轮式装载机文献综述(共9页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上轮式装载机摘要：本文以模块的方式讲述了轮式装载机的发展以及用途、分类和相关参数、总体构造、传动系统、制动系统、转向系统、工作装置和液压系统的组成。在用途和分类中对装载机的发动机功率、传动形式、行走结构、装卸方式 做了简单的介绍。通过选用原则的叙述，使我们对装载机使用性能有进一步的了解。另外，简单列举了国内外主要的制造厂商，同时，对轮式装载机的技术发展动态与趋势做了简单的叙述。关键词：轮式装载机、用途、总体构造 轮式装载机属于铲土运输机械类，是一种广泛用于公路、铁路、建筑、水电、港口和矿山等建设工程的土石方施工机械。具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，对于加快工程建设速度，减轻劳动强度，提高工程质量，降低工程成本都发挥着重要的作用，是现代机械化施工中不可缺少的装备之一。1中国装载机行业的发展我国现代轮式装载机起始于20世纪60年代中期的Z435型。该机为整体机架、后桥转向。经过几年的努力，在吸收当时世界最先进的轮式装载机技术的基础上，开发成功了功率为162KW的铲接式轮式装载机，定型为Z450(即后来的ZL50)，并于1971年12月18日正式通过专家鉴定。就这样诞生了我国第一台铰接式轮式装载机，从而开创了我国装载机行业形成与发展的历史。1978年，天工所根据机械部的要求，制订出以柳工Z450为基型的我国轮式装载机系列标准。制订标准时，保留用Z代表装载机，用L取代“4”代表轮式，改Z450为ZL50，就这样制订出了以柳工ZL50型为基型的我国ZL轮式装载机系列标准，这是我国装载机发展鸣上的重大转折点。该标准制订出来后按当时的行业分工，柳工、厦工制造ZL40以上的大中型轮式装载机，成工、宜工制造ZL30以下的中小型轮式装载机，逐步形成了柳工、厦工、成工和宜工当时的装载机四大骨干企业。到70年代末、80年代初我国装载机制造企业已增加至20多家，初步形成了我国装载机行业。到目前为止，我国轮式装载机已经发展到了第三代，但最基本的结构仍然是由Z450(ZL50)演变而来。第二代变化不很大，第三代变化稍大一些。2001年我国装载机全行业总销售量已突破3万台，居世界装载机市场的前列。因此，目前我国已经成了世界上装载机产销大国。2006年中国装载机行业全行业总销售量为129,793台，比2005年的112,527台，增长了15.3%，净增了17266台，其净增量超过了中国装载机行业“八五”以前任何一年的总销售量，可以说2006年中国装载机行业又是一个红红火火的丰收年。2007年1-11月，装载机26家主要企业累计销量为 台，同比（ 台）增加34397 台，增幅为31.4；累计出口为8606 台，占累计销量的6.0，同比（3234 台）增加5372 台，增幅达166.1。2008年，我国装载机行业增速不减，1-7月，全国装载机累计销量为12.0449万台，同比增幅达30.5%。2用途装载机是一种广泛用于公路、铁路、建筑 、水电、港口、矿山等建设工程的土石方施式机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、炭等散状物料，也可对矿石、硬土等作轻度铲挖作业。换装不同的辅助工作装置还可进行推土、起重和其他物料如木材的装卸作业。在道路、特别是在高等级公路施工中，装载机用于路基工程的填挖、沥青混合料和水泥混凝土料场的集料与装料等作业。此外还可进行推运土壤、刮平地面和牵引其他机械等作业。由于装载机具有作业速度快、效率高、机动性好、操作轻便等优点，因此它成为工程建设中土石方施工的主要机种之一。3分类及相关参数常用的单斗装载机，按发动机功率，传动形式，行走系结构，装载方式的不同进行分类。 3.1发动机功率： 功率小于74kw为小型装载机。功率在74147kw为中型装载机功率在147515kw为大型装载机 功率大于515kw为特大型装载机 3.2传动形式： 液力机械传动，冲击振动小，传动件寿命长，操纵方便，车速与外载间可自动调节，一般在中大型装载机多采用；液力传动：可无级调速、操纵间便，但启动性较差，一般仅在小型装载机上采用； 电力传动：无级调速、工作可靠、维修简单、费用较高，一般在大型装载机上采用。