装载机教材课件

第二章装载机第二章装载机第一节概述第二节装载机的总体构造第三节装载机工作装置第四节装载机液压操纵系统第一节概述一、装载机的用途及分类：在公路施工中，装载机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；也可对岩石、硬土进行轻度铲掘作业。装载机的作业对象主要是：各种土壤、砂石料、灰料及其它筑路用散状物料等。主要完成铲、装、运、卸等作业。装载机具有作业速度快、效率高、操作轻便等优点。通过更换不同的工作装置，装载机还可作为抓载机、起重机、抓斗式挖掘机、叉车等使用。第一节概述1、用途一、装载机的用途及分类：在公路施工中，装载机主要用于路基工程2、分类、特点及适用范围

1）、按发动机功率分:功率＜74kW功率74-147kW功率147-515kW功率＞515kW小型中型大型特大型2、分类、特点及适用范围1）、按发动机功率分:功率＜74k2）、按传动型式分:（1）机械传动（2）液力机械传动结构简单、制造容易、成本低、使用维修较容易；传动系冲击振动大，功率利用差。仅小型装载机采用。传动系冲击振动小，传动件寿命高、车速随外载自动调节、操作方便、减少司机疲劳。大中型装载机多采用。无级调速、操作简单；启动性差、液压元件寿命较短。仅小型装载机上采用。（3）液压传动（4）电传动无级调速、工作可靠、维修简单；设备质量大、费用高。大型装载机上采用。2）、按传动型式分:（1）机械传动（2）液力机械传动结构简单

3）、按行走系结构分：（1）轮胎式装载机:轮胎式装载机又可分为铰接式车架装载机与整体式车架装载机。3）、按行走系结构分：（1）轮胎式装载机:轮胎式装载机又可

这种型式的装载机质量轻、速度快、机动灵活、效率高、不易损坏路面；但接地比压大、通过性差、稳定性差、对场地和物料块度有一定要求。应用范围广泛。转弯半径小、纵向稳定性好，生产率高。不但适用于路面，而且可用于井下物料的装卸运输作业。①铰接式车架装载机：②整体式车架装载机：车架为整体式的，转向方式有后轮转向、全轮转向、前轮转向及差速转向。仅小型全液压驱动和大型电动装载机采用。这种型式的装载机质量轻、速度快、机动灵活、效率高、不易损坏第二章--装载机教材课件接地比压小，通过性好、重心低、稳定性好、附着性能好、牵引力大、比切入力大；速度低、机动灵活性差、制造成本高、行走时易损路面、转移场地需拖运。用在工程量大，作业点集中，路面条件差的场合。（2）履带式装载机:接地比压小，通过性好、重心低、稳定性好、附着性能好、牵引力大1）前卸式：前端铲装卸载，结构简单、工作可靠、视野好。适用于各种作业场地，应用广；2）回转式：工作装置安装在可回转90°-360°的转台上，侧面卸载不需调车，作业效率高；结构复杂、质量大、成本高、侧稳性差。适用狭小的场地作业；3）后卸式：前端装料，后端卸料，作业效率高；作业安全性差，应用不广；4）侧卸式：前端装料，侧面卸料，适用于地下或场地狭窄的作业场地。4）、按装载方式分：1）前卸式：前端铲装卸载，结构简单、工作可靠、视野好。适用于侧卸式装载机侧卸式装载机

装载机的型号表示方法：国产装载机的型号一般用字母Z表示，第二个字母L代表轮胎式装载机，无L表示履带式装载机，后面的数字代表额定载重量。如：ZL50，代表额定载重量为50KN的轮胎式装载机。装载机的型号表示方法：二、装载机的主要技术参数装载机的主要技术参数有发动机额定功率、额定载重量、铲斗容量、机重、最大掘起力、卸载高度、卸载距离、铲斗的收斗角和卸载角等。二、装载机的主要技术参数装载机的主要技术参数有FL330-1型技术性能参数斗容：3.3立方米

