装载机的原理及应用

1、装载机的原理及应用 装载机是一种广泛应用于公路、铁路、港口、码头、煤炭、矿山、水利、国防等工程和城市建设等场所的铲土运输机械。它主要用来铲、装、卸、运土与砂石等散状物料，也可以对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。如果换不同工作装置，还可以扩大其使用范围，完成推土、起重、装卸其他物料的工作。在公路、特别是高速公路施工中，主要用于路基工程的填挖、沥青和水泥混凝土料场的集料、装料等作业。由于它具有作业速度快、效率高、操作轻便等优点，因而装卸机在国内外得到迅速发展，成为公路建设中土方施工的主要机种之一。对于减轻劳动强度，加快工程建设速度，提高工程质量起着重要的作用。下面对其结构及工作原理做简单介绍。装载机的

2、主要功能是对松散物料进行铲装及短距离运输作业。它是工程机械中发展最快、产销量及市场需求最大的机种之一。从行走式结构来分，它主要分为轮胎式装载机和履带式装载机。轮胎式装载机是由动力装置、车架、行走装置、传动系统、转向系统、制动系统、液压系统和工作装置等组成。其结构如图一所示。轮胎式装载机的动力是柴油发动机，大多数采用液力变矩器动力、换挡变速箱的液力机械传动形式（小型装载机有的采用液压传动或机械传动），液压操纵、铰链式车体转向、双桥驱动、宽基低压轮胎、工作装置等多采用反转连杆机构。 履带式装载机是以专用底盘或工业拖拉机为基础，装上工作装置并配装适当的操纵系统而构成的。其动力为柴油机，机械传动系采用

3、液压助力湿式离合器、湿式双向液压操纵转向离合器和正转连杆工作装置。 图2 履带式装载机结构简图1-履带式行走机构 2-发动机 3-动臂 4-铲斗 5-转斗油缸 6-动臂油缸 7-驾驶室 8-油箱我们主要以轮胎式装载机为例一.装载机传动系统 轮胎式装载机传动系统如图3所示。它是由变矩器、变速箱、传动轴、前后驱动桥、轮边减速器等组成的 图3 轮胎式装载机传动系统1-发动机 2-液力变矩器 3-变速油泵 4-工作油泵 5-转向油泵 6-变速箱 7-驻车制动 8-传动轴 9-驱动桥 10-轮边减速器 11-行车制动器 12-轮胎它的传动路线为：发动机液力变矩器变速器传动轴前、后驱动桥轮边减速器车轮1.

4、 液力变矩器采用双涡轮液力变矩器，并且能随外载荷的变化自动改变其工况，相当于一个两档自动变速器，提高了装载机对外载荷的自动适应性。变矩器的第一和第二涡轮输出轴及其上的将动力输入变速器。在两个输入齿轮之间安装有超越离合器。2. 变速器变速箱由箱体、行星齿轮式变速机构、液压动力换挡系统等组成。它具有两个前进档和一个倒退档。档和倒退档采用行星变速机构，档为直接档，他们分别由档摩擦片离合器，倒挡摩擦片离合器的制动和直接档闭锁离合器的接合完成的。3. 驱动桥驱动桥主要由壳体、主传动器、半轴轮边减速器、轮胎、轮辋等组成。轮胎式装载机的驱动桥分为前桥和后桥。前桥刚性固定，后桥采用中心摆动结构，使后桥摆动中心

5、与动力输入中心重合，减少了附加引力引起的扭矩对传动系统的冲击，延长了驱动桥的使用寿命，增加了整机的稳定性。前桥的主动螺旋锥齿轮为左旋，后桥则为右旋。驱动桥主要由壳体、主传动器、半轴轮边减速器、轮胎、轮辋等组成。4. 传动轴传动轴用来把变速箱输出的动力传给驱动桥。它由花键联接的滑动叉与轴管总成，能够保证在变速箱与驱动桥的相对位置发生变化的情况下，可靠地传递动力。装载机在运行和作业过程中，传动轴要承受很大的扭矩、冲击载荷、震动，且传动轴位于装载机底部，工作条件恶略。因此，必须经常对传动轴进行认真的保养和维护。二.装载机制动系统制动系统用于机械行驶时江苏或停驶，以及在平地活泼岛上较长时间的停车。该系

