林州市中宏通精工机械有限公司：工程机械 装载机的基础知识及发展
摘要：在工程机械行业中，装载机也有着举足轻重的地位，在许多的工程现场都可以看到它的身影。那么对于这个大家伙大家又了解多少呢？下面我们就来学习一下关于装载机的知识，让我们重新认识一下这个老朋友。装载机一、装载....
在工程机械行业中，装载机也有着举足轻重的地位，在许多的工程现场都可以看到它的身影。那么对于这个大家伙大家又了解多少呢？下面我们就来学习一下关于装载机的知识，让我们重新认识一下这个老朋友。
装载机
一、装载机的基础知识
（一）装载机的用途
装载机是在底盘的前方铰装以由动臂、连杆机构和装载斗组成的工作装置，在行进中铲装、运送、卸载和平整作业的自走式土方机械。若换装相应的工作装置，还可以进行推土、起重、装卸木料及钢管等作业，是一种用途十分广泛的工程机械。
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工机械，它主要用于铲装土壤、砂石、石灰、煤炭等散状物料，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。
轮式装载机
（二）装载机的分类
1、按发动机功率分，可分为大中小型。发动机功率小于74千瓦(100马力)，称为小型装载机。发动机功率为74～147千瓦(100～200马力)，称为中型装载机。发动机功率为147～515千瓦(200～700马力)，称为大型装载机。
2、按行走机构分，可分为轮胎式和履带式两种。轮胎式装载机是以轮胎式专用底盘为基础，配置工作装置及其操纵系统而构成的。履带式装载机是以专用履带底盘或工作拖拉机为基础，装上工作装置及操纵系统而构成的。轮胎式装载机的优点是重量轻、速度快、机动灵活、效率高、行走时不破坏路面。特别是在工程量不大，作业点不集中，转移较频繁的情况下，生产率超过履带式装载机，在工程及农田基本建设中被广泛使用。
履带式装载机
3、按车架结构型式及转向方式分，可分为铰接车架折腰转向和整体车架偏转车轮转向两种。
4、按卸载方式分，可分为前卸式(装载机在其前端铲装与卸载)和回转式(装载机的动臂安装在转台上，工作时铲斗在前端铲装，卸载时转台可相对车架转过一定的角度)两种。
（三）转胎式装载机
轮胎式装载机总体布置 ZL系列是我国自行设计的轮胎式单斗装载机，在ZL50的基础上，设计发展了ZL100、ZL40、ZL30、ZL20装载机系列产品，并在这个系列的基础上发展了DZL50和DZL40型供地下矿坑和隧道施工用的地下装载机变型产品。轮胎式单斗装载机由发动机、传动系统、行走部分、制动系统、工作装置及液压系统等组成，其中发动机，变矩器，变速箱，前、后驱动桥是组成装载机的主要部件，简称四大件
1、发动机
轮胎式单斗装载机发动机均采用柴油机。常用的柴油机有135系列柴油机，ZL50、ZL40型装载机多用6135K型柴油机。小型轮式装载机多采用95及105系列柴油机。
发动机
2、传动系统
装载机的传动有机械传动与液力机械传动两种方式。机械传动结构简单，但传动系统扭振和冲击载荷较大，影响使用寿命。液力机械传动，能吸收冲击载荷，提高使用寿命，自动适应外界阻力的变化，改善装载机的使用性能。因此，大中型轮胎式装载机多采用液力机械传动。传动系统采用双涡轮变矩器、动力换档行星变速箱，经过前后传动轴传到前后驱动桥，再经半轴和带轮边减速器驱动低压轮胎。
变矩器上有三个泵，工作泵（供应举升，翻斗压力油）转向泵（供应转向压力油）变速泵也称行走泵（供 应变矩器，变速箱压力油），有些机型转向泵上还装有先导泵（供应操纵阀先导压力油）。
（1）双涡轮变矩器 液力变矩器按布置在泵轮和导轮之间的涡轮数，分为单级和多级变矩器。单级变矩器结构简单、效率高、工作可靠，但变矩系数K比多级变矩器小;多级变矩器虽然变矩系数较大，但结构复杂、效率低，故装载机多采用单级变矩器。液力变矩器根据工作轮相互配合配合作用的数目，可分为单相、两相和三相变矩器，在推土机一节中所述的单级三元件变矩器为单相变矩器。下面介绍的是轮式装载机常用的双涡轮单级两相变矩器。这种结构形式的变矩器在小传动比范围内具有较大的变矩器在小传动比范围内具有较大的变矩系数和较高的效率。当装载机在轻载高速时，变矩器只用二级涡轮工作，而在重载低速时，一、二级涡轮同时工作。这样，变矩器本身在速度转换时，相当于有两档速度，并随外负荷自动变化，因此，可以减少变速箱的档数，简化变速箱结构。与其配套的动力换档行星变速箱又有两个前进档，一个倒档。
（2）动力换档行星变速箱
变速箱有一体的（行星式）和分体的（定轴式）两种。
