【文章內容簡介】 裝載機的發(fā)動機布置來確定曲軸中心線相對車架上線的高度。發(fā)動機位置的布置要結合傳動系各總成的結構和整機的使用要求全面考慮。發(fā)動機位置確定后，即可安排變矩器、變速器的位置然后確定傳動軸數目。工作裝置布置在整車的前端，結合工作裝置的設計要求確定動臂與車架鉸點的位置。假如動臂長度不變，鉸點布置向前，最大卸載距離大，但由鏟斗中載荷作用的傾翻力矩增加，為減小此傾翻力矩而不減小載重量，一般將鉸點向后布置，但最好不安排在駕駛室兩側或駕駛室之后，以免動臂舉升時恰在駕駛員的兩側影響駕駛人員的安全性。動臂落在最低位置時鏟斗位于前輪之前，不能與前輪干涉。動臂的最大舉升與最低位置的夾角一般為 90 左右，此角度太大，特使最大卸載高度時的卸載距離急劇?下降，同時動臂油缸與動臂鉸點間的距離(力臂)也大大減小，使受力情況不利。輪胎式裝載機的轉向系：有偏轉前輪轉向和鉸接式轉向兩類，偏轉車輪轉向又分為偏轉前輪、偏轉后輪、偏轉前后輪三種。10(1)偏轉前輪轉向 前輪轉向半徑大于后輪轉向半徑，這樣當前輪能從障礙物的內側通過時，后輪也一定能從障礙物內側通過，駕駛員可以利用前輪估計后輪避開障礙物，有利于安全行駛。在整體車架的車輛上，多采用偏轉前輪的轉向系。但是對裝載機來說，由于工作機構布置在前端，轉向機構的布置，受到前部空間的限制；又因為裝載機的前輪負荷大、轉向阻力大、所以，轉向機構不易布置在前輪上。只有沿用其它車輛的前輪轉向的底盤時，才采用偏轉前輪轉向。(2)偏轉后輪轉向后輪的轉向半徑大于前輪的轉向半徑，當前輪從障礙物的內側通過后，后輪不一定就能從障礙物的內側通過，這就不利于安全行駛。在一般車輪上，不采用偏轉后輪的轉向，但是在整體車架的裝載機上，多采用偏轉后輪的轉向。這是因為裝載機的油輪負荷大，并且前端空間位置又難以布置轉向，所以，多采用偏轉后輪轉向。采用偏轉后輪轉向時，要求駕駛員要有熟練的操作技術。(3)偏轉肋、后輪轉向 一般采用前、后輪偏轉角度相等的結構。全輪轉向的轉彎半徑小，機動性好；前、后車輪的轉向半徑相同，后輪行駛在前輪的輪轍上，減小了后輪的行駛阻力。但是，由于驅動輪又是轉向輪，造成結構復雜。(4)鉸接式車架采用鉸接轉向鉸接轉向的鉸銷位置有以下三種情況:1)鉸銷位于前后軸線的中間，轉彎時，前后輪軌跡重合。2)鉸銷位置在前后軸中間偏前，前輪轉彎半徑大于后輪轉彎半徑。3)鉸銷位置在前后軸中間偏后，前輪轉彎半徑小于后輪轉彎半徑。一般多采用第一種布置方案，故前輪與后輪軌跡相同，可以減小在劣路上的行駛阻力，并且前輪能通過的狹小地段，后輪也能順利通過。整體式車架采用偏轉車輪轉向，裝載機重載時前橋負荷比后橋大，所以多采用后輪轉向。第二種方案比第一種結構復雜，尤其是要保證前轉向輪與動臂不發(fā)生干涉，因而也給總體布置方而帶來一定困難。在布置轉向車輪時應保證它的周圍有一定的空間，在任何轉向角時車輪都不與周圍的零部件相碰，尤其是在最大轉向角時不能與車架相碰。轉向梯形可布置在橋的前部或后部。11為使駕駛員在作業(yè)時前方有良好視野，整體式車架駕駛室是布置在車架的前部。駕駛室布置在前車架后端。這種布置形式前方視野艙便于駕駛員鏟挖作業(yè)，但后方視野較差。轉向時駕駛員隨前車架一起轉動，鏟斗始終在駕駛員的正前方，便于對準料堆和卸載卡車。由于駕駛它在全車的較前部，因此在鏟挖時駕駛員受到的沖擊較大，容易疲勞。另外因駕駛室在前車架上，而發(fā)動機、變速箱等均在后車架上，所以操縱機構一般只能采用電、氣壓或液壓操縱。