【文章內(nèi)容簡介】 定位（ GPS）電子控制系統(tǒng)，使作業(yè)裝置定位快速、穩(wěn)定、精確，極大地提高了多機聯(lián)合作業(yè)的工作效率。在裝載機上還可安裝先進的衛(wèi)星通訊與控制裝置，對裝載機進行全方位的信息管理。此外在地下礦井惡劣的施工條件下已出現(xiàn)了無人駕駛的遙控裝載機 。 2．靜液壓技術(shù)在裝載機上的應(yīng) 用 國外裝載機最新技術(shù)發(fā)展的另一個顯著特點是靜液壓驅(qū)動得到越來越普遍的應(yīng)用 ,其傳動效率比液力機械驅(qū)動高出十幾個百分點。近年來世界上各主要裝載機制造企業(yè)的發(fā)動機功率在 70kW 以下的小型裝載機基本上都采用了靜液壓驅(qū)動。采用了靜液壓驅(qū)動后泵與馬達基本上都是變量的 ,且泵的出油方向可變 ,不但傳動效率高 ,而且還可非常方便地實現(xiàn)電液變速操縱的電子控制 ,與動力分配很好地配合 ,保證在各種速度下得到盡可能大的牽引力 ,達到最佳的高效節(jié)能效果 ,同時還可采用液壓制動。靜液壓制動理論上是無磨損的 ,因而減少了制動系統(tǒng)的維護保養(yǎng) ,提高了制 動的可靠性。 采用靜液壓傳動后整機布置也發(fā)生了變化 ,驅(qū)動馬達通過一個簡單的傳動箱固定在后橋上 ,傳動箱另一端用傳動軸與前橋相連 ,發(fā)動機橫置。圖 11為卡特彼勒公司的 906小型靜液壓傳動裝載機 ,由于發(fā)動機橫置、后懸非常短且為大斜角 ,駕駛員的后視野非常好 ,提高了機動靈活性及作業(yè)效率 [4][25]。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 3 頁 圖 11[4] CAT906 靜液壓傳動裝載機 3．新系統(tǒng)、新結(jié)構(gòu) 近年來，世界上一些主要裝載機制造企業(yè)如卡特彼勒、小松、瑞典沃爾沃都出現(xiàn)了一些新結(jié)構(gòu)，駕駛室內(nèi)的乘座、操縱等都完全按人機工程學(xué)精心設(shè)計制造，使駕駛 室視野開闊，舒適性達到了較完美的程度 [4]。駕駛室連同發(fā)動機罩等整個外觀都按美學(xué)精心設(shè)計制造，令人賞心悅目。同時，后罩設(shè)計成大傾角、整體式、可翻轉(zhuǎn)，既美觀又極其方便維護保養(yǎng)，且后視野良好。傳動系統(tǒng)方面，變速器普遍采用了電液換擋，極方便地實現(xiàn)電子控制。普遍采用了帶內(nèi)藏濕式多片式制動器的驅(qū)動橋，加上全液壓制動系統(tǒng)，大大改善并提高了制動性能，減少了制動系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，且大大延長了制動器的使用壽命。同時驅(qū)動橋可由用戶選擇配帶防滑差速器，提高惡劣條件下的通過性及作業(yè)性能 [24]。 國外先進的裝載機基本上都采用了負荷傳 感轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，中大型為流量放大負荷傳感型。這種先進的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使整機獲得最佳動力性及燃油經(jīng)濟性，在同樣作業(yè)效率下比不帶負荷傳感器的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)減少燃料消耗 8%以上。 我國裝載機新技術(shù)現(xiàn)狀及展望 目前，國內(nèi)各生產(chǎn)廠家沒有自己的拳頭產(chǎn)品，沒有自身的關(guān)鍵技術(shù)及強有力的技術(shù)創(chuàng)新隊伍，主導(dǎo)產(chǎn)品擋次低，企業(yè)負擔(dān)重，生產(chǎn)成本高。具體如下 1． 3t以下裝載機 3t以下產(chǎn)品主要以 ZL ZL1 ZL16為代表，還有一些利用拖拉機改裝的裝載機，主要與日益增多的農(nóng)用運輸車輛配套使用。主要零部件均采用一般性能及質(zhì)量的發(fā)動機 、驅(qū)動橋、變速箱、液壓件。技術(shù)較先進的靜液壓傳動產(chǎn)品，液壓件國內(nèi)不易配套，產(chǎn)品成本居高不下，制約了該類產(chǎn)品在國內(nèi)的發(fā)展。