行走油路：变速箱油底壳油，行走泵，一路进变矩器一路进档位阀，变速箱离合器。
变速箱
（3）驱动桥 轮胎式装载机，为了充分利用其附着重量，以提供较大的牵引力，都采用全桥驱动。前后驱动桥之间一般都不装桥间差速器，多在变速箱后装设脱桥机构，作业时采用全桥驱动，高速行驶时利用操纵杆将一个驱动桥脱开，采用单桥驱动。
驱动：传动轴，主差速器，轮边减速器
由于装载机作业速度低，所以驱动桥的减速比都比汽车、拖拉机大的多。为此，在轮胎式装载机上都采用单级或双级行星轮边减速机构，用较小的结构尺寸得到较大的减速比。行星轮边减速机构装置在驱动桥轮毂内，便于拆装保养。为了保证在铲装作业时的稳定性，装载机因车速低一般不装设弹性悬架，多采用将驱动桥和车架由纵向销轴铰接，使它能绕纵向销轴相对车架上下摆动一定角度，摆角由限位块限制。摆动桥一般布置在轮胎式装载机的后驱动桥上。
3、转向与制动
转向油路：油箱，转向泵，稳流阀（或者优先阀）转向器，转向油缸
（1）转向 轮胎式装载机按其车架及转向方式分为铰接车架折腰转向及整体车架偏转车轮转向两种。
①铰接车架折腰转向
②整体车架偏转车轮转向 整体式车架装载机的车架是一个整体。其转向方式有后轮转向、前轮转向及全轮转向。为了便于安装铲斗及其操作机构，用农业轮式拖拉机改装的装载机上仍用前轮转向。
工作液压油路，液压油箱，工作泵，多路阀，举升油缸和翻斗油缸。
（2）制动 制动系统是装载机的一个重要组成部分，关系到行车及作业的安全。装载机的制动系统一般由双管路行车制动、停车制动和紧急制动三部分组成。
①行车制动 行车制动器大多装在驱动桥轮毂内的轮边减速装置上，有蹄式、钳盘式和油浸多片式三种结构型式。钳盘式制动器(简称盘式制动器)的制动圆盘露在外面，散热快，能自动甩掉泥水，磨损均匀，易于调整更换，近年来在轮胎式装载机上得到广泛的应用。油浸多片式制动器采用循环油冷却、散热好，多片制动片制动面积大，制动效果好，在一些大型装载机上被采用。
②停车制动 是供装载机停车时或在坡道上停歇制动用，为带式或蹄式结构，装在变速箱输出轴上，由手操纵机构控制。
③紧急制动 是用来供遇到特殊情况紧急制动或当行车制动发生故障时使用。利用停车制动机构完成，当制动系统气压降低时能自动合上停车制动和发出警告。
4、工作装置
装载机的工作装置的任务是铲掘和装卸物料，有前卸式和回转式两种机型。其工作装置由铲斗、动臂、摇臂、连杆(或托架)、转斗油缸、动臂油缸和车架等组成。
铲斗是工作装置的重要部件，铲斗由切削刃、斗底、侧臂及后斗臂组成，其易损件为斗齿、齿座和侧齿，常用的铲斗为直型带齿铲斗。
工作装置
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45°，卸料后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，主要有七种类型，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四种。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，而履带式装开机多采用钝形齿。斗齿数目视斗宽而定，斗齿距一般为150-300mm。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2和齿尖1两部分损，磨后只需要更换齿尖。
其它装载机特殊工作装置
①加大斗 在标准机型配置的基础上，加大铲斗容量，以提高工作效率，满足比重较轻物料的铲装，如：煤炭等。
②岩石王 主要针对装卸岩石工况，铲斗的斗臂板、支撑板斗进行了加强，并配备了高耐磨的副刀板、高耐磨精铸斗齿，从而提高了整个铲斗的使用寿命。
③高卸黑金王 满足货车日益增高的围栏高度，对于煤炭等比重较低的物料，即可满足高卸载，又可满足大装载量，大大提高工作效率。
④侧卸斗 针对场地狭小特别是隧道作业工况的工作装置，铲斗可单向侧翻，在隧道作业中可有效降低驾驶员的劳动强度。
侧卸斗
⑤夹木叉 主要用于林场及港口进行物料的搬运和装卸。
⑥快换装置 主要针对工作场地中存在多种物料需要装卸的工作环境，驾驶员坐在驾驶室内即可对工作装置进行快速更换，使用方便、作业效率高，可更换的工作装置有：铲斗、夹木叉等。
⑦抓草斗 主要应用于植物秸秆等抓取，具有开口大、压实紧、抓草效率高等特点。
（四）变型装载机
