土方施工機(jī)械之裝載機(jī)

./裝載機(jī)一、裝載機(jī)的用途、分類與編號裝載機(jī)是一種用途十分廣泛的工程機(jī)械,它可以用來鏟裝、搬運(yùn)、卸載、平整散狀物料,也可以對巖石、硬土等進(jìn)行輕度的鏟掘工作,如果換裝相應(yīng)的工作裝置,還可以進(jìn)行推土、起重、裝卸木料及鋼管等。因此,它被廣泛應(yīng)用于建筑、公路、鐵路、國防等工程中,對加快工程建設(shè)速度、減輕勞動強(qiáng)度、提高工程質(zhì)量、降低工程成本具有重要作用。常用單斗裝載機(jī)的分類、特點(diǎn)及適用圍如表2-2-1所示。單斗裝載機(jī)的分類、特點(diǎn)及適用圍表2-2-1分類型式分類特點(diǎn)及適用圍按發(fā)動機(jī)功率分小型功率小于74kW中型功率74～147kW大型功率147～515kW特大型功率大于515kW按傳動方式分機(jī)械傳動式結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低、使用維修較容易；傳動系沖擊振動大,功率利用差。僅小型裝載機(jī)采用液力機(jī)械傳動式傳動系沖擊振動小、傳動件壽命長、車速隨外載荷自動調(diào)節(jié)、操作方便、減少司機(jī)疲勞。大中型裝載機(jī)多采用液壓傳動式可無級調(diào)速、操作簡單；啟動性差、液壓元件壽命較短。僅小型裝載機(jī)采用電傳動式可無級調(diào)速、工作可靠、維修簡單；設(shè)備質(zhì)量大、費(fèi)用高。大型裝載機(jī)采用單斗裝載機(jī)的分類、特點(diǎn)及適用圍續(xù)表2-2-1分類型式分類特點(diǎn)及適用圍按行走裝置分輪胎式裝載機(jī)質(zhì)量輕、速度快、機(jī)動靈活、效率高、不易損壞路面；接地比壓大、通過性差、穩(wěn)定性差、對場地和物料塊度有一定要求。應(yīng)用圍廣泛〔1鉸接式車架裝載機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑小、縱向穩(wěn)定性好,生產(chǎn)率高,不但適用路面,而且可用于井下物料的裝載運(yùn)輸作業(yè)〔2整體式車架裝載機(jī)車架是一個整體,轉(zhuǎn)向方式有后輪轉(zhuǎn)向、全輪轉(zhuǎn)向、前輪轉(zhuǎn)向及差速轉(zhuǎn)向。僅小型全液壓驅(qū)動和大型電動裝載機(jī)采用履帶式裝載機(jī)接地比壓小、通過性好、重心低、穩(wěn)定性好、附著性能好、牽引力大、單位插入力大；速度低、機(jī)動靈活性差、制造成本高、行走時易損路面、轉(zhuǎn)移場地時需拖運(yùn)。用在工程量大,作業(yè)點(diǎn)集中,路面條件差的場合按裝卸方式分前卸式前端鏟裝卸載,結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、視野好。適用于各種作業(yè)場地,應(yīng)用廣回轉(zhuǎn)式工作裝置安裝在可回轉(zhuǎn)90°～360°的轉(zhuǎn)臺上,側(cè)面卸載故無需調(diào)頭,作業(yè)效率高；結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量大、成本高、側(cè)穩(wěn)性差。適用于狹窄的場地作業(yè)后卸式前端裝料,向后端卸料,作業(yè)效率高；作業(yè)安全性差,應(yīng)用不廣國產(chǎn)裝載機(jī)的型號用字母Z表示,第二個字母L代表輪胎式裝載機(jī),無L代表履帶式裝載機(jī),Z或L后面的數(shù)字代表額定載重量。例：ZL50型裝載機(jī),表示額定載重量為5t的輪胎式裝載機(jī)。二、裝載機(jī)的構(gòu)造與工作原理裝載機(jī)一般由車架、動力裝置、工作裝置、傳動系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和操縱系統(tǒng)組成,圖2-2-1所示為輪胎式裝載機(jī)的總體構(gòu)造示意圖。