裝載機(jī)結(jié)構(gòu)原理簡介

1、裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)原理裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)原理-制動(dòng)系統(tǒng)      目前國產(chǎn)zl50型機(jī)主導(dǎo)產(chǎn)品的制動(dòng)系統(tǒng)多數(shù)為帶緊急制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)，柳工第二代產(chǎn)品zl50c的制動(dòng)系統(tǒng)為這種系統(tǒng)的典型代表。圖13為柳工zl50c型機(jī)制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)具有行車制動(dòng)、停車制動(dòng)及國際流的緊急制動(dòng)系統(tǒng)。停車制動(dòng)與緊急制動(dòng)共用，因緊急制動(dòng)具有4種功能：（1）停車制動(dòng)；（2）起步時(shí)保護(hù)制動(dòng)作用。氣壓未達(dá)到允許起步氣壓時(shí)，停車制動(dòng)起作用，且掛下不擋；（3）行車時(shí)氣路發(fā)生故障起安全保護(hù)制動(dòng)作用。當(dāng)制動(dòng)系統(tǒng)氣路出了故障。降到允許行車氣壓時(shí)，緊急制動(dòng)會(huì)自動(dòng)剎車，同時(shí)變速器會(huì)自動(dòng)掛空擋；（4）緊鈀制

2、動(dòng)。當(dāng)行車制動(dòng)出了故障時(shí)可選用該系統(tǒng)實(shí)施緊急制動(dòng)，而代替行車制動(dòng)起作用。這也是緊急制動(dòng)名稱的由來。因此，具有緊急制動(dòng)系統(tǒng)的柳工zl50c型機(jī)制動(dòng)安全可靠性是最好。成工目前的zl50b型機(jī)、徐裝的zl50e型機(jī)都采用了這樣的制動(dòng)系統(tǒng)。稍有不同的是成工與徐裝的在空氣罐與緊急和停車制動(dòng)閥之間加有快放閥。柳工以前的zl50型機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)中也有快放閥，實(shí)踐證明無必要，柳工將該閥取消了。還有一點(diǎn)不同的是成工的行車制動(dòng)是雙踏板，柳工及徐裝的均為單踏板。另外徐裝的緊急和停車制動(dòng)控制閥為電磁閥，柳工與成工的均為氣閥。    如圖14所示，目前還有部位產(chǎn)品的制動(dòng)系統(tǒng)為雙管路行車制動(dòng)。該

3、系統(tǒng)與圖13所示的系統(tǒng)相比，其行車制動(dòng)部分從空氣罐開始多了一路，結(jié)構(gòu)元件組成基本上差不多。該系統(tǒng)沒有緊急制動(dòng)部分，但有手柄帶軟軸直接操縱停車制動(dòng)器的停車制動(dòng)。這種制動(dòng)系統(tǒng)比普通的不帶緊急制動(dòng)的單管路制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)可靠性、安全性要高，但比帶緊急制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)差一些。因此，今后帶緊急制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用會(huì)更加廣泛。目前，山工的zl500d型機(jī)、常林的zlm50e型機(jī)都是用的這種系統(tǒng)。山工的雙管路制動(dòng)閥為雙腔并聯(lián)式，常林的為雙腔串聯(lián)式。另外，山工的在圖中的序號(hào)10不是批三通接頭。而是采用的雙回路保險(xiǎn)閥，這樣的雙管路體現(xiàn)得更充分。    目前，還有較少的產(chǎn)品如廈工、龍工的zl

4、50c-ii型機(jī)保持原zl50的單管路行車制動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)完全同圖13中除緊急和停車制動(dòng)以外的部分。惟一不同是制動(dòng)閥3去變速操縱閥（虛線長方塊部分）切斷離合器的管路中增設(shè)有制動(dòng)選擇閥，可用該閥對制動(dòng)時(shí)切斷與不切斷離合器進(jìn)行選擇。從理論上說，該系統(tǒng)不如前兩種制動(dòng)系統(tǒng)安全可靠性高。     目前，柳工的第三代產(chǎn)品zl50g型機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)了全液壓制動(dòng)系統(tǒng)。這種制動(dòng)系統(tǒng)也可帶緊急制動(dòng)，它沒有氣路系統(tǒng)，全部用液壓油，特別是與內(nèi)藏濕式多片式制動(dòng)器配合使用，顯示出極大的優(yōu)越性，在某種程度上代表了今后制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展方向。cat的950g型機(jī)、小松的wa380-3型機(jī)都采用

