滑移裝載機.doc

淺談滑移裝載機摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，滑移式裝載機的需求量日益增長，本文論述國內(nèi)外滑移式裝載機的發(fā)展概況，主要性能參數(shù)，主要用途和結(jié)構(gòu)特點。關(guān)鍵詞：滑移裝載機 多動能 液壓小型多功能工程機械的發(fā)展狀況小型多功能機械通常包括微型挖掘機、挖掘裝載機（俗稱兩頭忙）和滑移式裝載機，其共同的特點都是在一個小型的通用底盤上配置多種不同的工作裝置，以適應各種不同的作業(yè)要求。 多功能工程機械是世界工程機械市場的焦點。世界上幾乎所有大型工程機械廠家對小型多功能工程機械均有一定規(guī)模的批量生產(chǎn)，其中著名的如美國的CLACK、CATERPILLAR、CASE、德國的LIEBHERR、日本的KOMATSU、TOYOTA、前捷克的ZTS等?？ㄌ乇死展?997年財政年度報告中指出，當前小型多功能工程機械的市場總額已達36億美元，并且近年來以每年11%的速度增長。十年前全世界滑移式裝載機的產(chǎn)量就已達三萬多臺，約占當時裝載機總產(chǎn)量的五分之一，若按此推算，目前滑移式裝載機的總產(chǎn)量在六七萬臺左右，這與小松公司1998年度財政報告中認為全球多功能工程機械市場的年需求量約為二十萬臺的數(shù)字是相吻合的。反觀國內(nèi)小型多功能工程繼續(xù)的市場遠不及工業(yè)化國家，但隨著經(jīng)濟的發(fā)展，對該類產(chǎn)品的需求亦必將隨之增長。市場究竟有多大，見仁見智，難以定論。但目前我國國內(nèi)生產(chǎn)根本無法滿足國內(nèi)市場對滑移式裝載機的需求，更遑論如何打進國際市場。無疑在短期內(nèi)，國內(nèi)市場的需求大部分需要依靠進口。 我國生產(chǎn)滑移式裝載機的廠家寥若星辰。較早期的一家當推北京施工機械廠，在19771980年前后，該廠即自行開發(fā)、生產(chǎn)0.8噸級全液壓滑移式裝載機，前后三次改型，于1980年6月間推出ZLY80型，并逐步形成一定的生產(chǎn)規(guī)模。其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)近似于上世紀六七十年代即進入我國的“bobcat725”，采用的是獨特的串聯(lián)柱塞泵和鏈條傳動結(jié)構(gòu)。其次是徐工特工，該廠早在上世紀80年代初期，即已開發(fā)、生產(chǎn)基于鏈條傳動的“XM14”，隨后在80年代中葉，引進美國蓋爾公司的SL4610。另外還有泰安柴油機廠，于1993年引進前捷克的ZTS公司的UN060，隨后改型為ZLY10W。雖然在國內(nèi)滑移裝載機市場波瀾不驚，而在國外市場銷量卻非常大，僅在北美這種機型的銷量2003年就達到6.3萬臺，預計今年可達7萬臺。相信隨著我國經(jīng)濟的迅速崛起，多功能滑移裝載機在我國的市場一定會“柳暗花明又一村”。隨著全球經(jīng)濟一體化進程的加快，我國加入世貿(mào)組織以及我國西部大開發(fā)、西氣東輸、三峽工程、鐵路公路建設(shè)、水利水電建設(shè)及南水北調(diào)工程、電力建設(shè)、城市化改造、農(nóng)村的城鎮(zhèn)化建設(shè)等項目的開工建設(shè)，不但為大中型工程機械提供了廣闊的市場，同時也為小型工程機械提供了前所未有的發(fā)展機遇。具有遠見卓識的徐工集團敏銳地把握市場脈搏，審時度勢，于2002年5月率先在行業(yè)內(nèi)成立了專業(yè)生產(chǎn)小型工程機械的企業(yè)徐州徐工特種工程機械有限公司。