操作重量：19.1T

牵引力：160KN铲斗

举升时间：5.7S

铲斗前倾时间：1.2S

最大卸载高度：3025mm

转弯半径（前轮外侧）：6590mm

变速箱形式：行星动力换档

最高车速：34

工作液压系统压力：16mpa

额定载重量：6T

额定功率/转速：169KW/2000

掘起力：180KN

铲斗下降时间：2.5S

最大爬坡能力：25°

转向角:±38°

变矩器形式：双导轮，反转

档位：前进2（0~12.6km/h、0~34.0km/h），后退1（0~15.7km/h）

轮胎：23.5~25

FL330-1型技术性能参数三、装载机发展概况装载机自20世纪20年代问世以来，一直处于不断发展之中。传动系从机械式传动到液力-机械传动、全液压传动和电传动，目前广泛采用液力-机械传动。近年来，国内外装载机的发展趋势可归结如下几个方面。1.产品形成系列，规格向两头延伸产品开发形成系列，并在发展大型轮式装载机的同时向小型化发展，产品系列化、成套化、多品种化称为主流。大小规格向两头延伸并向高卸位、远距离作业方向发展。2.技术不断创新，产品性能日趋完善采用新结构、新技术，以改进和完善整机性能，提高机器的自动化和智能化水平，使作业更为精确快捷并降低能耗。产品普遍采用了高性能发动机和自动换挡变速器、大流量负荷传感液压系统、防滑差速器、多片湿式盘式制动器、行走颠簸减震等先进技术，工作装置连杆机构推陈出新，各种自动功能更趋成熟、完善。三、装载机发展概况装载机自20世纪20年代问世以来，3.向机电液一体化、电子化方向发展随着电子技术、计算机技术的进步与不断发展，为保证机器的可靠性、安全性和节能，进入80年代以来，已将一些电子技术、智能技术用在装载机等一些工程机械上，以提高机器的各种性能和作业质量。4.装载机的轮胎化由于轮胎式装载机具有质量轻、速度快、机动灵活、效率高、维修方便等一系列优点，所以，轮胎式装载机发展较快，轮胎式装载机在品种规格、数量上都远比履带式装载机多。3.向机电液一体化、电子化方向发展第二章--装载机教材课件第二节装载机底盘构造一、装载机总体构造：装载机以柴油发动机或电动机为动力装置，行走装置为轮胎或履带，由工作装置来完成土石方工程的铲挖、装载、卸载及运输作业。轮胎式装载机（图2-1）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。图2-1轮胎式装载机结构简图1-柴油机；2-传动系统：3-防滚翻与落物保护装置；4-驾驶室；5-空调系统；6-转向系统；7-液压系统；8-前车架；9-工作装置；10-后车架；11-制动系统；12-电器仪表系统；13-覆盖件第二节装载机底盘构造一、装载机总体构造：装载机以柴油发动履带式装载机（图2-2）以专用底盘或工业拖拉机为基础车，装上工作装置并配装适当的操纵系统。图2-2履带式装载机结构简图1-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-燃油箱履带式装载机（图2-2）以专用底盘或工业拖拉机为基础轮胎式装载机传动系统（图2-3）。动力传递路线：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。履带式装载机传动系统与履带式推土机相同。二、传动系图2-3轮式装载机传动系统简图1-发动机2-液力变矩器3-变速油泵4-工作装置油泵5-转向油泵6-变速器7-手制动8-传动轴9-驱动桥10-轮边减速器11-脚制动器12-轮胎轮胎式装载机传动系统（图2-3）。二、传动系图2-3轮式装1、液力变矩器采用双涡轮液力变矩器，能随外载荷的变化自动改变其工况，相当于一个两挡自动变速器，提高了装载机对外载荷的自适应性。变矩器的第一和第二涡轮输出轴及其上的齿轮将动力输入变速器。在两个输入齿轮之间安装有超越离合器。1、液力变矩器采用双涡轮液力变矩器，能随外载荷的变化三元件液力变矩器简图右图所示为一种最简单的的变矩器，它有泵轮1、涡轮2与导轮3等三个工作轮。