5、的全液壓制動(dòng)系統(tǒng)。裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)原理-工作液壓系統(tǒng)      目前我國輪式裝載機(jī)的工作液壓系統(tǒng)已發(fā)展到采用小閥操縱大閥的先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)。但目前用得最多的仍是機(jī)械式的輪軸操縱工作液壓系統(tǒng)。圖9所示為柳工zl50c型裝載的輪軸操縱工作液壓系統(tǒng)。該系統(tǒng)由轉(zhuǎn)斗缸1、動(dòng)臂缸2、分配閥3、操縱桿7、工作泵8、軟軸10等主要零部件組成。     該系統(tǒng)分配閥內(nèi)帶有控制系統(tǒng)最高壓力的主安全閥，另外在分配閥的下面通轉(zhuǎn)斗缸大小腔分別帶有一個(gè)雙作用安全閥（圖中未畫出）。其作用是在工作裝置運(yùn)動(dòng)過程中，轉(zhuǎn)斗缸發(fā)生干涉時(shí)間起卸壓力及補(bǔ)壓作用。

6、兩根操縱桿7通過兩根軟軸10直接操縱分配閥的轉(zhuǎn)斗閥及動(dòng)臂閥，使定量齒輪工作泵8的壓力油進(jìn)入轉(zhuǎn)斗缸或動(dòng)臂缸，使工作裝置完成作業(yè)運(yùn)動(dòng)。圖10a為該系統(tǒng)的工作原理圖。     該系統(tǒng)具有典型性及普遍性。表1中所列的9種主要zl50型裝載機(jī)基本上都是這樣的系統(tǒng)。各個(gè)不同企業(yè)的產(chǎn)品也有一些小的差別主要差別有2點(diǎn)：（1）泵的排量稍有不同；（2）柳工的雙作用安全閥在分配閥的外邊，與分栩閥為分體式。而廈工、龍和徐裝在分配閥的外邊，與分配閥為分體式。而廈工、龍工和徐裝等的雙作用安全閥在分配閥內(nèi)部，與分配閥為一整體。圖10b為該工作液壓系統(tǒng)原理圖。  &

7、#160;  工作液壓系統(tǒng)目前已開始普遍采用先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)。國產(chǎn)的第二代產(chǎn)品，比如柳工的zl50c型、成工的zl50b型早已采用了先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)。由于先導(dǎo)閥及與先導(dǎo)閥相匹配的分配閥國內(nèi)配套一直不成熟，少量裝機(jī)采購cat件，由于價(jià)格昂貴，只能用于少量進(jìn)口機(jī)型上，國內(nèi)市場無法推廣。最近幾年來，由于國內(nèi)配套企業(yè)消化研制引進(jìn)cat技術(shù)成功，價(jià)格合適，因此已開始批量推向市場。常林的zlm50e-3型已大部分裝配先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)，柳工、徐裝、山工、成工等相應(yīng)產(chǎn)品也批量裝配先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)。特別是柳工、徐裝等企業(yè)的第三代zl50型產(chǎn)品，基本上以先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)為主。先導(dǎo)操縱可實(shí)現(xiàn)單桿操縱，且手

8、柄操縱力及行程比機(jī)械式操縱小得多，大大降低了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大增加了操縱舒適性，從而也就大大提高了作業(yè)效率。圖11以柳工zl50g型先導(dǎo)工作液壓系統(tǒng)為例，展示了該系統(tǒng)的基本組成情況。圖12為該系統(tǒng)的原理圖。系統(tǒng)中有個(gè)組合閥，它是由壓力選擇和溢流閥組合而成的一個(gè)整體閥。主要是通過該閥供給先導(dǎo)閥及轉(zhuǎn)向器的所需的先導(dǎo)壓力油。圖中供轉(zhuǎn)向器的為4.0mpa ，供先導(dǎo)閥的為3.5mpa。還有一路由動(dòng)臂缸大腔通至壓力選擇閥。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)熄火后，可操縱先導(dǎo)閥利用動(dòng)臂缸大腔的壓力油來使在任意位置的鏟斗下降到地面。     圖中組合閥的進(jìn)油由充油閥的n口來，這是柳工zl50