为了扩大轻便式拖拉机的使用范围，充分发挥拖拉机的潜力，天津拖拉机厂和洛阳拖拉机研究所共同研制了采用快速联接机构、能进行一般铲运装卸作业的铁牛-55G型装载机。中国第一拖拉机工程机械公司在引进意大利菲亚特技术生产的LF90系列拖拉机基础上配套设计了前装载、后挖掘具有多种功能的东方红-904WZ型挖掘装载机(俗称两头忙拖拉机)。它的前装载装置和后挖掘装置与拖拉机的联接牢固可靠，拆装方便，农忙时可迅速投入田间作业，农闲进装上附加设备可投入农田水利建设，充分发挥拖拉机的利用率，以上两种变型号相当于ZL10的额定装载重量。此外，烟台工程机械厂在该厂生产的ZL15型装载机的基础上，开发了ZL15WJ型装载挖掘机，在后部增加了额定斗容量0.14平方米挖斗，实现了一机多用。
挖掘装载机（两头忙）
二、装载机的发展
中国装载机的发展史——中国装载机历经几十年的发展，取得了长足的进步。尤其值得称道、令国人自豪的是装载机产业如今年产销已超过16万台，在如今国际品牌林立的中国市场，国产品牌装载机仍占据着绝大部分的市场。
1978年中国装载机年产量仅为1315台，而且累计产量才9454台，2007年销量就突破了16万台，仅出口量就超过万台，比改革开放以前的历史累积总产量还多；同样，中国推土机在1978年的年产量仅为1909台，累计产量为1192台。当时进口数量较大，到1980年累积进口达到3333台，特别是在80年代末，进口量占到市场近30%。2007年推土机的销量超过7390台，不仅占据了国内绝大部分的市场，还大量出口，仅2007年出口就达2065台，超过1978年全国推土机总产量。
装载机的发展
装载机发展趋势——发展趋势国产轮式装载机正在从低水平、低质量、低价位、满足功能型向高水平、高质量、中价位、经济实用型过渡。从仿制仿造向自主开发过渡，各主要厂家不断进行技术投入，采用不同的技术路线，在关键部件及系统上技术创新，摆脱产品设计雷同，无自己特色和优势的现状，从低水平的无序竞争的怪圈中脱颖而出，成为装载机行业的领先者。
（1）大型和小型轮式装载机，在近几年的发展过程中，受到客观条件及市场总需求量的限制。竞争最为激烈的中型装载机更新速度将越来越快。
（2）根据各生产厂家的实际情况，重新进行总体设计，优化各项性能指标，强化结构件的强度及刚度，使整机可靠性得到大步提高。
（3）细化系统结构。如动力系统的减振、散热系统的结构优化、工作装置的性能指标优化及各铰点的防尘、工业造型设计等。
（4）利用电子技术及负荷传感技术来实现变速箱的自动换挡及液压变量系统的应用，提高效率、节约能源、降低装载机作业成本。
（5）提高安全性、舒适性。驾驶室逐步具备FOPS&ROPS功能，驾驶室内环境将向汽车方向靠拢，方向盘、座椅、各操纵手柄都能调节，使操作者处于最佳位置工作。
（6）降低噪声和排放，强化环保指标。随着人们环保意识的增强，降低装载机噪声和排放的工作已迫在眉捷，许多大城市已经制定机动车的噪声和排放标准，工程建设机械若不符合排放标准，将要限制在该地区的销售。
（7）广泛利用新材料、新工艺、新技术，特别是机、电、液一体化技术，提高产品的寿命和可靠性。
（8）最大限度地简化维修尽量减少保养次数和维修时间，增大维修空间，普遍采用电子监视及监控技术，进一步改善故障诊断系统，提供司机排除问题的方法。
装载机的发展
发展行业——中国装载机行业经过近50年的发展，特别是近10来年的超高速发展，产品技术质量已经有了很大的提高，与世界先进水平的差距已越来越小，已得到世界市场、包括最苛刻的欧美市场的广泛认可。据《2013-2017年中国装载机行业产销需求与投资预测分析报告》数据显示，2011年，我国装载机行业累计销售装载机19210台，同比增长14.81%。其中，国内市场销售装载机173271台，同比增长10.80%;累计出口装载机18829台，同比增长72.25%，出口增幅远高于国内销量增幅。2011年前三季度我国华东地区和华北地区的装载机需求较大，其中华东地区装载机的销量占全国销量的21.7%，华北地区为19.0%;分产品来看，2011年前三季度5T产品的市场占有率最大，为66.78%，份额较2010年下降2.88个百分点，其次是3T产品，市场占有率达到22.57%，份额较2010年上升2个百分点。据前瞻网统计“十二五”期间我国社会固定资产投资仍将保持较高的增长速度，增长率将在20%左右，国家将进一步加大保障性住房建设、水利工程建设、海洋建设工程、铁路、公路、城镇公共交通和基础设施、电力、输气工程、输电工程建设。预计到2015年，我国装载机行业销售量将达到30万台，其中出口将达到4万台，我国装载机行业前景看好。
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