該公司準確定位于小型多功能機械市場，采取生產(chǎn)一代、創(chuàng)新一代、研究一代、構(gòu)思一代的產(chǎn)品發(fā)展戰(zhàn)略，借助幾代人締造的“徐工”品牌，全力創(chuàng)建“服務(wù)型企業(yè)”，力爭成為國內(nèi)小型工程機械行業(yè)的領(lǐng)先者和國際小型工程機械市場的競爭參與者。小型多功能工程機械常用的三種底盤中，微型挖掘機的動力大多在20kW以下，整機質(zhì)量10003000kg、采用履帶行走機構(gòu)，行走速度不足5km/h，多用于農(nóng)場、園林等小規(guī)模的土方作業(yè)。由于其機型偏小，造價較高，目前在國內(nèi)尚難以普及；挖掘裝載機的動力多在3060kW機重較大，質(zhì)量約在50008000kg之間，挖掘能力較強,多采用輪式行走機構(gòu)，全輪驅(qū)動，利用轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋或鉸接轉(zhuǎn)向，車速較高，達20km/h以上，國外大量用于農(nóng)場、基建、道路維修等工程的土石方作業(yè)和大型施工現(xiàn)場的輔助性作業(yè)。該機型外形較大，靈活性較差，一般難以適應狹小場地的作業(yè)；滑移式裝載機亦稱多功能工程車，是一種利用兩側(cè)車輪線速度差而實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向的輪式通用底盤，采用輪式行走機構(gòu)，全輪驅(qū)動，滑移轉(zhuǎn)向，可于作業(yè)現(xiàn)場隨機快速更換或掛接各種工作裝置，以適應不同的工作環(huán)境和作業(yè)內(nèi)容?；剖窖b載機的動力一般為2050kW，主機質(zhì)量20004000kg，車速為1015km/h左右。其主要是用于作業(yè)場地狹小，地面起伏不平，作業(yè)內(nèi)容變換頻繁的場合，同時為大型工程機械施工機械輔助設(shè)備使用。 滑移裝載機結(jié)構(gòu)特點滑移式裝載機的主機泵系一臺前端式裝載機，無一例外地被設(shè)計為短軸距、短后懸，動臂支承點在車輛后上方。駕駛室位于兩側(cè)動臂間，司機須跨越工作裝置才能進入駕駛室內(nèi)。儀表盤分置司機左、右側(cè)或布置在前上方。發(fā)動機后置，縱向或橫向布置。不設(shè)前后橋，四個驅(qū)動輪各自獨立懸掛在傳動箱（車架）上。由于軸距短，各輪均為剛性懸掛，車輛高速行駛時，容易發(fā)生跳動。 除松土器可固定裝設(shè)在車輛后部以外，幾乎所有的工作裝置均系掛接在動臂前端。掛接方式一般有兩種形式，少數(shù)如反鏟挖掘裝置，直接掛接在動臂前端，而絕達多數(shù)的工作裝置則是公共快換裝置與動臂相接。至于掛接工作裝置的快換裝置的結(jié)構(gòu)形式，隨生產(chǎn)廠家而各異，各有千秋，難分高下。 主機動臂多采用箱形截面結(jié)構(gòu)，借以提高其扭轉(zhuǎn)剛度。為整機布置所限，動臂提升只能采用雙液壓缸的形式。轉(zhuǎn)斗液壓缸通常設(shè)置在動臂前端，為解決在動臂提升過程種的“鏟斗平移”問題，部分機型如ZLY10W采用四連桿結(jié)構(gòu)，以減少動臂提升過程中鏟斗的后翻角度，但卻有礙司機視野。即便如此，也依然無法實現(xiàn)動臂下降時的“鏟斗自動放平”。其原型機UNC060別出心裁在動臂后短裝設(shè)一對補償缸，使其與轉(zhuǎn)斗缸同向并聯(lián)，上述“鏟斗平移”和“鏟斗自動放平”的問題有所改善的同時，巧妙地利用鏟斗載荷力矩的作用，增大了動臂提升過程中的提升力?