【正文】 載機(jī) ,它增加了斗容和功率 , 改善了性能、提高了可靠性。司機(jī)室設(shè)計(jì)更加人性化及豪華轎車化 ,空調(diào)及音響設(shè)備一應(yīng)俱全 ,懸浮式座椅上下前后左右隨意調(diào)節(jié) ,以滿足操作者不同體態(tài)的要求 ,讓人感到操作這些設(shè)備簡(jiǎn)直是一種享受。 國外研究現(xiàn)狀及核心技術(shù)思考 （ 1）國外裝載機(jī)發(fā)展的主要趨勢(shì) 【 4， 2325】 以人為本的設(shè)計(jì)思想得到充分體現(xiàn) ,普遍采用了操縱力極小的電液比例控制技術(shù)、集中潤(rùn)滑技術(shù)等。 （ 8） 最大限度地簡(jiǎn)化維修，盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修 時(shí)間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術(shù)，進(jìn)一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供排除問題的方法。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，許多大城市已經(jīng)制定機(jī)動(dòng)車的噪聲和排放標(biāo)準(zhǔn)，工程建設(shè)機(jī)械若不符合排放標(biāo)準(zhǔn)，將要限制在該地區(qū)銷售。駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向二 OO 九 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 靠攏，轉(zhuǎn)向盤、坐椅、各操作手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。 （ 5） 提高安全 性、舒適性。如動(dòng)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(diǎn)的防塵、工業(yè)造型設(shè)計(jì)，逐步引進(jìn)最新的傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)技術(shù)，予以國產(chǎn)化、商業(yè)化，降低能耗，提高性能。 （ 2） 各生產(chǎn)廠家根據(jù)實(shí)際情況，重新進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，優(yōu)化各項(xiàng)性能指標(biāo)，強(qiáng)化結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度及剛度，以使整機(jī)可靠性得到提高。高卸載裝載機(jī)對(duì)工作裝置作了一定改進(jìn)，增加的兩個(gè)油缸和一些機(jī)構(gòu)件，成本增加不多，但卸載高度提高不少，在車站、碼頭散料的裝卸場(chǎng)合有部分應(yīng)用。國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用，因造價(jià)高技術(shù)含量高，國內(nèi)很少使用。 滑移轉(zhuǎn)向多功能裝載機(jī)：這種機(jī)型采用差速滑移轉(zhuǎn)向，體積小， 靈活。 （ 6） 其他種類的裝載機(jī) 挖掘裝載機(jī)：俗稱兩頭忙，該種機(jī)型不但具有裝載機(jī)鏟、運(yùn)、卸的功能，還具有挖掘機(jī)對(duì)深層硬土的挖掘能力。 （ 5） 按使用場(chǎng)合 按使用場(chǎng)合不同可分為露天用裝載機(jī)和井下用裝載機(jī)。鉸接轉(zhuǎn)向建構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，造價(jià)低，近年來在國內(nèi)外得到飛速發(fā)展。輪式裝載機(jī)的主要傳動(dòng)形式是液力機(jī)械傳動(dòng)。輪式裝載機(jī)基本上都是前卸式。 目前應(yīng)用比較廣泛的是輪式裝載機(jī)。 履帶式裝載機(jī)的 優(yōu)點(diǎn) 是：履帶接地面積大，使得接地比壓小，通過性好；履帶式裝載機(jī)重心低，穩(wěn)定 性好；重量大，附著性能好，牽引力大，越野和爬坡性能好。 輪式裝載機(jī)的缺點(diǎn)是：輪胎接地比壓較大，通過性差；重心較高，穩(wěn)定性差；不適宜在松散土質(zhì)和坡道上作業(yè)，對(duì)場(chǎng)地和物料塊度要求較高。 