当发动机带动泵轮1旋转时，油液自A端进入泵轮叶片间的通道，自b端流出冲向蜗轮2的叶片，使蜗轮转动再从蜗轮的c端流出后，经导轮3在进入泵轮的a端如此循环实现动力的传递。1-泵轮2-涡轮3-导轮4-工作轮内环5-涡轮槽三元件液力变矩器简图右图所示为一种最简单的的变矩器，它有泵轮泵轮是变矩器的主动轮，它是通过罩轮、弹性扳与柴油机的飞轮连成一体，同速同向旋转。当工作油液进入泵轮时，由柴油机带动泵轮所发出的机械能就转换为工作油液的动能。此时，工作油液沿泵轮叶片方向高速自内向外切向甩出，冲击涡轮的叶片。泵轮泵轮是变矩器的主动轮，它是通过罩轮、弹性扳与柴油机的飞轮涡轮涡轮是变矩器的被动轮。它的叶片接受来自泵轮甩出的工作油液冲击之后，涡轮便产生旋转，也就是说来自油液的动能转换为涡轮旋转的输出机械能。涡轮涡轮是变矩器的被动轮。它的叶片接受来自泵轮甩出的工作油液导轮导轮由花键连接固定在导轮座上，而导轮座又固定在变矩器的壳体，所以导轮不会旋转。它的叶片与涡轮叶片的方向相反，因此它一方面可用来改变工作油液的流动方向，使油液能按泵轮--涡轮--导轮--泵轮循环流动；另一方面还可以增加涡轮的输出力矩。导轮导轮由花键连接固定在导轮座上，而导轮座又固定在变矩器的壳导轮增加涡轮的输出力矩因为来自涡轮的高速液流冲击与涡轮叶片相反的导轮叶片时，导轮叶片对高速液流有一个反作用力，且反作用在涡轮叶片上，使涡轮叶片事实上受到泵轮甩出的高速液流之冲击的同时，也受到导轮叶片给予高速液流的反作用力。即涡轮的输出扭矩实际上等于泵轮输出扭矩与导轮的反作用扭矩之总和。因此，导轮可以增加涡轮的输出扭矩。导轮增加涡轮的输出力矩因为来自涡轮的高速液流冲击与涡轮叶片相优点1（1）由于变矩器是利用液力传动油作为传动介质，主动轮（泵轮）与被动轮（涡轮）并不是直接的刚性传动，因此，二者可以允许有很大的转速差，可以各自在一起范围内自动调节输出扭矩和速度。它可以满足装载机在作业时，随着外界负荷的变化而自动改变其速度和扭矩，即使装载机具有自动适应作业的能力。优点1（1）由于变矩器是利用液力传动油作为传动介质，主动轮（优点2（2）由于介质（油液）在传动中能缓冲或吸收来自柴油机或外载负荷的冲击力和振动，避免传动齿轮因受冲击而损坏，因而可提高车辆的使用寿命。这对于经常处于在恶劣条件下进行工作的装载机来说，意义更大。优点2（2）由于介质（油液）在传动中能缓冲或吸收来自柴油机或优点3（3）在柴油机不熄火的情况下，由于变矩器的涡轮输出速度可以达到任意小（甚至为零）。所以装载机在行驶时轮胎的附着力可以很大，当它在凹凸不平的工作地上行走或泥泞雪地、沙地等软土道路上行走时，都能顺利通过，可以说它的通行性能十分良好。优点3（3）在柴油机不熄火的情况下，由于变矩器的涡轮输出速度优点4（4）操纵简便：由于变矩器本身就是一个在一定范围内的无级变速器，柴油机与变矩器匹配后，其变速范围可得到相应地扩大，这样装载机变速箱的档位数可以大大减少，其结构也会较为紧凑，换档必然较为简便。此外，如外载负荷突然增长（即使是装载机速度为零），驾驶员也不必担心柴油机会熄火，因而可以降低驾驶员的劳动强度。优点4（4）操纵简便：由于变矩器本身就是一个在一定范围内的无2.变速器采用两个行星排组成的三个挡位的动力换档变速箱。前进Ⅰ挡和倒挡由制动器实现换档；前进Ⅱ挡（直接挡）由结合闭锁离合器实现。采用液压操纵，并在动力不切断下换档，整机生产率上升。2.变速器采用两个行星排组成的三个挡位的动力换档变速第二章--装载机教材课件（二）装载机的驱动桥：图2-3轮式装载机传动系统简图1-发动机2-液力变矩器3-变速油泵4-工作装置油泵5-转向油泵6-变速器7-手制动8-传动轴9-驱动桥10-轮边减速器11-脚制动器12-轮胎采用双桥驱动，主传动采用一级螺旋锥齿轮减速器，全浮式半轴。行星传动式轮边减速器。（二）装载机的驱动桥：差速器器差速器器三、转向系统1、结构特点：1）前后车架由两只铰销相连。（一）折腰式动力转向系：三、转向系统1、结构特点：1）前后车架由两只铰销相连。（一2）操纵转向加力器中的转向分配阀，使油泵将油液泵出后，油液压入油缸中的任一油腔，而另一油腔回油;油压力使前后车架相对销轴偏转而实现整机的转向。1、结构特点：