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 4 頁 2． ZL30裝載機 ZL30 裝載機主要生產(chǎn)廠家有成工、常林、徐工、宜工、山工等。該產(chǎn)品零部件配置較零亂，生產(chǎn)廠家具有自制的橋箱，風(fēng)格各具特色，質(zhì)量及性能上相對穩(wěn)定，技術(shù)先進性一般。徐工最近開發(fā)的 ZL30F 裝載機，采用電控換擋變速箱，使 3t級裝載機技術(shù)有了新的突破。 3． ZL40/ZL50 裝載機 主要裝載機生產(chǎn)廠家均擁有該產(chǎn)品。第一代產(chǎn)品十年來延續(xù)至今，全國幾乎使用同一套圖紙，有些技術(shù)力量 薄弱的廠家，仍把其當(dāng)作主導(dǎo)產(chǎn)品推向市場。第二、三代產(chǎn)品主要是對工作裝置進行優(yōu)化，改變外觀造型。如柳工 ZL40B/ZL50C、徐工 ZL40E/ZL50E。第四代產(chǎn)品是在第三代的基礎(chǔ)上，進一步優(yōu)化整機的性能及配置，電控箱、濕式制動器等新技術(shù)得到應(yīng)用，并形成了各企業(yè)的專有技術(shù)及專利技術(shù)，使產(chǎn)品以嶄新的面貌推向市場。 4． ZL60及 6t 以上裝載機 6t以及 6t以上的裝載機，這是國內(nèi)潛在市場最大的產(chǎn)品， 1998 年以前大多數(shù)生產(chǎn)廠家均開發(fā)了 ZL60裝載機，但由于受傳動件的制約， ZL60裝載機沒能成功的推向市場。在 1999年北京國際工程機械博覽會上，各廠家推出了新一代 ZL60裝載機，多數(shù)廠家選擇柳州 ZF 合資生產(chǎn)的箱或橋，液壓元件也有新配置，發(fā)動機可選用斯太爾或上柴 6121（ Cat3306），整機可靠性得到很大提高，給國內(nèi)大噸位裝載機帶來發(fā)展機遇 [5][27]。 國內(nèi)輪式裝載機發(fā)展趨勢 國產(chǎn)輪式裝載機正在從低水平、低質(zhì)量、低價位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要生產(chǎn)廠家不斷進行技術(shù)投入，采用不同的技術(shù)路線，在關(guān)鍵部件及系統(tǒng)上技術(shù)創(chuàng)新，擺脫了產(chǎn)品設(shè)計雷同、無自己特 色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機行業(yè)的領(lǐng)先者 [4]。 1．大型和小型輪式裝載機，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求的限制。競爭最為激烈的中型裝載機更新速度將越來越快。 2． 根據(jù)各生產(chǎn)廠家的實際情況，重新進行總體設(shè)計，優(yōu)化各項性能指標(biāo)，強化結(jié)構(gòu)件的強度及剛度，使整機可靠性得到大步提高。 3． 細化系統(tǒng)機構(gòu)。如動力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化、工作裝置的性能指標(biāo)優(yōu)化及各鉸點的防塵、工業(yè)造型設(shè)計等。 4． 利用電子技術(shù)及負荷傳感器技術(shù)來實現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應(yīng) 用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機的作業(yè)成本。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 5 頁 5． 提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備 FOPSamp。ROPS 功能，駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置操作。 6． 降低噪聲和排放，強化環(huán)保指標(biāo)。隨著人們環(huán)保意識的增強，降低裝載機的噪聲和排放的工作已經(jīng)迫在眉睫，工廠建設(shè)機械若不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，將要被限制在該地區(qū)銷售。 