輪式裝載機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是： 質(zhì)量輕，行走速度快，機(jī)動(dòng)靈活，作業(yè)循環(huán)時(shí)間短 ，作業(yè)效率高，維修方便迅速，機(jī)器停工時(shí)間短，作業(yè)及維修費(fèi)用低，行走時(shí)不破壞路面。 在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，裝載機(jī)對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，加快工程建設(shè)速度，保證工程質(zhì)量，提高施工效率，都是不可缺少的裝備 。如果換上不同的工作裝置，還能完成棒狀物卸載、推土、除雪、鉆孔、起重、路面清掃、叉裝、破碎等作業(yè)、在缺乏牽引車輛的場(chǎng)合，裝載機(jī)還可用作牽引動(dòng)力。二 OO 九 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 第 1 章 概述 裝載機(jī)是一種用途非常廣泛的鏟土運(yùn)輸機(jī)械。它不僅用來對(duì) 松散的堆積物料進(jìn)行鏟、挖、裝、運(yùn)、卸等作業(yè)，還可以鏟裝爆破后的礦石，也可用來平裝場(chǎng)地，及對(duì)硬土進(jìn)行輕度挖掘。因此它被廣泛應(yīng)用于建筑、礦山、公路、鐵路、水電、港口、國防、農(nóng)田等基本建設(shè)的工程中。 裝載機(jī)的分類 （ 1） 按行走機(jī)構(gòu)可分為輪胎式和履帶式兩種。適用于工程量不大，作業(yè)地點(diǎn)較為分散，轉(zhuǎn)移頻繁的場(chǎng)合。尤其是在礦山作業(yè)輪胎磨損很大。 履帶式裝載機(jī)的缺點(diǎn)是： 速度慢，不夠靈活機(jī)動(dòng)；制造成本高，維修不方便，機(jī)器停工時(shí)間長(zhǎng)，施工及維修費(fèi)用高；行走時(shí)易破壞路面，轉(zhuǎn)移工作場(chǎng)地時(shí)間需用平板車拖運(yùn)。 （ 2） 按卸載方式 按裝載的方式不同可分為前卸式、側(cè)卸式、回轉(zhuǎn)式和后卸式。 （ 3） 按傳動(dòng)形式 按傳動(dòng)形式不同可分為機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)四種。 （ 4） 按轉(zhuǎn)向方式 2 噸小型液壓裝載機(jī)工作裝置設(shè)計(jì) 第 2 頁 按轉(zhuǎn)向方式不同可 分為 鉸接轉(zhuǎn)向，后輪轉(zhuǎn)向，全輪轉(zhuǎn)向，前輪轉(zhuǎn)向，滑移轉(zhuǎn)向五種 。國產(chǎn) ZL 系列裝載機(jī)都是鉸接式的。國內(nèi)外生產(chǎn)和使用的裝載機(jī)絕大多數(shù)是露天輪式裝載機(jī)。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)復(fù)雜造價(jià)高，目前國內(nèi)使用較少，但國外已經(jīng)廣泛應(yīng)用?？煽焖贀Q轉(zhuǎn)各種工作裝置，便于操作，多見于小型全液壓驅(qū)動(dòng)裝載機(jī)。 伸縮臂裝載機(jī)及高卸載裝載機(jī)：伸縮臂裝載機(jī)能較大地提高卸載高度和卸載距離，但工作結(jié)構(gòu)裝置復(fù)雜，除特殊場(chǎng)合很少用到。 目前裝載機(jī)在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 及核心技術(shù) 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 （ 1） 大型和小型輪式裝載機(jī)，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市 場(chǎng) 總需求量的限制， 競(jìng)爭(zhēng)最為激烈的中型裝載機(jī)更新速度越來越快。 （ 3） 優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能。 （ 4） 利用電子技術(shù)及負(fù)荷傳感技術(shù)來實(shí)現(xiàn)變速箱的自動(dòng)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(jī)作業(yè)成本。駕駛室逐步具備 FOPS 和 ROPS 功能，通過國際安全要求的認(rèn)證，達(dá)到國際市場(chǎng)的基本要求，獲得進(jìn)入國際市場(chǎng)的許可證。 （ 6） 降低噪聲和排放，強(qiáng)化環(huán)保指標(biāo)。 （ 7） 廣泛利用新材料、新工藝、新技術(shù)，特別是機(jī)、電、液一體化技術(shù)，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。 