（一）折腰式动力转向系：

2）操纵转向加力器中的转向分配阀，使油泵将油液泵出后，油液压2、转向工作原理：轮式装载机常用的转向方式为全液压铰接车架转向，其转向原理如图2-4所示。系统由转向液压泵、滤油器、全液压转向器、分流阀、转向液压缸等组成。图2-4轮式装载机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2、转向工作原理：轮式装载机常用的转向方式为全液压四、制动系统制动系统按功能分为行车制动和驻车制动(手刹)作用用来产生阻碍车辆运动或运动趋势的力的部件摩擦制动器：利用固定元件与旋转元件工作表面摩擦而产生制动力的制动器。鼓式制动器：摩擦副为旋转的制动鼓和固定不动的制动蹄（或制动带）盘式制动器：摩擦副为旋转的制动盘和固定不动制动钳四、制动系统制动系统按功能分为行车制动和驻车制动(手刹)作用图2-5行车制动系统1-钳盘式制动器2-加力器3-制动灯开关4-双管路气制动阀5-压力控制器6-分水排水器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-气喇叭图2-5所示为气顶油、四轮制动的双管路行车制动系统，属于气液混合方式控制。由空气压缩机、油水分离器、储气筒、双管路气制动阀、加力器和钳盘式制动器等组成。1、行车制动图2-5行2、驻车制动(手刹)主要用于驻车制动驻车制动要求：保证汽车在原地可靠驻车不自动滑行驻车制动系统组成手制动操纵杠杆、拉杆、锁止装置、绳索、驻车制动器等2、驻车制动(手刹)主要用于驻车制动驻车制动系统驻车制动系统第三节装载机的工作装置及液压系统

轮式装载机工作装置中的转斗机构广泛采用正转八连杆和反转六连杆机构。一、工作装置转斗机构：第三节装载机的工作装置及液压系统轮式装载机工作装置中的履带式装载机工作装置多采用正转八连杆或正转六连杆转斗机构。正转六连杆机构形成两个正转四连杆机构。该机构的转斗油缸通常布置在动臂后上方并铰接在机架上，铲斗物料撒漏时不易损伤油缸。因工作装置的重心靠近装载机，故有利于提高铲斗的装载量。履带式装载机工作装置多采用正转八连杆或正转六连杆转斗机构。正六杆机构结构简单，但连杆传动比铰小，常用在中小型装载机上；八杆机构结构较复杂，但连杆传动比较大，较适合大中型装载机。正转机构在工作时杆件运动干涉小，动臂可做成直线型，加工简单。反转机构为了避免杆件的运动干涉，动臂做成“Z”形，并且，多采用转斗液压杆布置在框架中的结构形式。国产轮式装载机的工作装置一般采用反转Z型六连杆机构。六杆机构结构简单，但连杆传动比铰小，常用在中小型装载平移性、卸料性、良好的动力传递性能。⑴平移性：在动臂油缸作用下铲斗升降时（转斗油缸封闭），连杆机构应保证铲斗保持平移或接近平移，以免物料撒落。⑵卸料性：铲斗在任何卸料位置，在转斗油缸作用下（动臂油缸封闭），通过连杆机构使铲斗向下翻转卸料，要保证卸料角不小于45°，卸料干净。⑶良好的动力传递性能：连杆机构应具有良好的动力传递性能，运动中不发生干涉，视野良好，且具有足够的强度与刚度。装载机工作装置的连杆机构应具备的特性：平移性、卸料性、良好的动力传递性能。装载机工作装置的连杆机构轮胎式装载机工作装置：轮胎式装载机工作装置由动臂、摇臂、铲斗、连杆、动臂油缸与转斗油缸等组成。组成：反转六连杆转斗机构轮胎式装载机工作装置：轮胎式装载机工作装置由动臂、摇臂、铲斗正转八连杆转斗机构履带式装载机工作装置：履带式装载机工作装置多采用正转八连杆转斗机构，它主要由铲斗、动臂、摇杆、拉杆、弯臂、转斗油缸和动臂油缸等组成正转八连杆转斗机构履带式装载机工作装置：履带式装载机1、铲斗：土方工程装载机铲斗斗体常用低碳、耐磨、高强度钢板焊接而成，切削刃采用耐磨的中锰合金钢材料，侧切削刃和加强角板都用高强度耐磨材料制成。装载机的铲斗由斗底、后斗壁、侧板、斗齿、上下支承板、主刀板和侧刀板等组成。铲斗结构图1、铲斗：土方工程装载机铲斗斗体常用低碳、耐磨、高强铲斗切削刃的形状

铲斗切削刃的形状齿形的选择应考虑插入阻力、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，履带式装载机多采用钝齿形；斗齿的数目视斗宽而定，一般平齿距在150—300mm比较合适。斗齿结构分整体式和分体式，中小型装载机多采用整体式；大型装载机由于作业条件恶劣，斗齿磨损严重，常用分体式。分体式斗齿分为基本齿和齿尖两部分，磨损后只需更换齿尖。铲斗切削刃的形状