圖2-2-1輪胎式裝載機(jī)總體構(gòu)造1-發(fā)動機(jī)；2-液力變矩器；3-駕駛室；4-操縱系統(tǒng)；5-動臂油缸；6-轉(zhuǎn)斗油缸；7-動臂；8-搖臂；9-連桿；10-鏟斗；11-前驅(qū)動橋；12-傳動軸；13-轉(zhuǎn)向油缸；14-變速箱；15-后驅(qū)動橋；16-車架發(fā)動機(jī)1的動力經(jīng)液力變矩器2傳給變速箱14,再由變速箱把動力經(jīng)傳動軸12傳到前、后驅(qū)動橋11和15以驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。發(fā)動機(jī)動力還經(jīng)分動箱驅(qū)動液壓泵工作,為液壓系統(tǒng)提供動力。工作裝置〔圖2-2-2所示由動臂5、鏟斗1、連桿2、搖臂3、動臂油缸4和轉(zhuǎn)斗油缸6組成。動臂一端鉸接在車架上,另一端安裝有鏟斗1,動臂的升降由動臂油缸4的伸縮帶動,鏟斗的翻轉(zhuǎn)則由轉(zhuǎn)斗油缸6的伸縮通過連桿機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。裝載機(jī)鏟裝物料就是通過操縱系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)使動臂、轉(zhuǎn)斗油缸按一定順序和程度伸縮來實(shí)現(xiàn)的,當(dāng)然,裝載物料的過程中少不了整機(jī)的進(jìn)、退動作。圖2-2-2輪胎式裝載機(jī)工作裝置1-鏟斗；2-連桿；3-搖臂；4-動臂油缸；5-動臂；6-轉(zhuǎn)斗油缸鉸接轉(zhuǎn)向的裝載機(jī)〔圖2-2-1的車架由前、后兩車架組成〔如圖1-4-12所示,中間用鉸銷連接。轉(zhuǎn)向時,通過轉(zhuǎn)動方向盤使轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)向油缸13伸縮,前、后車架便繞鉸銷作相對轉(zhuǎn)動,以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。圖2-2-3輪胎式裝載機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖圖2-2-3輪胎式裝載機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)原理圖1-液壓泵；2、3-溢流閥；4、5-換向閥；6-動臂油缸；7-轉(zhuǎn)斗油缸裝載機(jī)液壓系統(tǒng)包括工作裝置液壓控制系統(tǒng)和液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)兩部分。下面以ZL50裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)為例進(jìn)行分析。ZL50裝載機(jī)工作裝置液壓控制系統(tǒng)如圖2-2-3所示。發(fā)動機(jī)驅(qū)動液壓泵1,液壓泵輸出的高壓油通向換向閥4控制轉(zhuǎn)斗油缸7和換向閥5控制動臂油缸6。圖示位置為兩閥都處在中位,壓力油通過兩換向閥后直接流回油箱。換向閥4為三位六通閥,它可控制鏟斗后傾、固定和前傾三個動作。換向閥5為四位六通閥,它控制動臂上升、固定、下降和浮動四個動作。動臂的浮動位置是裝載機(jī)在作業(yè)時,由工作裝置的自重支于地面,鏟料時隨著地形的高低而浮動。這兩個換向閥之間采用順序回路組合,即兩個閥只能單獨(dú)動作而不能同時動作,保證液壓缸推力大,以利于鏟掘。圖2-2-4輪胎式裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓原理圖1-轉(zhuǎn)向油缸；2-流量放大閥；3-濾油器；4-散熱器；圖2-2-4輪胎式裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)液壓原理圖1-轉(zhuǎn)向油缸；2-流量放大閥；3-濾油器；4-散熱器；5-轉(zhuǎn)向泵；6-減壓閥；7-全液壓轉(zhuǎn)向器ZL50裝載機(jī)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)如圖2-2-4所示。