开沟机的类型及驱动技术

开沟机的类型及驱动技术

开槽机是一种用于土木工程结构的开槽机，与挖掘机的功能类似。两者都具有入土（土或岩石）、破碎土和岩土的功能。不同之处在于，开槽机可以连续工作，施工效率高，地表破坏小。特别适用于管道的铺设。即使在岩石等硬地质条件下，开槽机也可以挖掘形状规则的沟渠。国际上以发动机功率73.5kW为界线,将开沟机分为小型开沟机和大型开沟机2大类。按开沟机构分为刀链式、轮盘式和岩石轮式;按行走方式分为轮胎式和履带式;按开沟机构驱动方式又分为机械驱动式和液压驱动式。液压驱动技术小型开沟机最新技术在于开沟刀链的驱动方式。开沟机生产率和可靠性的关键是将刀链速度与开沟深度、开沟宽度、土壤条件和作业速度合理匹配。绝大多数开沟机的行走系统采用液压传动,其优点是可以实现无级调速。多年来,开沟机制造商不断改善刀链速度控制,尝试了各种可能的动力传动方案。早期的小型开沟机全部采用机械传动,目前液压驱动开始流行,在现有的53种机型中,有19种机型采用了液压驱动。液压驱动的优点是驾驶员可根据作业条件精确选择刀链速度,从而保证发动机输出功率稳定。静液压驱动系统复杂、成本高,在小型机上应用一直受到制约。但随着液压元件成本下降,Burkeen和威猛公司首先在11kW级开沟机上引入了液压驱动技术。实践证明,即使最为廉价的液压驱动也有利于延长设备寿命。液压传动采用闭环控制,可使开沟机在更高的工作压力下长时间工作。第一代液压驱动开沟机在极端工况下曾出现液压系统过热和生产率下降等问题,但这些问题目前已采用大液压油箱、散热器和高效冷却风扇等措施解决。尽管如此,仍有少数开沟机用户对液压刀链驱动式开沟机心存偏见。为迎合用户的这种心理,沟神推出了具有配装双离合器变速器(Powershift)的RT70和RT90型开沟机。双离合器变速器就是采用拖拉机上常用的不分离离合器式机械变速器,驾驶员不用分离离合器就可以换挡。尽管多数用户更加垂爱静液压式开沟刀链,但毕竟配套双离合器变速器的开沟机的价格低于静液压式开沟机。沟神公司也是目前惟一在刀链传动中采用双离合器变速器技术的公司。其他开沟机厂商没有跟进机械驱动式开沟机的原因在于租赁公司。多数租赁商认为,更换液压油滤清器比维护离合器和张紧传动皮带或链条更加方便,可节省设备维护时间,生产效率高。而且液压泵制造商不断改进小型静液压系统的性能和装备能力,许多开沟机厂家投入开沟机开发的资源明显倾向于液压驱动开沟刀链。许多厂商为满足用户需求和延长设备使用寿命,不断增加发动机功率,小型机的规格不断增大。这一趋势符合欧П排放标准要求。例如,威猛公司采用RT450型发动机替代了32kW的V3550A型发动机,虽然机架尺寸几乎没有变化,但额定功率达到37kW的RT450型发动机,符合欧Ⅱ发动机排放标准。沟神公司基于定向钻孔技术推出的电控系统可以读出开沟深度,存储器集成了地图系统,能够准确定位地下已经铺设的管线。但也有很多选装件的技术含量并不高,多数乘坐式开沟机具有回填刮板,近一半的大型开沟机装备了回填铲和四轮转向。虽然四轮转向不是新技术,但由于作业现场窄小和地下管线日益密集,近来需求迅速攀升。液压驱动系统大型开沟机的工作效率是挖掘机的数倍,而且开沟深度大,表面破坏小。据统计,欧美大型开沟机共有47种规格,不包括若干按客户要求定制的机型。目前,大型开沟机的功能越来越多,能够应对各种开沟要求。许多大型开沟机可以配置不同的工作装置,如岩石轮、振动犁、开沟精度和恒深控制系统实现了一机多能。大型开沟机常常需要根据用户要求定制,多数厂商也乐于满足客户的个性化需求。大型开沟机的生产厂家为数不多。Trencor公司1660HD型开沟机是目前世界上最大的开沟机,装备了559kW的卡特彼勒发动机,开沟刀链(单链或双链)为机械驱动,采用铣刨装置代替开沟刀链,还可用于大规模挖掘、露天采石和采矿。1660HD型开沟机的开沟深度为2.4～7.6m,宽度为35～152cm。开沟刀链传动系统包括重载卡特彼勒差速器直接驱动的滚子链和主驱动轴,差速器由艾利逊(Allison)自动变速器驱动。Trencor公司认为静液压驱动虽受欢迎,但液压系统发热会损失发动机功率,液压泵和马达效率低,系统过于复杂,而机械传动扭矩大,生产率高,开沟刀链速度范围宽,油耗低,维修方便,机器寿命长。沟神以生产小型开沟机为主,大型机只有RT185/HT185两种型号。RT机型为轮胎式,HT机型为履带式,二者均采用功率为136kW的发动机,可装备刀链式开沟机构、岩石轮和振动犁,能在狭小的空间内作业。各种操纵件采用不同颜色标识,操作方便,最大开沟深度213cm。振动犁的开沟深度可达122cm,岩石轮开沟深度为110cm。沟神的另一款大型开沟机为8020T型,行走系统采用橡胶轮胎,涡轮增压发动机功率增加30%。8020T可配置多种附具,包括开沟刀链、开沟和振动犁机组、反铲和岩石轮。美国威猛开沟机主要用于铺设大型管道,最新开沟机产品为T-1255Commander,是其开挖产品中最大的岩石开沟机。用于铺设大口径煤气管道、深排水沟和水管。该产品功率441kW,重达84t,其主要特点是双马达驱动和恒温控制液压油散热器。此外,T-1255还装备了威猛TEC2000.2计算机辅助控制系统,即基于微处理器的电子控制系统,将独立元件集成为几个简单的控制钮。新型TEC2000.2独有的特点是自动进刀,驾驶员扳动开关就能自动进刀,避免或减少了手动调整、开沟刀链失速和发动机过载。该系统可根据工况自动调整开沟机,基本不需要驾驶员干预,同时还可监控开沟作业并记录机器工作参数,保养和维护简单。威猛大型开沟机的驾驶室设计也别具特色,多款开沟机具有豪华高架驾驶室,可使驾驶员在作业中根据需要调节视野,有些机型还配备了具有回转操纵台的双人驾驶室。欧洲主要开沟机供应商为NorthlandTrenching公司,代理戴纳派克公司和Inter-drain公司的产品。最新产品为Inter-drain1622HT型刀链式开沟机。NorthlandTrenching公司认为,这款小型机的性能堪比大型机,结构紧凑,重约11350kg,发动机功率为162kW,最窄开沟宽度210cm。装配输送带可将挖出的泥土输送到机器两侧或一侧。Guntert&Zimmerman(美国)公司生产5款轮盘式开沟机,主要应用于开设墙基,铺设水电管网、灌溉和光缆。开沟盘轮采用机械传动,所有其他功能均为液压驱动。最大机型为8300,开沟深度245cm,宽度185cm。发动机为卡特彼勒3306BDITA,额定功率294kW。加拿大RWFIndustries公司生产BronAKT-5剪式犁/开沟机,采用振动犁开沟,运动件少,最大开沟深度152cm,开沟宽度25.4cm或46cm。RWF公司称,该机在多数