3.3行走结构轮胎式，质量轻、速度快、机动灵活，不易损坏路面接地比压大，通过性差，但应用广泛；履带式，接地压力小，通过性好，重心低、稳定性好、附着力强、牵引力大、速度低、灵活性相对差，成本高，行走时易损坏路面。3.4装卸方式 前卸式：结构简单、工作可靠、视野好，适合于各种作业场地，应用较广； 回转式：工作装置安装在可回转360O的转台上，侧面卸载不需要调头、作业效率高、但结构复杂、质量大、成本高、侧面稳性较差，适用于较侠小的场地。 后卸式：前端装、后端卸、作业效率高、作业的安全性欠好。4总体构造 轮胎式装载机由动力装置、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，其结构图如图1所示。轮胎式装载机采用柴油机为动力装置，液力变矩、动力换档变速箱、双桥驱动等组成的液力机械式传动系统（小型轮胎式装载机有的采用液压传动或机械传动），液压操纵，铰接式车架转向，反转杆机构的工作装置。5传动系统图2所示，为我国当前典型的轮式装载机的传动系统。该系统由3变速器（也叫变矩器变速箱总成）、8驱动桥、5传动轴等组成。5.1变速器变速器2由液力变矩器3及变速箱4两部分组成。柳工ZL50C型变速器为双涡轮液力变矩器加行星式动力换挡变速箱组成。 该变速箱有一个前进、一个后退两个行星排，加上一个直接挡（II挡），共两前进、一后退三个挡。结构简单、挡位少，完全实现了单杆操纵。变矩器有两个涡轮，二涡轮直接传给变速箱输入轴（齿轮），为各挡轻载变速状态。一涡轮是通过超越离合器才传给变速箱输入轴，当各相应挡扭矩加大，速度降低到超越离合器结合时，两个涡轮同时参加工作，为相应挡的低速大扭矩状态，这一切都是由超越离合器通过速度的高低自动实现的。实际上该变速器有4个前进挡，2个后退挡，因每个挡都有一个高低速自动换挡。因此该变速器这方面显示出了它的优点，比普通多挡多杆操纵的变速器操纵性能要好。但它也有一个很主要的缺点，双涡轮变矩器比简单三元件变矩器效率低，功率损失大。目前这种定轴式变速箱还未采用电子技术，因此都为普通的多杆操纵。 5.2驱动桥驱动桥8由前桥10、后桥9组成（图2）。由于装载机需要大的牵引力，因此现代轮式装载机前后桥均为驱动桥。前桥直接固定在前车架上，后桥为摆动桥，通过副车架与后车架相连。现代轮式装载机基本上都采用铰接式转向，因此前后驱动桥除主传动螺旋锥齿轮中的旋向不同外，其它件全部通用。第三代出现了后桥中心摆动式，不再用副车架，而用摆动架与后车架相连，出现了后桥壳体与主传动托架和前桥不通用、其余件仍然与前桥完全通用。 我国目前轮式装载机的驱动桥基本上都是采用整体桥壳，全浮式半轴，具有主传动及轮边两级减速的驱动桥。目前第三代ZL50型轮式装载机驱动桥出现了带内藏湿式多片式制去路器械及防滑差速器的驱动桥，改善了制动性能和恶劣作业条件下的通过性能及作业性能，柳工第三代产品ZL50G型所用的“ZF”AP400驱动桥就是这种驱动桥。5.3传动轴传动轴基本上由汽车传动轴演变而来。我国第一代ZL50型六载机传动轴基本上由“解放牌”、“东风牌”汽车传动轴改装而成。目前仍有很大一部分ZL50型轮式装载机，包括厦工、龙工的ZL50C-II等都仍然用“东风牌”改装的传动轴。以柳工ZL50C型为首的第二代产品，由于力量加大，扭矩加大，这种传动轴可靠性很不适应，改用由重型汽车传动轴经专门设计为轮式装载机专用传动轴，承载能力比“东风”、“解放”传动轴高一倍以上，可靠性大大提高，除柳工ZL50C型以外，已较为普遍地应用在第二代甚至第三代ZL50型轮式装载机产品上。6转向系统目前我国轮式装载机已普遍采用全液压转向系统。ZL50型轮式装载机由于重量较大，为使操纵轻便，一般都采用全液压流量放大转向系统。图5为柳工ZL50C型流量放大转向系统结构示意图。操纵方向盘6，打开全液压转向器3，通过全液压转向器的先导、小流量去操纵流量放大阀2的阀杆左右移动，使转向泵8的大流量通过流量放大阀进入左右转向缸，使装载机完成左右转向，这就叫流量放大转向。驾驶员操纵一个排量很小只有125ml的全液压转向器，因此操纵力很小，转向十分轻便灵活，且安全可靠。进入转向器的先导油来自流量放大阀进油道，通过减压阀7减压后进入转向器3。