該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用流量放大系統(tǒng),油路由先導(dǎo)油路與主油路組成。所謂流量放大,是指通過全液壓轉(zhuǎn)向器和流量放大閥,可保證先導(dǎo)油路的流量變化與主油路中進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸的流量變化具有一定的比例關(guān)系,達(dá)到低壓小流量控制高壓大流量的目的。方向盤不轉(zhuǎn)動時,轉(zhuǎn)向器7兩出口關(guān)閉,流量放大閥2的主閥桿在復(fù)位彈簧作用下保持在中位,轉(zhuǎn)向泵5與轉(zhuǎn)向油缸1之間的油路被斷開,主油路的液壓油經(jīng)過流量控制閥直接回油箱。轉(zhuǎn)動方向盤時,轉(zhuǎn)向器7排出的油與方向盤的轉(zhuǎn)角成正比,先導(dǎo)油進(jìn)入流量放大閥后,通過主閥桿上的計(jì)量小孔控制主閥桿位移,即控制開口的大小,從而控制進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸1的流量。由于流量放大閥采用了壓力補(bǔ)償,使得進(jìn)出口的壓差基本上為一定值,因而進(jìn)入轉(zhuǎn)向油缸1的流量與負(fù)載無關(guān),而只與主閥桿上開口的大小有關(guān)。停止轉(zhuǎn)向后,主閥桿一端先導(dǎo)壓力油經(jīng)計(jì)量小孔卸壓,兩端油壓趨于平衡,在復(fù)位彈簧的作用下,主閥桿回復(fù)到中位,從而切斷到油缸的主油路。液壓操縱轉(zhuǎn)向操縱力小,駕駛員不易疲勞,動作迅速,有利于提高生產(chǎn)率。故在大中型的輪式機(jī)械中多采用液壓轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。三、裝載機(jī)的使用技術(shù)1．作業(yè)過程〔1鏟裝過程首先將鏟斗的斗口朝前,并平放到地面上〔圖2-2-5a,機(jī)械前進(jìn),鏟斗插入料堆,斗口裝滿物料。然后,將斗收起,使斗口朝上〔圖2-2-5b,完成鏟裝過程。〔2轉(zhuǎn)運(yùn)過程用動臂將斗升起〔圖2-2-5c,機(jī)械倒退,轉(zhuǎn)駛至卸料處?！?卸料過程先使鏟斗對準(zhǔn)停止在運(yùn)料車廂的上空,然后將斗向前傾翻,物料即卸入車廂〔圖2-2-5d。〔4返回過程將鏟斗翻轉(zhuǎn)成水平位置,機(jī)械駛至裝料處后,放下鏟斗,準(zhǔn)備再次鏟裝。圖2-2-5單斗裝載機(jī)的工作過程a鏟裝；b收斗；c升斗；d卸料2．鏟裝方法〔1鏟裝松散物料首先將鏟斗放在水平位置,并下放至與地面接觸,然后以一檔或二檔速度〔視物料性質(zhì)前進(jìn),使鏟斗斗齒插入料堆中。此后,邊前進(jìn)邊收斗,待鏟斗裝滿后,將動臂升到運(yùn)輸位置〔離地面約0.5m〔如圖2-2-6a所示,再駛離工作面。若鏟斗裝滿有困難,可操縱鏟斗上下顫動或稍舉動臂,如圖2-2-6b所示。圖2-2-6裝載機(jī)鏟裝松散物料a邊前進(jìn)邊收斗,裝滿后,舉升至運(yùn)輸位置；b操縱鏟斗上下顫動〔2鏟裝停機(jī)面以下物料鏟裝時應(yīng)先放下鏟斗并轉(zhuǎn)動,使其與地面成一定的鏟土角,然后前進(jìn),使鏟斗切入土,如圖2-2-7所示。切土深度一般保持在150～200mm左右,直至鏟斗裝滿。裝滿收斗后將鏟斗舉升到運(yùn)輸位置,再駛離工作面并運(yùn)至卸料處。鏟斗下切的鏟土角30〔隨土壤性質(zhì)而定。對于難鏟的土壤,可操縱動臂使鏟斗顫動,圖2-2-7裝載機(jī)鏟裝停機(jī)面以下土壤〔3裝載機(jī)鏟裝土丘鏟裝土丘時,可采用分層鏟裝法或分段鏟裝法。分層鏟裝時,裝載機(jī)向工作面前進(jìn),隨著鏟斗插入工作面,逐漸提升鏟斗,或者隨后收斗直到裝滿,或者裝滿后收斗,然后駛離工作面。