7． 廣泛利用新材料、新工藝、新技術(shù)，特別是機、電、液一體化技術(shù)，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。 8． 最大限度地簡化維修，盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時間，增大維修空間 ，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機排除問方法。 總之，我國裝載機將進一步向微電子技術(shù)方向發(fā)展，外觀造型及制造將更加美觀，但在技術(shù)質(zhì)量上即可靠性方面還未得到根本解決。因此各制造企業(yè)在采用、發(fā)展先進技術(shù)的同時應(yīng)花大力氣迅速、徹底地解決可靠性問題，這樣才能在加入WTO 后與國外大公司先進產(chǎn)品進行競爭，才能使我國裝載機大批量進入國際市場。 論文研究的主要內(nèi)容 隨著我國加入 WTO組織和西部大開發(fā)的進程，及水電、港口、公路等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項目的增多，國外先進工程機械先后涌入中國市場，我國 工程機械設(shè)施同時面臨著前所未有的機遇和挑戰(zhàn)。 方便的裝載機械能夠為企業(yè)、工廠、工程節(jié)省大量的人力物力，裝載機的優(yōu)良設(shè)計和不斷改進成為裝載機機械設(shè)計研究人員和工廠所關(guān)注的課題。 本文主要研究的內(nèi)容有： 第 1章：綜述國內(nèi)外裝載機技術(shù)狀況，提出本文研究的目的和意義。 第 2章：簡單介紹了裝載機的功能、分類和主要技術(shù)參數(shù)，并簡紹了輪式裝載機的工作工況。 第 3章： 對輪式裝載機的工作裝置、液壓系統(tǒng)、行走系統(tǒng)和駕駛室這四個主要部件進行分析和設(shè)計。 第 4章：應(yīng)用 SolidWorks 2022軟件對裝載機進行了 3D設(shè)計。 第 5章 ：對結(jié)論的總結(jié)和未來的工作展望。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 6 頁 第 2 章 裝載機概述 裝載機簡介 工程機械是工程施工所用的機械設(shè)備的統(tǒng)稱，廣泛用于建筑工程、道路交通、礦山等行業(yè)，因此也稱為建設(shè)機械。工程機械大致可分為 :挖掘機械，鏟土運輸機械，工程起重機械，機動工業(yè)車輛，壓實機械，路面機械，樁工機械，混凝土機械，鋼筋加工機械，軍用工程機械，鑿巖機械與氣動工具等類型 [6]。隨著工程項目逐漸向高難度、高空間、大規(guī)模、快進度等方面發(fā)展，越來越多的工程施工離不開工程機械的參與。 裝載機是工程機械中的一大種類，主要用于土石方施工，屬于鏟土 運輸類機 械。 裝載機 的用途 裝載機 是 通過安裝在前端一個完整的鏟斗支承結(jié)構(gòu)和連桿，隨機器向前運動進行裝載或挖掘，以及提升、運輸和卸載的自行式履帶或輪胎機械 [7]。 裝載機的用途很多，適用面廣，主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。在道路，特別是在高等級公路施工中，裝載機用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進行推土、起重以及其他物料如木材的裝卸作業(yè)等。 裝載機的作業(yè)對象主要是：各種土壤、砂石料、灰料以及其 他筑路用散料物料等。 正是由于裝載機的用途廣，以及具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此它成為工程建設(shè)中土石方施工的主要機種之一，對于減輕勞動強度，加快工程建設(shè)速度，提高工程質(zhì)量，降低工程成本都發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機械化施工中不可缺少的裝備之一 [8]。 裝載機的分類 裝載機一般按一下特點來分類： 1．按行走裝置不同分類 按行走裝置不同可以分為輪胎式和履帶式兩種。