綜合當(dāng)前市場(chǎng)需求和科技應(yīng)用的最新前沿以及裝載機(jī)技術(shù)發(fā)展的最新趨勢(shì)，裝載機(jī)的設(shè)計(jì)發(fā)展體現(xiàn)出以下趨勢(shì) ： 1． 產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)字化 ； 2． 產(chǎn)品設(shè)計(jì)智能化 ； 3． 應(yīng)用并行設(shè)計(jì)工程 ； 4． 采用模塊化設(shè)計(jì) ； 5． 注重綠色設(shè)計(jì) 。在大噸位的裝載機(jī)（如卡特９８８Ｇ ）上還安裝了電視監(jiān)控系統(tǒng)。 如ＪＣＢ公司４１１型裝載機(jī)的駕駛室設(shè)計(jì)更為吸引人 ,室內(nèi)具備了多項(xiàng)實(shí)用特性 ,如電子監(jiān)控系統(tǒng)（ＥＭＳ）配有液晶顯示板（ＬＣＤ） ,新的伺服控制桿可對(duì)前進(jìn)和倒退。不久又推出更大的Ｃａｔ９９４開輪 式裝載機(jī) ,根據(jù)物料體積質(zhì)量不同而選配１８ ３０ｍ的鏟斗 ,機(jī)重１７０ｔ；裝有渦輪增壓后冷的Ｃａｔ３５１６型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力大、加速性能好；加長(zhǎng)的工作動(dòng)臂增加了卸載高度 ,能對(duì)載重量２１８ｔ的大型自卸汽車裝載。從地面到整個(gè)舉升高度范圍內(nèi)具有平行移動(dòng)的特點(diǎn)。卡特彼勒公司為代表的輪式裝載機(jī)采用液力機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng) ,其自動(dòng)動(dòng)力換檔變速箱自動(dòng)選擇檔位傳動(dòng)比 ,使換檔在變速箱最佳效率點(diǎn)進(jìn)行。 日本小松公司與日本川崎重工公司 :日本小松公司ＷＡ系列中小功率（小于１２５ｋｗ）為代表的輪式裝載機(jī)采用新型集中式結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)橋。輪端采用浮動(dòng)密封結(jié)構(gòu) ,安裝簡(jiǎn)便 ,有自動(dòng)補(bǔ)償功能 ,密封性能良好。日本川崎重工公司的ＫＬＤ９７ＺＩＩＩ型輪式裝載機(jī)采用自動(dòng)控制換檔的變速箱 ,可按裝載機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況ｅ動(dòng)選擇最佳檔位 ,用微機(jī)控制離合器 ,從而簡(jiǎn)化操作、提高作業(yè)效率、減少?zèng)_擊 ,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換檔 ,電子控制裝置、傳感器等使用可靠 ,一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障 ,可用手動(dòng)換檔 ,不影響工作。信息技術(shù)的飛速發(fā)展又給裝載機(jī)技術(shù)的發(fā)展插上了飛躍的翅膀，基于微電子技術(shù)和信息技術(shù)的計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、司機(jī)輔助操作系統(tǒng)、柴油機(jī)電腦控制裝置、電子計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、電子自動(dòng)換擋變速控制系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的智能系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于裝載機(jī)的設(shè)計(jì)、計(jì)算操作控制、檢測(cè)監(jiān)控、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)和維修服務(wù)等各個(gè)方面，使國外裝載機(jī)在原來的基礎(chǔ)上更加 “精制 ”；其自動(dòng)化程度也得以提高，從而進(jìn)一步提高了生產(chǎn)效率；改善了司機(jī)的作業(yè)環(huán)境，提高了作業(yè)舒適性；降低了噪聲、 振動(dòng)和排污量，保護(hù)自然環(huán)境；最大限度地簡(jiǎn)化維修、降低作以成本，使其性能、安全性、可靠性、使用壽命和操作性能都更上了一層樓。