9、g型該系統(tǒng)設(shè)置有供全液壓制動(dòng)用的充油閥。如果系統(tǒng)中沒有充油閥，組合閥的進(jìn)油可直接由先導(dǎo)泵提供。     cat950g型、小松wa380-3型也是采用的先導(dǎo)工作液壓泵，但他們現(xiàn)在已采用電液比例先導(dǎo)閥，便于實(shí)現(xiàn)更為先進(jìn)的微電腦集成控制。圖1    圖1為我國目前最具代表性的第二代zl50型輪式裝載機(jī)的總體結(jié)構(gòu)圖。它主要由柴油機(jī)系統(tǒng)1、傳統(tǒng)系統(tǒng)2、防滾翻及落物保護(hù)裝置3、駕駛室4、空調(diào)系統(tǒng)5、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)6、液壓系統(tǒng)7、車架8、工作裝置9、制動(dòng)系統(tǒng)10、電氣儀表系統(tǒng)11、復(fù)蓋件12、操縱系統(tǒng)13等13個(gè)部分及系統(tǒng)組成。 &

10、#160;  空調(diào)系統(tǒng)及防滾翻與落物保護(hù)裝置是第一代沒有的，是第二產(chǎn)品新增加的，主要是增加安全舒適性。其它部件如轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)、駕駛室、工作裝置、車架等也有重大變化，在第一代的基礎(chǔ)上采用了十多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)及選進(jìn)結(jié)構(gòu)。因此，第二代與第一代相比在可靠性、安全舒適性、作業(yè)效率等都有相當(dāng)大的提高，同時(shí)外觀造型也美觀得多。    傳動(dòng)系統(tǒng)圖2    圖2所示，為我國當(dāng)前典型的輪式裝載機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由變速器（也叫變矩器變速箱總成）3、驅(qū)動(dòng)橋8、傳動(dòng)軸5等組成。    （1）變速器 

11、0;  變速器2由液力變矩器3及變速箱4兩部分組成。圖示變矩器的一端與柴油機(jī)1、另一端與變速箱4直接相連這樣結(jié)構(gòu)緊湊、連接可靠，是目前國內(nèi)外輪式裝載機(jī)用得最多、最普遍的一種連接方式。其它還有變速器為一整體與柴油機(jī)分置，或變矩器與柴油機(jī)直接相連而與變速箱分置，之間用傳動(dòng)軸連接。目前山工的zl50d型、常林的zlm50e型就是變矩器包括分動(dòng)箱直接與柴油機(jī)相連，與變速箱分置，用傳動(dòng)軸相連的結(jié)構(gòu)型式。圖3    圖3有柳工zl50c型變速器結(jié)構(gòu)圖。該變速器為雙渦輪液力變矩器加行星式動(dòng)力換擋變速箱組成。 該變速箱有一個(gè)前進(jìn)、一個(gè)后退兩個(gè)行星排，加上一個(gè)直接擋（ii

12、擋），共兩前進(jìn)、一后退三個(gè)擋。結(jié)構(gòu)簡單、擋位少，完全實(shí)現(xiàn)了單桿操縱。變矩器有兩個(gè)渦輪，二渦輪直接傳給變速箱輸入軸（齒輪），為各擋輕載變速狀態(tài)。一渦輪是通過超越離合器才傳給變速箱輸入軸，當(dāng)各相應(yīng)擋扭矩加大，速度降低到超越離合器結(jié)合時(shí)，兩個(gè)渦輪同時(shí)參加工作，為相應(yīng)擋的低速大扭矩狀態(tài)，這一切都是由超越離合器通過速度的高低自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。實(shí)際上該變速器有4個(gè)前進(jìn)擋，2個(gè)后退擋，因每個(gè)擋都有一個(gè)高低速自動(dòng)換擋。因此該變速器這方面顯示出了它的優(yōu)點(diǎn)，比普通多擋多桿操縱的變速器操縱性能要好。但它也有一個(gè)很主要的缺點(diǎn)，雙渦輪變矩器比簡單三元件變矩器效率低，功率損失大。目前這種定軸式變速箱還未采用電子技術(shù)，因此都為普