由于國產(chǎn)履帶式裝載機多是在推土機基礎(chǔ)上形成及國外使用和生產(chǎn)的絕大多數(shù)是輪胎式裝載機，又因為這兩類裝載機除行走裝置不同外 ，其他系統(tǒng)和構(gòu)造大體相似，所以本論文以講述輪胎式裝載機為主。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 7 頁 2．按使用場合不同分類 按使用場合不同分為露天用裝載機和井下用裝載機（鏟運機）。鏟運機結(jié)構(gòu)簡單。國內(nèi)外生產(chǎn)和使用的裝載機絕大多數(shù)是露天的輪式裝載機，井下用鏟運機是根據(jù)井下巷道的工作條件，對發(fā)動機的排污和消聲，整機高度和工作裝置以及駕駛操作系統(tǒng)的布置等提出特殊要求后，在露天用裝載機基礎(chǔ)上變型設(shè)計而成的。 3．按傳動形式不同分類 按傳動形式不同可以分為機械傳動、液力機械傳動、液壓傳動和電傳動四種。 (1)機械傳動 在國內(nèi)僅用于斗容量為 裝載機，它一般直接 采用汽車或拖拉機的傳動裝置，即離合器和變速器。具有低成本、傳動效率高、可拖動、維修方便等優(yōu)點。 主要缺點是操縱復(fù)雜且費力，離合器和變速箱壽命較低。 (2)液力機械傳動 它是輪式裝載機的主要傳動形式。這是因為液力機械傳動取消了機械傳動中的離合器而換用液力變矩器，取消了人力換擋變速箱而換用了動力換擋變速箱。這樣變矩器能吸收在作業(yè)時傳給傳動系統(tǒng)的沖擊和震動，故能平穩(wěn)地插入料堆，并可隨外界載荷變化自動調(diào)速，不會因為超載而使發(fā)動機熄火 ，而且可在不停車情況下進行換擋，操縱輕便，工作可靠性高。主要缺點是功 率損失較大，傳動效率較低，成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修不便。大中型裝載機都采用液力機械傳動。輪式裝載機的液力變矩器有一下四種： ； ； ； 。 我國液力機械傳動輪式裝載機的生產(chǎn)已形成一個系列，定型生產(chǎn)斗容量為～ ，其額定載重量為 1～ 7t。即 ZL10型、 ZL15型、 ZL29型、ZL25 型、 ZL30 型、 ZL40 型、 ZL45 型、 ZL50 型、 ZL70 型、 ZL1600 型、等 10 余種機型， 20余個變型產(chǎn)品。 (3)液壓傳動 用柴油機帶動液壓泵產(chǎn)生高壓油，并通過控制系統(tǒng)和油管帶動液壓馬達使車輪轉(zhuǎn)動。這種傳動方式省去了一系列的零件，簡化了傳動系統(tǒng)，使整機質(zhì)量減輕，并可在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速，使傳動更加平穩(wěn)，但他的啟動性差，性能良好的液壓元件 昂貴，壽命也較低，故在裝載機中的使用受到限制，目前只用在小型裝載機上。但隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓元件質(zhì)量不斷提高和成本不斷降低，液壓傳動將會越來越多地在中小型裝載機上使用。 (4)電傳動 由柴油機驅(qū)動交流發(fā)電機發(fā)電，以此來驅(qū)動裝在車輪上的直流電動機，然后通過輪邊減速帶動車輪轉(zhuǎn)動，這樣 也省去了一系列傳動零件，可實現(xiàn) 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 8 頁 無級調(diào)速。這種傳動檢查方便， 維修簡單，工作可靠。缺點是電機設(shè)備質(zhì)量大，費用高，目前只在大型裝載機上使用這種傳動形式。 此外，國內(nèi)還有采用變矩離合器傳動的形式。這種形式目前只在 DC10 型裝載機上采用，它的動力傳動系統(tǒng)是由變矩器、干式離合器和手動滑移齒輪式變速器所組成。 4． 按裝載方式不同分類 按裝載方式不同分為前卸式、后卸式、側(cè)卸式 和回轉(zhuǎn)式。輪式轉(zhuǎn)載機基本上都是前卸式。 5． 按轉(zhuǎn)向方式不同分類 按轉(zhuǎn)向方式不同可分為整體式和鉸鏈?zhǔn)?。前者利用偏轉(zhuǎn)后輪或前輪轉(zhuǎn)向， 或者同 時偏轉(zhuǎn)前后輪，后者采用鉸接車架，利用前后車架之間的相對偏差進行轉(zhuǎn)向。國產(chǎn) ZL系列輪式裝載機