一定高度自由落下进行拌合的搅拌机。

强制式搅拌机——靠圆盘内圆弧运动的叶片使物料交叉扰动进行拌合的搅拌机。

混凝土搅拌输送车——在汽车底盘上安装一套搅拌机构、倾斜卸料机构而成的混凝土输送设备。

组成：搅拌筒、搅拌筒驱动装置、操纵装置、供水系统和机架等组成。

混凝土输送泵——利用水平或垂直管道连续输送混凝土到浇筑点的混凝土输送设备。组成：动力装置、混凝土推送装置、分配阀、搅拌机构、液压系统及电控系统、润滑系统及支撑行走机构。

混凝土分配阀——控制料斗、两个混凝土缸及输送管道中的混凝土流道的装置。

在液压式混凝土泵中普遍使用闸板阀和管阀。

闸板阀——靠两套往复运动的闸板，周期的开闭两个缸的进料口与出料口而输送混凝土的装置。

闸板阀有水平防置式、斜置式及转动式多种。

混凝土泵车——将混凝土泵、混凝土布料装置装在汽车底盘上的混凝土输送机械。

组成：由汽车底盘、回转装置、布料装置、混凝土泵及支腿等组成。

布料装置由臂架及混凝土输送装置组成，既担负混凝土运输又完成布料、摊铺工作的装置。

包括回转装置、下断臂架、中断臂架、下断臂架及各断油缸、布料软管、输送管及混凝土泵等组成。

湿式喷射机——用挤压式或柱塞式混凝土泵作为机体，把湿式混凝土经喷射机压送至喷嘴，再在压缩空气作用下进行喷射的设备。

喷锚支护——在施工表面锚以钢筋，向其表面喷射速凝混凝土，使钢筋、混凝土、工作面结为一整体，提高结构物稳定性和强度的一种施工方法。

混凝土喷射台车——将喷射机、上料机、机械手、混凝土贮料斗及速凝剂贮料器装在汽车底盘上形成的混凝土喷射设备。水泥混凝土摊铺机——将水泥混凝土均匀的摊铺在路基上，经过振实和整形，完成铺筑水泥混凝土路面的机械。

YZ—12含义：Y表示压路机，Z表示为压实力为振动激振力，14表示压路机工作质量为12t。

QY—16 Q代表汽车式起重机，Y表示工作装置驱动形式为液压式，8表示起重机额定起重量为16t。

PY—160含义：P表示平地机，Y表示液力机械传动，160表示发动机额定功率为160H.p。14．试分析图示混凝土搅拌输送车液压系统的工作原理。

提示：特点：闭式液压系统、变量泵容积式无级调速。

辅助泵：1.通过单向阀向主回路低压区补油；2.供油给柱塞泵伺服变量机构（排量伺服控制阀、斜盘倾角伺服缸）；

3.通过溢流阀给主泵、液压马达壳体供油，经冷却器冷却后回油箱。

集成阀由两个安全阀、一个梭阀一个低压溢流阀组成。安全阀防止主油路超载时损坏液压元件并可制动；梭阀使低压侧按低压溢流阀调定压力溢流并冷却。

单斗液压挖掘机特点：——传动系全部或大部采用、而回转和工作装置必须采用液压传动的挖掘机。

组成：转台及转台上部机构、底架及行走系、工作装置等三大部分。

动作（五个动作及其复合）：动臂升降、斗柄转动、挖斗转动、转台回转及行走。

分类：按行走装置传动型式分：①全液压式；②半液压式—行走装置采用机械传动；

按行走系分：①履带式——接地比压小,附着力大,但转场困难；②轮胎式——接地比压较大，行走速度比履

带式高，机动性好，但速度较低，长距离还需专用汽车；③汽车式—接地比压较大，通过性能不佳，长距离

转场时可自行；④悬挂式—以拖拉机底盘为底座，工作装置要悬挂在其它部位，带有履带式性能，但不如履

带式。

工作装置：由动臂、斗柄、铲斗、油缸或其它杆件组成。

标准式工作装置的动臂：单节整体式动臂；双节可调式动臂（组合式）：

反铲：是中小型挖掘机最常用的工作装置，主要用于履带底面以下的土方挖掘。

工作状态：

动臂油缸工作特点：①可获得最大挖掘行程和挖掘半径；②最大挖掘高度；③一个循环作业用时较长，且铲斗处于极端位置，整机稳定性较差。

斗杆油缸工作特点：①在动臂为最大倾角时，获得最大的挖掘深度，且有较大的挖掘行程；②在坚硬

的土壤中作业，也能确保铲斗装满。

铲斗油缸工作特点:①挖掘行程较短；②适于清除障碍及挖掘较松的土壤，生产率较高。

实际挖掘：①挖建筑地基坑壁，动臂与斗杆同时工作；②挖掘坑底，斗杆与铲斗油缸同时工作。

回转支承装置：

功用：承受轴向力及倾覆力矩，上部转台相对于下部底架做360°回转。

型式：交叉滚柱滚盘、单排滚珠滚盘、双排滚珠滚盘、多排滚珠滚盘等。

液压系统功用：将液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件和其它辅助元件，通过管路连接，驱动执行机构按规定动作。