它能及時(shí)地根據(jù)裝載機(jī)的工作負(fù)荷要求調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，使裝載機(jī)更有效地利用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，減少動(dòng)力損失，節(jié)約燃料，減少廢氣排量和噪聲；同時(shí)可使發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期在額定點(diǎn)工作，增加發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。馬拉松雷圖爾諾公司的 L 系列大型裝載機(jī)則采用電腦控制的柴油機(jī)一電子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)， 4 個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同時(shí)又充當(dāng)制動(dòng)器，其輸出功率可反饋到交流電機(jī)和柴油機(jī)，使轉(zhuǎn)速增加，從而提高工作總效率，使?fàn)恳矢哌_(dá) 77％（普通裝載機(jī)為 60％左右），此電腦控制系統(tǒng)能監(jiān)控裝載機(jī)的整個(gè)作業(yè)過程，二 OO 九 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 在最大車速范圍內(nèi)極大化發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。計(jì)算機(jī)管理監(jiān)控系統(tǒng)能連續(xù)管理 /監(jiān)控裝載機(jī)的數(shù)十項(xiàng)參數(shù)，具有故障診斷和報(bào)警功能，能記錄、處理裝載機(jī)作業(yè)的各種信息，并能用液晶顯示器顯示部件的工作狀態(tài)，尤其在遇到突發(fā)或緊急情況時(shí)很容易顯示，并以聽覺與視覺相結(jié)合的報(bào)警信號(hào)提醒司機(jī)注意，有的還能提示故障排除的方法和程序 。 其司機(jī)臺(tái)上裝有條形液晶顯示屏，微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能同時(shí)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)燃油液面高度、冷卻水溫、變速箱油溫和液壓油溫等 11 種功能。 1998 年推出的 Cat 950G計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)還配備有 Cat指導(dǎo)診斷系統(tǒng)和以維修工具為基礎(chǔ)的 Cat軟件包，使維修人員坐在汽車?yán)镉霉P記本電腦就能迅速而容易地診斷和排除故障。 Cat994D 安 裝有關(guān)鍵信息管理系統(tǒng)（ VIMS），可密切監(jiān)視機(jī)器的健康狀態(tài)并診斷故障。 凱斯（ Case）公司 21B、 C 系列裝載機(jī)也采用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，其微處理器安裝在司機(jī)座椅的右側(cè)，也具有故障診斷和工作狀態(tài)液晶顯示功能。 ③ 電子自動(dòng)換擋變速控制系統(tǒng) 90 年代中末期，國外大多數(shù)裝載機(jī)上都安裝有類似卡特彼勒公司的電子自動(dòng)換擋變速控制系統(tǒng)。同時(shí)能減少因行駛方向改變或因發(fā)動(dòng)機(jī)處于高轉(zhuǎn)速時(shí)換擋所造成的換擋沖擊，減輕司機(jī)的工作疲勞。計(jì)算機(jī)接受和處理從發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器及車輛轉(zhuǎn)速傳感器傳來的信息，并與變速箱殼體上的換擋電磁間接通，可使裝載機(jī)在最佳時(shí)刻自動(dòng)換擋 。如柳工、廈工、龍工、臨工、徐工等年生產(chǎn)能力都到了 2 萬臺(tái)以上。中國裝載機(jī)行業(yè)將不可避免地融入國際競(jìng)爭(zhēng)的大環(huán)境中，對(duì)將來的產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)組織、營(yíng)銷理念、人才流動(dòng)都將會(huì)發(fā)生巨大的影響。 行業(yè) 品牌集中度加劇。以資源重組為主要方向的企業(yè)整合不可避免，現(xiàn)有近百家小型生產(chǎn)企業(yè)將面臨被兼并、轉(zhuǎn)產(chǎn)或倒閉，其中包括產(chǎn)能低于 2020 臺(tái)以下的企業(yè)，企業(yè)的生存將受到很大挑戰(zhàn)，市場(chǎng)份額仍會(huì)向大品牌集中 。初步估算，國內(nèi)裝載機(jī)總生產(chǎn)能力已超過 20 萬臺(tái)，預(yù)計(jì)約有近 50%的能力閑置、產(chǎn)能嚴(yán)重過剩。 