目前國外有少數裝載機駕駛室是這樣布置的。 裝載機的總體構造和分類裝載機一般有發(fā)動機，車架，動力傳動系統(tǒng)，行走系統(tǒng)，工作裝置，液壓系統(tǒng)和操作系統(tǒng)等組成，發(fā)動機的液力變矩器把動力傳給變速箱，然后經前傳動軸和后傳動軸分別傳給前后驅動橋，以驅動車輪轉動，工作裝置是由動臂，鏟斗，連桿機構，動臂油缸和轉斗油缸等組成，動臂一端鉸鏈在機架上，另一端和鏟斗鉸鏈連接。動臂的升降由動臂油缸帶動，鏟斗翻轉則由轉斗油缸通過連桿機構來實現，車架由前后兩部分組成，中間用前后車架鉸鏈聯接，依靠轉向油缸可使前后車架繞鉸銷相對地轉動，以實現轉向。(1)按行走裝置分：有輪胎式和履帶式兩種。輪胎式裝載機是以輪胎式專用底盤為基礎車，配置工作裝置及操作系統(tǒng)組成。其重量輕，速度快，機動靈活性及效率高，因而他的品種與產量都發(fā)展快。履帶式裝載機是以專用底盤或工業(yè)履帶式拖拉機為基礎，裝上工作裝置及操作系統(tǒng)完成。其接地比壓小，通用性好；重心低，穩(wěn)定性好；重量大，附著性能好。因此，在輪式裝載機不適宜的場合更顯優(yōu)越性。(2)卸料方式分：有前卸式，回轉式，后卸式　 前卸式裝載機的工作裝置不回轉，裝料與卸料都是整機走動進行，作業(yè)過程中調車費時，但因結構簡單，工作可靠，視野良好，因此應用最廣泛。 回轉式裝載機的動臂安裝在轉臺上，鏟斗在前端裝料后，回轉至側面卸掉，裝載時不需要調車，作業(yè)效率高，適宜于廠區(qū)工作。但結構復雜，回轉卸載時偏心載荷較大，整機側向穩(wěn)定性不好。后卸載裝載機是在前端裝料，卸載時鏟斗越過駕駛室向后端卸料，作業(yè)時不需要12調車，可直接向后停在起后面的運輸車輛卸載，作業(yè)效率高。但卸載時鏟斗越過駕駛室不安全，只用于礦井下狹窄的場地。(3)聯接方式分為：整體式、鉸接式整體式裝載機的車架是一個整體，利用偏轉后輪同時偏轉進行轉向。鉸接式裝載機的車架有前后兩部分組成，中間用垂直鉸銷聯接，它通過連接前后車架的油缸推動前后車架繞垂直鉸鏈相對轉動折腰轉向。由于前后車架折腰度大（大約 35～40 度） ，所以轉彎半徑小，可在半徑比較小的場地作業(yè)。(4)鏟斗的額定量分：小型；中型 。大型鏟斗額定量10t。~6裝載機是循環(huán)作業(yè)式的工程機械。它的一個作業(yè)循環(huán)由駛進料堆、鏟取、后退、轉向、駛進卸料目標和卸料等動作構成。其中，對物料的鏟取方法和作業(yè)時運輸車輛的配置方案，將影響生產率的高低。(1)鏟取方法：裝載機對物料的鏟取方法有一次鏟取法和復合鏟取法兩種。1)一次鏟取法：鏟斗一次插入料堆，一次收斗而裝滿鏟斗的鏟取方法。作業(yè)時裝載機從正前方駛進料堆，邊進邊放下鏟斗，在料堆前 1m 處使鏟斗落到地面，處于浮動位置，斗刃能觸及料堆時，加大油門緩緩插入料堆，然后鏟斗上翻，提升動臂到運輸位置再倒退駛出。該法是最簡單常用方法，比較適用于阻力比較小的松散料堆。2)復合鏟取法：裝載機前進插入料堆的同時，鏟斗與提臂相配合鏟取物料的方法。這樣鏟取切削阻力小，容易裝滿鏟斗，適合鏟裝切削阻力較大的物料。：裝載機與運輸車輛的作業(yè)配置方案，主要取決于現場的條件、運輸車與裝載機的數量和類型。廣泛使用的有“I 形” 、 “V 形” 、 “L 形”作業(yè)方法。1)“I”形作業(yè)法：運輸車平行與工作面并往復地前進和后退，所以也稱之為穿梭作業(yè)法。