開始作業(yè)前,應(yīng)使鏟斗稍稍前傾。這種方法由于插入不深,而且插入后有提升動作的配合,所以插入阻力小,作業(yè)比較平穩(wěn)。由于鏟裝面較長,可以得到較高的充滿系數(shù),如圖2-2-8所示。圖2-2-8裝載機(jī)分層鏟裝作業(yè)圖2-2-9裝載機(jī)分段鏟裝作業(yè)如果土壤較硬,也可采取分段鏟裝法,如圖2-2-9所示。這種方法的特點(diǎn)是鏟斗依次進(jìn)行插入動作和提升動作。作業(yè)過程是鏟斗稍稍前傾,從坡腳插入,待插進(jìn)一定深度后,提升鏟斗,當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低時,切斷行走動力,使發(fā)動機(jī)恢復(fù)轉(zhuǎn)速。在恢復(fù)轉(zhuǎn)速過程中,鏟斗將繼續(xù)上升并裝進(jìn)一部分土,轉(zhuǎn)速恢復(fù)后,接著進(jìn)行第二次插入,這樣逐段反復(fù),直至裝滿鏟斗或升到高出工作面為止。圖2-2-9裝載機(jī)分段鏟裝作業(yè)3．作業(yè)方式裝載機(jī)用作裝載設(shè)備,向自卸汽車進(jìn)行裝載工作時,其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)在很大程度上與其施工作業(yè)方式有關(guān),常用的施工作業(yè)方式有以下幾種〔圖2-2-10?！?"V"型作業(yè)法自卸汽車與工作面布置成50°～55°角,而裝載機(jī)的工作過程則根據(jù)本身結(jié)構(gòu)和形式的不同而有所不同。履帶式裝載機(jī)和整體車架后輪轉(zhuǎn)向的輪胎式裝載機(jī),采用這種作業(yè)方式時〔圖2-2-10a,裝載機(jī)裝滿鏟斗后,在倒車駛離工作面的過程中,調(diào)頭50°～55°,使裝載機(jī)垂直于自卸汽車,然后再向前駛向自卸汽車并卸載。卸載后,裝載機(jī)倒車駛離自卸汽車,然后,調(diào)頭駛向料堆,進(jìn)行下一個作業(yè)循環(huán)。帶有鉸接式車架的輪胎式裝載機(jī)在采用這種作業(yè)方式時,其工作過程略有不同。裝載機(jī)在工作面裝滿鏟斗后,可直線倒車后退3～5m,然后使前車架偏轉(zhuǎn)35°～45°,再前進(jìn)駛向自卸汽車進(jìn)行卸載〔圖2-2-10b。"V"型作業(yè)法,其工作循環(huán)時間短,在許多場合得到廣泛的應(yīng)用。〔2"I"型作業(yè)法自卸汽車平行于工作面適時地往復(fù)前進(jìn)和后退,而裝載機(jī)則穿梭地垂直于工作面作前進(jìn)和后退,所以亦稱之為穿梭作業(yè)法〔圖2-2-10c。裝載機(jī)裝滿鏟斗后,直線后退,在裝載機(jī)后退一定距離并把鏟斗舉升到卸載位置的過程中,自卸汽車后退到與裝載機(jī)相垂直的位置,裝載機(jī)向前駛向自卸汽車并進(jìn)行卸載。卸載后自卸汽車向前行駛一段距離,以保證裝載機(jī)可以自由地駛向工作面,進(jìn)行下一個作業(yè)循環(huán),直到自卸汽車裝滿為止。這種作業(yè)方式省去了裝載機(jī)的調(diào)頭時間,對于不易轉(zhuǎn)向的履帶式和整體車架式裝載機(jī)比較合適,但增加了自卸汽車前進(jìn)和后退的次數(shù),因此,采用這種作業(yè)方式,裝載機(jī)的作業(yè)循環(huán)時間,取決于裝載機(jī)和與其配合作業(yè)的自卸汽車司機(jī)的熟練程度?！?"L"型作業(yè)法自卸汽車垂直于工作面,裝載機(jī)裝滿物料后,倒退并調(diào)頭90°,然后向前駛向自卸汽車卸載,空載的裝載機(jī)后退并調(diào)頭90°,然后向前駛向料堆,進(jìn)行下一次的鏟裝作業(yè)〔圖2-2-10d。這種作業(yè)方式在運(yùn)距較短,而作業(yè)場地比較寬廣時,裝載機(jī)可同時與兩臺自卸汽車配合工作?！?"T"型作業(yè)法自卸汽車平行于工作面,但距離工作面較遠(yuǎn),裝載機(jī)裝滿物料后,倒退并調(diào)頭90°,然后再向相反方向調(diào)頭90°并駛向自卸汽車卸料〔圖2-2-10e。