这样省掉了一个先导油泵。使结构简化，且降低了成本。该系统还增设了液压油散热器，使系统油温下降了10度，对系统元件及密封件大有好处。图6为该转向系统的原理图。7制动系统轮式装载机的制动系统主要分两部分：一是行车制动，二是停车制动（驻车制动）。行车制动用于一般性的行驶中速度控制及停车，也叫脚制动。起到降速和停车作用。而停车制动主要用于停车后的制动，或者在行驶制动失效时的应急制动，以及在坡道上的较长时间的停车制动，目前装载机的制动系统大部分采用钳盘制动器，盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定， 在各种路面都有良好的制动表现，其制动效能远高于鼓式制动器，而且空气直接通过盘式制动盘，故盘式制动器的散热性很好。其制动的驱动系统采用的都是加力形式，国内生产的轮式装载机普遍采用气顶油综合制动驱动装置;其气顶油综合制动获得较大的制动力矩，这种制动系统综合了气压制动和液压制动的双重制动优点，制动轻便可靠。而且制造技术成熟，成本相对较低廉。7.1行车制动系统工作过程：目前,国产装载机制动系统大多采用气推油、钳盘式制动装置。发动机带动空气压缩机产生的高压气体，经油水分离器、气压调节器后进入贮气筒。当踩下制动踏板时，高压气体由贮气筒。当踩下制动踏板时，高压气体由贮气筒进入气制动阀，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于450，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平。然后进入空气加力泵组，经加力缸产生较大的压力后，推动加力缸另一端的制动液再经油管进入各个车轮的盘式制动器，推动活塞夹紧制动盘，从而使车辆实施制动。抬起制动踏板时，气制动阀内的活塞切断高压气体通道，同时使阀内的气体与大气相通。加力泵组在弹簧力作用下回位，使制动管路内的制动液压力下降，从而解除制动。7.2紧急和停车制动系统工作过程：该系统用于装载机在工作中出现紧急情况时制动，以及当装载机气压过低时起安全保护作用，也可用作停车后使装载机保持在原位，不致路面倾斜或其他外力作用而移动。从贮气罐中来的压缩空气进入紧急和停车制控制动阀，控制制动室的工作，当压缩空气进入制动气室时，压缩弹簧，制动器被松开，当气压被释放时，弹簧复位使制动器结合，装置实施制动。紧急和停车制动既可人工控制也可自动控制。人工控制是司机用手直接操纵顶杆上端的控制按钮，按下时制动松开，拉起时制动结合；自动控制是当系统的气压低时，制动器会自动进入控制状态，此时变速器离合器由于变速操纵系统空挡装置的作用将自动挂空档。8工作装置 装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。装载机工作装置由铲斗、动臂、连杆、摇臂和转斗油缸及动臂油缸等组成。整个工作装置铰接在车架上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降均采用液压操纵。装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于450，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平。综合国内外装载机工作装置的结构型式，装载机主要有7种类型，即按连杆机构的构件数不同，分为三杆式、四杆式、五杆式、六杆式和八杆式等；按输入和输出杆的转向是否相同又分为正转和反转连杆机构等。土方工程用装载机铲斗结构，其斗体常用低碳、耐磨、高强度钢板焊接制成，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钢材料制成。铲斗切削刀的形状分为 4 种。齿形的选择应考虑插入阻力、耐磨性和易干更换等因素。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150300mm。斗齿结构分整体式和分体式两种，中小型装载机多采用整体式，而大型装载机由于作业条件差、斗齿磨损严重，常采用分体式。分体式斗齿分为基本齿和齿尖两部分，磨损后只需要更换齿尖。 9工作液压系统目前我国轮式装载机的工作液压系统已发展到采用小阀操纵大阀的先导工作液压系统。