6、统具有行车制动、停车制动及国际流的紧急制动系统。停车制动与紧急制动共用，因紧急制动具有4种功能：（1）停车制动；（2）起步时保护制动作用。气压未达到允许起步气压时，停车制动起作用，且挂下不挡；（3）行车时气路发生故障起安全保护制动作用。当制动系统气路出了故障。降到允许行车气压时，紧急制动会自动刹车，同时变速器会自动挂空挡；（4）紧钯制动。当行车制动出了故障时可选用该系统实施紧急制动，而代替行车制动起作用。1. 行车制动系统轮胎式装载机行车制动系统一般用气压、液压或气液混合方式进行控制。气液混合方式的气顶油四轮制动如图4所示，它是由空气压缩机、油水分离器、储气筒、双管路气控制阀、盘式制动器等组成

7、。工作时，压缩空气经油水分离器过滤后，经压力控制器、单向阀进入储气罐。制动时，踩下气制动阀，压缩空气分两路进入前后加力器，使制动液产生高压，进入盘式制动器制动车轮。图4 行车制动系统1-盘式制动器 2-加力器 3-制动灯开关 4-双管路气制动阀 5-压力制动阀 5-压力控制器 6-油水分离器 7-空气压缩机 8-储气罐 9-单向阀 10-气喇叭开关 11-气压表 12-气喇叭2. 驻车制动驻车制动（又称手动制动）系统用于装载机在工作中出现紧急情况时制动，也用在停车后使装载机保持原位置，不至因路面倾斜或其他外力作用而移动。当装载机的气压过低是，还可以对制动机械起保护作用。图5 驻车制动系统1-储

8、气罐 2-控制按钮 3-顶杆 4-驻车及紧急制动控制阀 5-制动气室 6-制动器 7-拉杆 8-快放阀 9-变速操纵空挡装置三.装载机转向系统装载机的行驶方向是靠转向系统来进行操纵的，转向系统能够根据作业要求保持装载机稳定的沿直线方向进行刑事或改变其行驶方向。轮式装载机目前大多采用教练是结构，其转向系统主要由液压泵、粗滤油器、液压转向器、分流阀、转向液压缸等组成。图6 转向液压系统原理图1-转向油缸 2-流量放大阀 3-精滤油器 4-散热器 5-转向泵 6-减压阀 7-全液压转向器4. 装载机工作装置装载机的工作方式由连杆机构组成，常用的连杆机构有正转六连杆机构，正转八连杆机构和反转六连杆机构

9、。a）、b）正转六连杆机构 c）正转八连杆机构 d）反转六连杆机构1. 铲斗结构.装载机的铲斗由底斗、后斗壁、侧板、斗齿、上下支撑板、主刀板和侧刀板等组成。铲斗斗齿的形状分为四种。选择齿形时应考虑其插入阻力、耐磨性和易于更换等因素。齿形分尖齿和钝齿，轮胎式装载机多采用尖形齿，而履带式装载机多采用钝形齿。斗齿数目视斗宽而定，斗齿距一般为150-300mm。图8 装载机铲斗1-后斗壁 2-斗齿 3-主刀板 4-底板 5-加强版 6-侧刀板 7-侧板 8-加强版 9-档板 10角钢 11-上支撑板 12-连接板 13-下支撑板 14-销轴 15-限位块2. 动臂结构动臂的形状按其纵向中心形状分为直线

10、形和曲线形两种。直线形动臂多用于正转式连杆工作装置，曲线形动臂常用于反转式连杆工作装置。动臂的断面结构形式有单板、双板和箱形。小型装载机多采用单板；大中型装载机多采用双板或箱型断面结构的动臂。3. 限位机构工作装置中设有铲斗前倾、铲斗后倾限位，动臂升降自动限位装置和铲斗自动放平装置。装载机如果装换不同的工作装置，还可以完成推土、起重、装卸等工作。图9 装载机的可换工作装置5. 工作装置液压系统装载机工作装置的液压系统的工作原理如图10所示。它主要由工作油泵、分配阀、安全阀、动臂油缸、转斗油缸和油箱油管等组成。液压系统应保证工作装置实现挖掘、提升保持和转斗等动作，因此，要求动臂油缸操纵阀必须具有