這種作業(yè)方式可減少裝載機改變方向的次數，如果裝載機與運輸車配合的好，會有較好的生產率。2)“V”形作業(yè)法：運輸車與工作面成 60 度的角度，裝載機裝滿鏟斗后，在倒車駛離工作面的過程中，并調轉駛向料堆，進入下一次的作業(yè)循環(huán)。這種作業(yè)方式可以得到較短的工作循環(huán)時間，故應用十分廣泛。3)“L”形作業(yè)法：運輸車垂直于工作面，裝載機鏟裝物料后，倒退并翻轉 90 度，然后向前駛向料堆進行下次鏟裝。這種作業(yè)方式在運距較短時，一個司機可輪換在兩輛運輸車上工作，以減少人力。這種作業(yè)方式適用寬廣的作業(yè)場合。13 第三章 工作裝置設計 工作裝置結構分析 裝載機工作裝置裝載機采掘和卸載貨物的作業(yè)是通過工作裝置的運動實現的。裝載機的工作裝置由鏟斗，動臂、搖臂、連桿及液壓系統(tǒng)等組成。鏟斗以鏟裝物料；動臂和動臂油缸的作用是提升鏟斗并使之與車架連接；轉斗油缸通過搖臂，連桿使鏟斗轉動。動臂的升降和鏟斗的轉動采用液壓操作。、搖臂、連桿、轉斗油缸、動臂、動臂油缸及車架互相鉸接所構成的連桿機構，應保證在裝載機作業(yè)時能滿足：1)鏟斗的平移能力，即當轉斗油缸閉鎖，動臂在動臂油缸的作用力下提升時。連桿機構能使鏟斗保持平移或使斗底平面與水平面夾角的變化控制在允許的范圍內。以免裝滿物料的鏟斗由于傾斜而灑落物料。2)一定大小的卸荷角，即當動臂處于任何作業(yè)位置時，在轉斗油缸的作用下通過連桿機構使鏟斗繞其鉸接點轉動，并且卸荷角不小于 45 度。3)鏟斗的自動放平能力，即在動臂下降時，鏟斗能自動放平，以減輕駕駛員的勞動強度，提高生產率。輪胎式裝載機是一種裝運卸作業(yè)聯合一體的自行式機械，它的工作過程由 5 種工作狀態(tài)或工況組成：1)工況 I——插入狀態(tài)動臂下放，鏟斗放置地面，斗尖觸地，鏟斗前壁對地面呈 35176。前傾角；開動裝14載機鏟斗借助機器的牽引力插入料堆。2)工況 II——鏟裝狀態(tài)工況 I 以后，轉動鏟斗，鏟取物料，待鏟斗口翻轉至近似水平為止。3)工況 III——重載運輸狀態(tài)舉升動臂，待工況 II 之鏟斗升高到適合位置(以斗底離地的高度不小于最小允許距離為準)，然后驅動裝載機，載重駛向卸載點。4)工況 IV—一卸載狀態(tài)在卸載點，舉升動臂使鏟斗至卸載位置；翻轉鏟斗，向運輸車輛或固定料倉卸載；卸畢，下放動臂，使鏟斗恢復到運輸狀態(tài)。5)工況 V——空載運輸狀態(tài)卸載結束后，裝載機由卸載點空載返回裝載點。在露天礦或工地，通常輪胎式裝載機是向載重汽車卸裁，出于裝載點和卸載點距離很近，卸載位置較高，所以一般稱作“定點高位卸載” 。：1)保證滿足設計任務書中所規(guī)定的使用性能及技術經濟指標的要求，如最大卸載高度、最大卸載距離，在任何位置都能卸凈物料并考慮可換工作裝置。2)保證作業(yè)過程中任何構件不與其它構件干涉。工作裝置的結構設計是一個比較復雜的問題，因為組成工作裝置的各個構件尺寸幾位置的相互影響，可變性很大。對于選定的結構形式，在滿足上述條件下可以有各種各樣的構件尺寸及鉸接點位置。通過多種方案的比較，選出最佳構件的尺寸及鉸接點位置，使所設計的工作裝置不僅滿足使用要求，而且具有較高的技術經濟指標。 結構形式的選擇裝載機的工作裝置的結構形式分為有鏟斗托架和無鏟斗托架兩種。