4．裝載機(jī)生產(chǎn)率的計(jì)算裝載機(jī)的生產(chǎn)率是指其在特定的條件下每小時所能裝卸或裝運(yùn)物料的重量。裝載機(jī)的生產(chǎn)率除取決于裝載機(jī)本身的技術(shù)性能〔如斗容大小、牽引力、作業(yè)速度等外,還與物料種類、作業(yè)方式、作業(yè)場地、運(yùn)輸距離、路面條件以及駕駛員的操縱熟練程度有密切關(guān)系。由于其施工作業(yè)大致可分為向自卸汽車裝載和本身裝運(yùn)兩種情況,因此,下面分別給出其生產(chǎn)率的計(jì)算公式?！?裝載生產(chǎn)率只在作業(yè)場地進(jìn)行裝卸,不擔(dān)負(fù)遠(yuǎn)距離的運(yùn)輸任務(wù)。這時裝載機(jī)的生產(chǎn)率按下式確定：式中：Q——裝載生產(chǎn)率,t/h；VH——額定斗容量,m3；r——物料重度,t/m3；KL——裝載機(jī)時間利用系數(shù),取KL=0.75～0.85；Km——鏟斗裝滿系數(shù)。它取決于所裝物料的種類和狀態(tài)、塊度、鏟斗的形狀、裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)和司機(jī)的熟練程度。.圖2-2-10裝載機(jī)作業(yè)方式.對于容易裝載的物料,如松散的或成堆的、不需鏟掘的、很易堆積在鏟斗中的普通土和砂,取Km=1.0～1.25；中等程度裝載的物料,如松散的或堆積的砂、砂壤土,或由山地直接鏟掘的松軟砂土,取Km=0.75～1.0；較困難裝載的物料,如難以裝滿鏟斗的硬粘質(zhì)土、粘土、凝固的礫質(zhì)土,取Km=0.65～0.75；對困難裝載的物料,如用爆破或松土機(jī)采掘的石塊、礫石,取Km=0.45～0.65。T——裝載機(jī)一個作業(yè)循環(huán)時間,s。它取決于作業(yè)方式和裝載物料的種類及其狀態(tài),包括裝載、卸載、往返、改變方向等所需全部時間。"I"型作業(yè)法：T=10+d+1.6x"V"型作業(yè)法：T=11+d+1.6x"L"型作業(yè)法：T=12+d+1.6x"T"型作業(yè)法：T=13+d+1.6x式中：d——考慮物料裝載難易程度的量,普通成堆的砂：d=0碎石〔20mm以下、砂、小砂礫：d=2碎石〔50mm以下、天然狀態(tài)的小砂礫、粘土：d=4x——距離,m。一般地,在初步計(jì)算時可取T=20s?！?裝運(yùn)生產(chǎn)率除了要在作業(yè)場地進(jìn)行鏟裝作業(yè)外,還要擔(dān)負(fù)轉(zhuǎn)運(yùn)至其它場地進(jìn)行卸載的任務(wù),其生產(chǎn)率可按下式計(jì)算：式中：Q——裝運(yùn)生產(chǎn)率,t/h；圖2-2-11平均行駛速度與運(yùn)距的關(guān)系硬路面：1-空載；2-滿載土路面：3-空載；4-滿載Tb圖2-2-11平均行駛速度與運(yùn)距的關(guān)系硬路面：1-空載；2-滿載土路面：3-空載；4-滿載Tb=T+Tr式中：Tr運(yùn)輸時間,s。它取決于車速和運(yùn)輸距離?？砂聪率接?jì)算：式中：S——裝載機(jī)運(yùn)輸距離,m；vm裝載機(jī)滿載平均行駛速度,km/h。它與運(yùn)輸距離、路面狀況有關(guān),可參考圖2-2-11選??；vo裝載機(jī)空載平均行駛速度,km/h,可參考圖2-2-11選取。圖2-2-12圖2-2-12S—Tb關(guān)系圖1-平坦的鋪砌路；2-平坦的硬土路；3-凹凸不平的土路；4-松軟的砂、礫石路、泥濘路其余參數(shù)同上。圖2-2-13圖2-2-13裝載機(jī)實(shí)際平均生產(chǎn)率與斗容的關(guān)系1-輪胎式；2-履帶式生產(chǎn)率Q〔m3·h-1選用裝載機(jī)時應(yīng)綜合考慮如下因素：〔1根據(jù)工作環(huán)境選用裝載機(jī)類型如果鏟裝路面很差〔多石碴、稀泥等,或者雖然鏟裝路面好,