工作液压系统目前已开始普遍采用先导工作液压系统。最近几年来，由于国内配套企业消化研制引进CAT技术成功，价格合适，因此已开始批量推向市场。常林的ZLM50E-3型已大部分装配先导工作液压系统，柳工、徐装、山工、成工等相应产品也批量装配先导工作液压系统。特别是柳工、徐装等企业的第三代ZL50型产品，基本上以先导工作液压系统为主。先导操纵可实现单杆操纵，且手柄操纵力及行程比机械式操纵小得多，大大降低了驾驶员的劳动强度，大大增加了操纵舒适性，从而也就大大提高了作业效率。图11以柳工ZL50G型先导工作液压系统为例，展示了该系统的基本组成情况。图12为该系统的原理图。系统中有个组合阀，它是由压力选择和溢流阀组合而成的一个整体阀。主要是通过该阀供给先导阀及转向器的所需的先导压力油。图中供转向器的为4.0Mpa ，供先导阀的为3.5Mpa。还有一路由动臂缸大腔通至压力选择阀。当发动机熄火后，可操纵先导阀利用动臂缸大腔的压力油来使在任意位置的铲斗下降到地面。图中组合阀的进油由充油阀的N口来，这是柳工ZL50G型该系统设置有供全液压制动用的充油阀。如果系统中没有充油阀，组合阀的进油可直接由先导泵提供。10技术发展动态与趋势我国装载机行业受世界经济危机的影响，在一段时间以内市场有所下滑只是暂时现象，当世界经济危机过去之后，会像前4次宏观经济调控之后一样，还会有继续发展的空间，又会再一次上升到一个新的高度。迈过这次世界经济危机之后，我国装载机行业年销售量将会突破17万台，有可能达20万台以上。由于有利可图，现有的装载机生产厂家纷纷扩大生产，许多民营企业也加入到该行业，致使装载机生产总体规模扩大，生产能力开始过剩，并导致出现价格战。但是必须看到，价格战之后，将是技术质量的竞争。国内装载机生产技术将朝着以下方向发展：提高可靠性、提高舒适性、提高安全性、节能、机电一体化。总之，从长远看，我国装载机行业起码还有1015年以上的发展空间。因为拉动中国装载机行业发展的基本动因还在继续，且有一浪高过一浪的趋势。11参考文献1张青等 主编 工程机械概论 化学工业出版社2何正忠 主编 装载机 冶金工业出版社3鲁冬林 主编 工程机械使用与维护 国防工业出版社4 主编 工程机械使用与维护 5卢和铭 刘良臣 主编 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Ann CIRP 54(1):371374Wheel loaderAbstract：Based on the module of wheel loader ways of telling the development and usage, classification and related parameters, the overall structure, transmission system, braking system, steering system, working device and hydraulic system composition. In use to loader and classification of the engine power, transmission form, walking structure, loading and unloading way briefly introduced. Through the selection principle of narrative, enabled us to loader have further understanding of using performance. In addition, simple lists the main manufacturers at home and abroad, and at the same time, the technical development of wheel loader dynamic and the tendency of simple narrative. Key words：Wheel loaders purpose The overall structure 专心-专注-专业