单泵单路定量系统、双泵双路定量系统、双泵双路分功率变量系统、双泵双路总功率变量系统。

液压悬挂与支腿用于轮胎式挖机前轮，后轮刚性悬挂；放支腿时，先放后轮，后放前轮，收支腿时，先收前轮，后收后轮。

推土机：用于填筑路基、开挖路堑、平整场地、修筑便道助铲、预松土或用作牵引机。

分类：①按行走方式分：履带式、轮胎式；②按工作装置分：固定式（直铲）、回转式（角铲）；③按功率分：小型(＜80KW、＜100HP＝、中型(80～254KW、100～320HP)、大型(＞254KW、＞320HP) ；④按传动方式分：机械传动、液力机械传动、全液压传动和电传动；⑤按操纵方式分：钢索式、液压式。

工作装置组成：推土板、顶推梁、上撑杆、下撑杆及操纵机构等。

推土工作装置：斜铲—水平面倾斜；侧铲—横截面倾斜；直铲—纵截面倾斜。

推土机经济运距：50～80米，最大100米。

推土机工作总阻力：P Z= P f+ Pα+ P q+ P y+ P m

推土机滚动阻力P f与坡道阻力Pα、土壤切削阻力P q、堆积土堆移动阻力P y、土壤沿推土板上升的摩擦阻力P m。高位驱动三角履带推土机特点：1. 部件组合式优化设计：可方便的成组更换部件，维修性能好；

1.高置式驱动轮与终传动：驱动轮只传递扭矩不承受冲击载荷及附加载荷，避免夹带泥沙碎石，延长了最终传动的寿命，改善了整机的通过性；

2.特殊弹性悬挂底盘：废弃传统的八字架，支重轮、引导轮采用单臂或双臂平衡摆架及平衡悬架支撑在履带上，附着性好，牵引力大，可吸振缓冲；

4. 驱动轮、引导轮中心与台车架摆动轴心等距，确保履带可靠张紧；

5. 以附加拉杆代替对角拉杆，升降油缸近乎垂直布置，机动性、横向稳定性提高、工作视野好。

松土器分类：按连杆结构分：单连杆（绞链式）、双连杆；按松土齿数分：单齿式、双齿式、多齿式。

结构：连杆、倾斜油缸、支架、松土齿（齿尖套、护齿套）、升降油缸。

工作装置液压系统（TY320）

铲运机——一种能完成铲土、运土、碾压和卸土四个工序的循环作业式铲土运输机械。

分类：①按行走方式分：拖式、自行式（轮胎式、履带式）；

②按工作机构操作方式分：机械操纵（钢丝绳操纵）、液压操纵；③按卸土方式分：强制卸土、半强制卸土、自由卸土；

作业运距：100～5000米；

轮胎式铲运机组成：牵引车、转向枢架、拱架、铲运斗和后轴；

铲运机的动作：行走、转向、铲土、斗门升降、卸土。

铲运机减振：低压胎、弹性悬架、弹性转向枢架。

转向枢架：垂直铰—转向枢架与铲运斗水平偏转转向；

水平铰—牵引车与转向车架横向偏转四轮着地。

装载机——单个铲斗通过臂架装在轮式或履带式底盘前部的循环作业式铲土运输机械机械。可完成装、运、卸、清理平场等工作。

分类：①按行走方式分：轮式、履带式；②按铲斗容重（堆装容量）分：小型＜0.5吨、轻型0.6～2吨、中型2.1～4吨、重型＞10吨；③按卸料方式分：前卸、后卸、侧卸、回转卸料；④按转向方式分：整体式、铰接式；⑤按传动方式分：机械传动、液力机械传动、液压传动。

国产编号：第一个字母Z代表装载机，数字代表额定载重（KN），Z与数字之间L代表轮胎式。

组成：由发动机、车架、传动系统、行走装置、工作装置、转向制动系统、液压系统、操纵系统等。

基本动作：①铲斗升降；②铲斗转动；③整机进退。

作业循环：①铲斗平放，向前铲掘；②转斗装料，后退（斗口始终向上）；③铲斗举升（斗口保持水平），卸料（卸载≥45°，卸料高度距离、足够）；④落斗自动放平，转向±35°~ 45°或前行装料；⑤平场时铲斗浮动，亦可拨料。

经济运距：履带式＜100m；轮胎式＜150m。

工作装置组成：由铲斗、动臂、摇臂、连杆及液压系统等组成

铲斗：主要由斗壁、侧板构成；分为：直形、直形带齿、V形带齿、侧卸式V形（无侧板）。

2.臂架系统：反转六连杆机构（摇臂转向与铲斗转向相反，轮胎式用，适于铲掘地面上的物料）；正转

六连杆机构（履带式用，适于挖掘地下物料）。

液压系统：反转非平行四杆机构工作时发生干涉，较低位置卸载后，动臂举升，转斗缸被动伸长，转斗缸小腔限压、大腔补油；开式、串并联油路、

阀内单向阀、防点头现象，动臂浮动，先导溢流；动臂升降自动限位；铲斗自动放平等。

液压凿岩机械

地下工程施工方法：钻孔爆破法、掘进机法、盾构法。

两个运动：钎尾往复运动，同时旋转；此外，还有降尘、润滑及推进。

影响钻进效率的主要因素：冲击频率、冲击力与旋转力比例、推进力。

液压凿岩机优点：工作效率高、钻进速度快、噪音低、污染小。

液压凿岩机推进工作原理：凿岩机对于推进油缸体的相对运动速度等于缸体的推进速度，故凿岩机行程为推进缸行程的两倍。

液压凿岩台车工作装置组成：钻进系统、钻臂系统、服务平台、支腿、电缆卷筒、顶篷。

动力装置：柴油机与电动机，液压系统、交直流照明系统、气路与水路系统及ECL润滑系统；

隧道通风、钻孔、装药、爆破、出渣、排险。