13、通的多桿操縱。cat950b型、小松的wa380-3型均為四進(jìn)四退變速器，單桿電液換擋或電腦集成控制。變矩器均為三元件簡單式，變速箱cat為多排行星式，小松為定軸式。    目前第三代產(chǎn)品，比如柳工的zl50g型，采用“zf”公司生產(chǎn)的由三元件變矩器與四擋前進(jìn)三擋后退的定軸式變速箱組成的變速器。三元件變矩器效率高，采用微電腦半自動(dòng)控制的單手柄電液換擋，且作業(yè)時(shí)增設(shè)了i、ii擋快速切換按鈕（kd按鈕）。每個(gè)作業(yè)循環(huán)只需前后撥動(dòng)一次手柄及按一次kd按鈕，簡便、快捷、操縱舒適省力，從而大大提高了作業(yè)效率。該產(chǎn)品選進(jìn)就在于它的變速操縱系統(tǒng)。  

14、0; （2）驅(qū)動(dòng)橋    驅(qū)動(dòng)橋8由前橋10、后橋9組成（圖2）。由于裝載機(jī)需要大的牽引力，因此現(xiàn)代輪式裝載機(jī)前后橋均為驅(qū)動(dòng)橋。前橋直接固定在前車架上，后橋?yàn)閿[動(dòng)橋，通過副車架與后車架相連?，F(xiàn)代輪式裝載機(jī)基本上都采用鉸接式轉(zhuǎn)向，因此前后驅(qū)動(dòng)橋除主傳動(dòng)螺旋錐齒輪中的旋向不同外，其它件全部通用。第三代出現(xiàn)了后橋中心擺動(dòng)式，不再用副車架，而用擺動(dòng)架與后車架相連，出現(xiàn)了后橋殼體與主傳動(dòng)托架和前橋不通用、其余件仍然與前橋完全通用。    我國目前輪式裝載機(jī)的驅(qū)動(dòng)橋基本上都是采用整體橋殼，全浮式半軸，具有主傳動(dòng)及輪邊兩級(jí)減速的驅(qū)動(dòng)橋。主傳動(dòng)一般都

15、采用一級(jí)螺旋錐齒輪減速，輪邊一般都采用行星式輪邊減速。圖4    圖4為柳工zl50c驅(qū)動(dòng)橋，其結(jié)構(gòu)具有普遍代表性。前面表1中所列的國內(nèi)8個(gè)產(chǎn)品的驅(qū)動(dòng)橋全都是這種結(jié)構(gòu)型式。    目前第三代zl50型輪式裝載機(jī)驅(qū)動(dòng)橋出現(xiàn)了帶內(nèi)藏濕式多片式制去路器械及防滑差速器的驅(qū)動(dòng)橋，改善了制動(dòng)性能和惡劣作業(yè)條件下的通過性能及作業(yè)性能，柳工第三代產(chǎn)品zl50g型所用的“zf”ap400驅(qū)動(dòng)橋就是這種驅(qū)動(dòng)橋。“zf”ap400型驅(qū)動(dòng)橋殼為整體式，內(nèi)藏濕式多片式制動(dòng)器在橋內(nèi)部輪邊減速器的內(nèi)側(cè)。還有一種橋殼為三節(jié)式，輪邊減速器及內(nèi)藏濕式多片式制動(dòng)器都集中在

16、橋的中部，緊靠主傳動(dòng)的兩邊。這種結(jié)構(gòu)性能好，但制造難度較大，cat的950b型，小松的wa380-3型驅(qū)動(dòng)橋都是這樣的結(jié)構(gòu)。還有一種與“zf”的ap400型驅(qū)動(dòng)橋差不多，惟一不同的是內(nèi)藏濕式多片式制動(dòng)器在輪邊減速器的外側(cè)，這種結(jié)構(gòu)不大好，并不多見。    （3）傳動(dòng)軸    傳動(dòng)軸基本上由汽車傳動(dòng)軸演變而來。我國第一代zl50型六載機(jī)傳動(dòng)軸基本上由“解放牌”、“東風(fēng)牌”汽車傳動(dòng)軸改裝而成。目前仍有很大一部分zl50型輪式裝載機(jī)，包括廈工、龍工的zl50c-ii等都仍然用“東風(fēng)牌”改裝的傳動(dòng)軸。以柳工zl50c型為首的第二代產(chǎn)品，由于力