11、提升、保持、下降和浮动四个位置，而转斗油缸操纵阀必须具有后倾、保持和前倾三个位置。图10 装载机工作装置液压系统1-油箱 2-油泵组 3-单向阀 4-举升先导阀 5-转斗先导阀 6-先导油路调压阀 7-转斗油缸换向阀 8-举升油缸换向阀 9、10-安全阀 11-补油阀 12-液控单向阀 13-转斗油缸 14-举升油缸 15-主油路限压阀A-主油泵 B-转向油泵 C-先导油泵6. 工作装置的液压减震装置轮式装载机广泛采用刚式悬挂。然而，装载机的作业环境较为恶劣，经常在中短距离的工地上穿梭式作业，凹凸不平的地面引起机械的震荡和颠簸，机械的强烈震荡和颠簸还将导致铲斗内的物料洒落，降低装载机的工作效率

12、。工作装置的纵向角震动，对铲斗内物料的洒落影响更大。图11 轮式装载机工作装置液压减震系统1、2、3-电磁导通阀 4、5-节流阀 6-蓄能阀 7-油缸换向主控制阀 8-先导阀 9-动臂油缸 10-转斗油缸当装载机处于运输工况时，地面的不平度引起机械的颠簸，液压减震系统中的弹性元件液压蓄能器变吸收或释放冲击振动压力能，同时通过节流阀的阻尼作用，降低振动加速，达到衰减装载机及其工作装置震动的目的。国外最新实验表明，采用液压减震装置的轮式装载机，若行驶速度在40Km/h范围内，震荡加速的峰值可降低70%。中小型轮式装载机在运输工况下，最大振幅为±25mm，一般不会超过15mm，驾驶员很难察

13、觉出来，减震效果十分明显。装载机的未来发展趋势在今后相当长的时间内，轮式装载机仍将是工程建设机械中最重要的机种之一，国内年需求量持续稳定地保持在2万台左右，但国内装载机生产厂家在急剧膨胀，竞争更趋激烈，各生产厂家纷纷开发新产品，来迎接市场的挑战。      1、 轮式装载机的市场前景     （1）国际市场   世界交通、能源和其他基础建设事业发展迅速，每年投资额都在数千亿美元。目前世界各国装载机年总产量已达到15万台，美国、日本和西欧是装载机主要生产国家和地区，年

14、产量均在万台以上，其中美国4.6万台，日本2.9万台。世界工程建设机械销售额已达到450亿美元，预计到2000年将达到500亿美元。其中美国占40%，日本占35%，其余为欧盟及其他国家。  （2）国内市场   受国家政策和投资方向的影响，今后510年内国内市场的发展趋势为：   从地区看，安徽、河南、江西等市场需求在上升，国家向中西部投资的政策也将使该地区的市场具有广阔前景。  从用户看，国家鼓励多种经济形式并存，私营经济和个体用户市场需求仍然上升;国家大型工程建设对大吨位装载机等工程建设机械需求量增加。 

15、;国内轮式装载机市场风险    挖掘机行业的迅速发展，土石方工程中对装载机的需求部分被挖掘机所替代;国家加强资源及环境保护，整顿煤炭工业结构，限制小煤矿开采，影响煤矿系统对装载机的需求;各货站、港口散装物料的周转、装卸作业更趋于向大型、自动化发展，制约了对装载机的需求。国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱目前产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机

16、行业的领先者。  （1）大型和小型轮式装载机，在近几年的发展过程中，受到客观条件及市场总需求量的限制。竞争最为激烈的中型装载机更新速度将越来越快。  （2）根据各生产厂家的实际情况，重新进行总体设计，优化各项性能指标，强化结构件的强度及刚度，使整机可靠性得到大步提高。  （3）细化系统结构。如动力系统的减振、散热系统的结构优化、工作装置的性能指标优化及各铰点的防尘、工业造型设计等。  （4）利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用，提高效率、节约能源、降低装载机作业成本。  （5）提高安全性、舒适性。驾驶室逐步具备FOPS&ROPS功能，驾驶室内环境将向汽车方向靠拢，方向盘、座椅、各操纵手柄