服務(wù) 水 平將成為決勝市場(chǎng)的最關(guān)鍵因素。 近年來降價(jià)銷售、分期付款、延長(zhǎng)三包等營(yíng)銷策略的頻頻出臺(tái)，各裝載機(jī)企業(yè)雖然獲得了銷量但卻降低了利潤(rùn)空間，同時(shí)背負(fù)了資產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。 國際化形勢(shì)更加嚴(yán)峻。但國內(nèi)裝載機(jī)出口產(chǎn)品規(guī)格也以中小噸位為主， 5 噸級(jí)及 5 噸以下裝載機(jī)具有性價(jià)比優(yōu)勢(shì)?？梢哉f，國產(chǎn)裝載機(jī)尚在國際市場(chǎng)的門檻之外，沒能夠真正進(jìn)入國際流通領(lǐng)域。 1．前后機(jī)架：主要用于承載各部件和總成，前、后機(jī)架以鉸接方式連接?？膳涠喾N工作裝置。室內(nèi)布置有儀表系統(tǒng)和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)的各種操縱裝置，高檔機(jī)型配有轎車化內(nèi)飾、空調(diào)系統(tǒng)、視聽系統(tǒng)等。裝載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)主要是由液力機(jī)械傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)兩種類型。 6．電器儀表系統(tǒng) 裝載機(jī)的電器儀表系統(tǒng)用來提供夜間工作的照明、行走指示、整機(jī)各部件的控制和關(guān)鍵工作參數(shù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。則可在機(jī)器上布置多個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)報(bào)警或診斷。 裝 載機(jī)工作原理 裝載機(jī)的鏟掘和裝卸作業(yè)是通過工作裝置的運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。 圖 裝載機(jī)工作裝置簡(jiǎn)圖 1— 鏟斗； 2—連桿； 3—搖臂； 4—轉(zhuǎn)斗油缸； 5—?jiǎng)颖郏?6—?jiǎng)颖?油缸 2— 二 OO 九 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 裝載機(jī)的 工作裝置由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂、連桿及液壓油缸組成。由鏟斗、動(dòng)臂、搖臂、連桿 、動(dòng)臂油缸、翻斗油缸及車架相互鉸接所構(gòu)成的連桿機(jī)構(gòu)，在裝載機(jī)工作時(shí)由油缸驅(qū)動(dòng)完成動(dòng)臂的舉升、下降和鏟斗的內(nèi)收、外方，從而完成工作。選擇和確定總體參數(shù)時(shí)，既要使裝載機(jī)獲得良好的技術(shù)性能，又要其具備合理經(jīng)濟(jì)性能。 變速箱的選擇： 目前國內(nèi)外裝載機(jī) 大多數(shù)選用動(dòng)力換擋變速箱。 變速箱的傳動(dòng)比選擇的原則： （ 1）各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比應(yīng)在合理范圍內(nèi)，不應(yīng)超出允許的最大值，以符合各種傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn)，并使結(jié)構(gòu)比較緊湊。 （ 4）盡量使各級(jí)大齒輪浸油深度合理（低速級(jí)大齒輪浸油稍深，高速級(jí)大齒輪能浸到油）。 驅(qū)動(dòng)橋的選型 輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋的減速比一般為 12~38，多數(shù)為單級(jí)減速主傳動(dòng)和輪邊減速機(jī)構(gòu) 二 OO 九 屆 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 轉(zhuǎn)向系的選型 目前大多數(shù)裝載機(jī)采用全液壓鉸接轉(zhuǎn)向，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、 質(zhì)量輕、體積小、靈敏度高、無沖擊等。多采用寬基低壓充氣輪胎，既提高了裝載機(jī)的通過性又改善了其附著性和行駛穩(wěn)定性。牽引性花紋適宜松軟地面，巖石型花紋提高了輪胎的抗切割能力使輪