17、量加大，扭矩加大，這種傳動(dòng)軸可靠性很不適應(yīng)，改用由重型汽車傳動(dòng)軸經(jīng)專門設(shè)計(jì)為輪式裝載機(jī)專用傳動(dòng)軸，承載能力比“東風(fēng)”、“解放”傳動(dòng)軸高一倍以上，可靠性大大提高，除柳工zl50c型以外，已較為普遍地應(yīng)用在第二代甚至第三代zl50型輪式裝載機(jī)產(chǎn)品上。裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)原理-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)    目前我國輪式裝載機(jī)已普遍采用全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。zl50型輪式裝載機(jī)由于重量較大，為使操縱輕便，一般都采用全液壓流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。柳工zl50c型用的全液壓流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是全行業(yè)使用這一系統(tǒng)最早也最成功的。圖5    圖5為柳工zl50c型流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示

18、意圖。操縱方向盤6，打開全液壓轉(zhuǎn)向器3，通過全液壓轉(zhuǎn)向器的先導(dǎo)、小流量去操縱流量放大閥2的閥桿左右移動(dòng)，使轉(zhuǎn)向泵8的大流量通過流量放大閥進(jìn)入左右轉(zhuǎn)向缸，使裝載機(jī)完成左右轉(zhuǎn)向，這就叫流量放大轉(zhuǎn)向。駕駛員操縱一個(gè)排量很小只有125ml的全液壓轉(zhuǎn)向器，因此操縱力很小，轉(zhuǎn)向十分輕便靈活，且安全可靠。進(jìn)入轉(zhuǎn)向器的先導(dǎo)油來自流量放大閥進(jìn)油道，通過減壓閥7減壓后進(jìn)入轉(zhuǎn)向器3。這樣省掉了一個(gè)先導(dǎo)油泵。使結(jié)構(gòu)簡化，且降低了成本。圖6    圖6為該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理圖。該系統(tǒng)還增設(shè)了液壓油散熱器，使系統(tǒng)油溫下降了10度，對系統(tǒng)元件及密封件大有好處。   

19、未出現(xiàn)全液壓向以前，我國第一代zl50型裝載機(jī)全都采用螺桿螺母循環(huán)球式直接帶動(dòng)轉(zhuǎn)向閥的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并設(shè)有帶隨動(dòng)桿的機(jī)械反饋。該系統(tǒng)與全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，轉(zhuǎn)向力及油壓壓力損失都較大，且可靠性也相對差一些。因此目前已基本上被全液壓轉(zhuǎn)向所取代，前面表1中所談到的8個(gè)主要zl50型產(chǎn)品中，全都采了全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。但這8個(gè)全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)又分幾種不同的情況。成工的zl50b型與柳工的zl50c型全液壓流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相同。廈工、龍工的zl50c-ii型采用了優(yōu)先流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，廈工的增加了卸荷閥，可減少泵的排量及降低系統(tǒng)油壓的壓力損。圖7    圖7為廈工zl50c-i

20、i型機(jī)械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理圖。其它幾家如徐裝的zl50e型、山工的zl50d型、常林的zlm50e型等均采了普通全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，直接用1000排量的大排量轉(zhuǎn)向器轉(zhuǎn)向，轉(zhuǎn)向泵采用63或80排量的cbg型齒輪泵，使轉(zhuǎn)向流量穩(wěn)定，在泵與轉(zhuǎn)向器之間裝有fld-60h型單穩(wěn)閥。圖8圖8為該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的原理圖。    用大排量轉(zhuǎn)向器的普通全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，比螺桿螺母循環(huán)球式性能要好，但轉(zhuǎn)向器體積大，仍然不如帶流量放大閥的系統(tǒng)優(yōu)越，因此目前已逐步被淘汰。出現(xiàn)了一種新的同軸流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。用小排量全液壓轉(zhuǎn)向器，經(jīng)過特殊改進(jìn)設(shè)計(jì)，可起到放大器的作用。這種系統(tǒng)既起到全液壓流量放大系統(tǒng)的作用，又減少了一個(gè)流量放大閥，性能優(yōu)越，結(jié)構(gòu)簡單，成本低。目前因同軸流量放大器還存在一些有待解決的問題，因此還未廣泛采用。但從發(fā)展方向看，今后這種同軸流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（可帶可不帶優(yōu)先系統(tǒng)）有可能取代其它的全液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。    cat950g型裝載機(jī)為變量全液壓負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，是一個(gè)節(jié)能型轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)。國內(nèi)目前因負(fù)荷傳感液壓元件還未廣泛推向市場，因此負(fù)荷傳感轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)還未實(shí)性地應(yīng)用。小松的wa380-3型機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為全液壓優(yōu)先流量放大轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。  工作液壓系統(tǒng)目前已開始普遍采用先導(dǎo)