有鏟斗托架的工作裝置其動臂和連桿的后端與車架的支座鉸鏈，動臂和連桿的前端與鏟斗托架鉸鏈，托架上部鉸接轉斗油缸，其活塞桿幾托架下部與鏟斗鉸接。當托架、動臂、連桿及車架支座構成的是平行四連桿機構，則在轉斗油缸閉鎖的情況下提升動臂時，鏟斗始終保持平移，使得鏟斗內物料不易灑落。但是由于在動臂的前端裝有較重的托架和轉斗油缸，使得裝載機的有效載重量減小，所以目前用得較少。無托架的工作裝置，結構比較簡單，其鏟斗與動臂的前端和連桿直接鉸接。按組成連桿機構的數目可以分為六連桿和八連桿，連桿構件數目多，機構的鉸接點就多，結構越復雜，因此超過八連桿的機構在裝載機上一般不采用。按連桿機構運動可以分為正轉連桿工作裝置和反轉連桿工作裝置。如圖 就是反轉連桿工作裝置。正轉連15桿機構的搖臂與鏟斗轉動方向相同，而反轉連桿工作裝置的搖臂與鏟斗轉動方向相反。正轉連桿機構工作裝置的運動特點是：最大掘起力是在鏟斗底面略低于地面時，即鏟斗轉角 為負值時（見圖 曲線 2） ，適宜于挖掘地面，鏟斗卸荷時前傾角?速度大，易于抖落物料，但沖擊較大。正轉連桿機構可以分為：單連桿和雙連桿。正轉單連桿機構連桿數目少，結構簡單，易于布置，轉斗油缸可以布置在動臂的下方，活塞桿不易受損傷；提升動臂時鏟斗后傾角變化小。其缺點是連桿的傳動比較雙連桿小，從而造成掘起力曲線變化較陡（見圖 曲線 1） 。若要提高連桿的傳動比，需要加大搖臂的長度，這樣給布置帶來困難，并造成駕駛員視野不良。雙連桿機構連桿數目多，連桿傳動比大，掘起力曲線變化平緩（見圖 曲線 2） ，動臂提升后鏟挖力變化小，連桿的尺寸可縮小，擴大了駕駛員的視野。鏟斗切削刃面平貼地面時，提升動臂鏟斗自然后傾，使鏟裝物料不會倒出，進行地面上挖掘工作可以縮短循環(huán)時間，適于利用鏟斗和動臂配合作業(yè)。其缺點是結構較復雜，轉斗油缸較難布置在動臂下邊。如果要使動臂在最大舉升高度時鏟斗后傾角不致過大，就需使鏟斗在低位置時后傾角小些，但是這樣裝載機滿載運輸時，鏟斗中的物料又容易撒落。反轉連桿工作裝置的運動特點是：最大掘起力是在鏟斗底略高于地面后翻轉時發(fā)揮出來，而且最大鏟起力比正轉連桿機構大。反轉連桿機構掘起力曲線變化較陡峭（見圖 曲線 3） ，在鏟裝物料轉斗時掘起力大，易于進行掘起作業(yè)，適用于一次鏟掘法鏟裝，但是不適于進行往上耙料的作業(yè)，鏟斗卸載時前傾最后階段速度降低，卸載平穩(wěn)、沖擊小，但難于抖落砂土；由于連桿數目少，傳動比小，為了增大搖臂傳動比，需增大尺寸，這不僅使卸載時連桿易碰自卸卡車貨槽側壁，而且還造成駕駛員視野不好；鏟斗在最高卸載位置卸載后，下降動臂鏟斗易于自動放平。反轉單連桿的工作裝置，由于結構簡單、掘起力大、運輸狀態(tài)鏟斗后傾角大、不易撒落物料、鏟斗能自動放平等優(yōu)點，因此，在近代裝載機上得到了廣泛的采用。我國 ZL 系列轉載機的工作裝置都是采用反轉單連桿型式。至于反轉雙連桿機構，由于結構復雜，難于布置，所以目前裝載機上較少采用。16圖 反轉連桿工作裝置圖 工作特性圖 鏟斗設計 鏟斗結構形式的選擇鏟斗是直接用來切削、收集、運輸和卸出物料，裝載機工作時的插入能力及鏟掘能力是通過鏟斗直接發(fā)揮出來的，鏟斗的結構形狀及尺寸直接影響裝載機的作業(yè)效率和工作可靠性，所以減少切削阻力和提高作業(yè)效率是鏟斗設計的主要要求。鏟斗是在惡劣的環(huán)境下工作承受很大的沖擊載荷和劇烈的磨損，所以要求鏟斗具有足夠的強度和剛度，同時要耐磨。根據裝載物料的容重，鏟斗做成三種類型：正常斗容的鏟斗用來裝載容重 噸/米