齿形的选择应考虑插入阻力、耐磨性和易于更换等因素。齿带分体式斗齿的铲斗带分体式斗齿的铲斗2.动臂工作装置的动臂用来安装和支承铲斗，并通过举升油缸实现铲斗升降。动臂的结构按其纵向中心形状可分为曲线形和直线形两种。动臂的断面有单板、双板和箱形三种结构形式。单板式动臂结构简单，工艺性好，制造成本低，但扭转刚度较差，中小型装载机多采用。大中型装载机则多采用双板形或箱形断面结构动臂，以加强和提高抗扭刚度。工作装置的摇臂有单摇臂和双摇臂两种。单摇臂铰接在动臂横梁的摇臂铰销上，双摇臂则分别铰接在双梁式动臂的摇臂铰销上。2.动臂装载机不同工作装置的更换3.限位机构工作装置中设有铲斗前倾、后倾限位，动臂升降自动限位装置和铲斗自动放平机构。装载机如果换装不同的工作装置，还可完成推土、起重、装卸等工作，如图所示。装载机不同工作装置的更换3.限位机构装载机工作过程：2、切土：整机I、II档前驶，对较硬土堆动臂油缸活塞不断伸缩，在抖斗中将物料铲入斗内，或在动臂油缸活塞依次外伸中实现阶梯状切土；1、放斗：动臂与转斗油缸活塞收，铲斗斗底贴地；装载机工作过程：2、切土：1、放斗：3、翻斗及举升：

转斗油缸活塞伸，整机驶至卸料地点后在动臂油缸活塞伸中实现；

4、卸料：

在转斗油缸活塞收中实现，且在抖斗中将物料卸尽。3、翻斗及举升：

转斗油缸活塞伸，整机驶至卸料地装载机的切土过程装载机的切土过程装载机的生产率装载机的生产率是指单位时间内装载机装载物料的重量，单位为kN/h，由下式计算：式中q——装载机额定承载力，kN。 KH——铲斗装满系数。松散土壤取1.1~1.3；砂石取 0.9~1.2；经破碎块度小于40mm的石灰石、碎石和 块度小于50mm的砾石取1.0~1.2；经破碎块度小于 50mm的坚硬岩石取0.7~1.0。 Kp——物料松散系数，常取1.25。 T——一个作业循环的时间，s。装载机的生产率装载机的生产率是指单位时间内装载机装载物料的重装载机工作装置液压系统的工作原理如图2-12所示，以CAT966D型装载机反转六连杆机构工作装置液压控制系统为例。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铲掘、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。966D装载机工作装置的液压系统采用先导式液压控制，由工作装置主油路系统和先导油路系统组成。主油路多路换向阀由先导油路系统控制。二、工作装置液压系统装载机工作装置液压系统的工作原理如图2-12所示，以图2-12966D型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；1l-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-先导油泵图2先导控制油路是低压油路，由先导油泵C供油。手动操纵举升先导阀4和转斗先导阀5，分别控制动臂油缸换向阀8和转斗油缸换向阀7主阀芯左右移动改变工作位置，使工作油缸实现铲斗升降、转斗或闭锁等动作。在先导控制油路上设有先导油路调压阀6和单向阀3，当发动机突然熄火，先导油泵无法向先导控制油路供油的情况下，动臂油缸依靠工作装置的自重作用，无杆腔的油液可通过单向阀3向先导控制油路供油，同样可以操纵举升先导阀和转斗先导阀，使铲斗下降、前倾或后转。先导油路的控制压力应与先导阀操纵手柄的行程成比例，先导阀手柄行程大，控制油路的压力也大，主阀心的位移量也相应增大。先导控制油路是低压油路，由先导油泵C供油。手动操纵举由于工作装置多路换向阀(或称主阀)主阀芯的面积大于先导阀阀芯的面积，故可实现操纵力放大，使操纵省力。在转斗油缸13的两腔油路上，分别设有安全阀9和10。当转斗油缸超载时，两腔的压力油可分别通过安全阀9和安全阀10直接卸荷，流回油箱。当铲斗前倾卸料速度过快时，转斗油缸可能出现供油不足。此时，可通过补油阀11直接从油箱向转斗油缸补油，避免产生气穴现象，消除机械振动和液压噪声。同理，动臂举升油缸快速下降时，也可通过液控单向阀12直接从油箱向动臂油缸上腔补油。由于工作装置多路换向阀(或称主阀)主阀芯的面积大于先966D型装载机的工作装置设有两组自动限位机构，分别控制铲斗的最高举升位置和铲斗最佳切削角的位置。自动