；剖窖b載機的工作裝置采用液壓傳動，其行走驅(qū)動系統(tǒng)，除極個別采用皮帶傳動或鏈條傳動的機型外，滑移式裝載機幾乎均采用全液壓方案，雙回路閉式系統(tǒng)、斜盤式雙向變量泵、斜軸式高速馬達。由于行走液壓回路封閉，車輛停車即制動，不須另設(shè)行車制動裝置，為消除由于車輛慣性力而產(chǎn)生的過大沖擊，液壓馬達進出處加設(shè)限壓閥。液壓件多是該回路的特色：兩個行走變量柱塞泵+補油泵，一個工作齒輪泵，部分機型還有先導操縱回路的低壓泵；bobcat采用發(fā)動機直接驅(qū)動串聯(lián)泵，將所有柱塞泵和齒輪泵串聯(lián)成一串，這種泵國內(nèi)尚不多見，維修、配套困難。ZTS則采用齒輪箱傳動，分別驅(qū)動各液壓泵，這種驅(qū)動方式除了可以采用單泵配套外，尚可利用不同的傳動，使各油泵在合適的轉(zhuǎn)速下運轉(zhuǎn)，以獲得較理想的系統(tǒng)匹配。ZTS在這個齒輪箱上加設(shè)了主離合器。用于發(fā)動機氣動時卸荷。 滑移式裝載機的傳動系統(tǒng)如何將左、右兩側(cè)高速馬達的扭矩傳遞給各驅(qū)動輪，通過輪邊一級圓柱傳動加一級鏈條傳動系“bobcat743”單側(cè)傳動結(jié)構(gòu)；還有的采用一級螺旋傘齒輪傳動加三級圓柱齒輪傳動系“ZTSUNC060”單側(cè)傳動結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)將馬達垂直放置，不必占用駕駛室空間。但螺旋傘齒輪的配套困難。 滑移式裝載機的主要用途滑移式裝載機最大的特點是整機外形尺寸小，且可實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向；可在作業(yè)現(xiàn)場隨機快速更換或掛接各種工作裝置。其用途主要有以下幾個方面。 （1）由于其最小轉(zhuǎn)向半徑尚不足同等級鉸接裝載機的一半，特別適用于如城市基礎(chǔ)設(shè)施、道路或建筑工地、廠房車間、倉庫、碼頭、輪船甲板甚至船艙內(nèi)等狹窄場地的作業(yè)。 （2）采用全輪驅(qū)動，不設(shè)輪間差速器有利于在起伏不平的場地上進行作業(yè)。 （3）于作業(yè)現(xiàn)場瞬息間即可更換或掛接不同的工作裝置，一般僅需數(shù)分鐘。從而可分別進行鏟運、堆垛、起重、挖掘、鉆孔、破碎、抓取、推扒，松土、開溝、道路清掃和路面壓實等作業(yè)。 （4）用于大型工程機械的后勤保障、場地清理及工程收尾等作業(yè)。（5）可以作為移動式泵站使用，為手持式液壓鎬等液壓機具提供動力源。 裝載機工作裝置分類及設(shè)計要求 裝載機工作裝置分類綜合國內(nèi)、外輪式裝載機的工作裝置的形式，主要有7種類型的連桿機構(gòu)。按工作機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)不同，可分為三桿、四桿、五桿、六桿和八桿連桿機構(gòu)。按輸入桿和輸出桿的轉(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機構(gòu)。（1）正轉(zhuǎn)八桿機構(gòu)此機構(gòu)在轉(zhuǎn)斗油缸大腔進油時轉(zhuǎn)斗鏟取，所以掘起力較大；各機構(gòu)尺寸配置合理時，鏟斗具有較好的舉升平動性能；連桿系統(tǒng)傳動比較大，鏟斗能獲得較大的卸載角和卸載速度，因此卸載干凈、速度快；由于傳動比大，還可適當減小連桿系統(tǒng)尺寸，因而司機視野得到改善，但是一定要“適當”，否則易使連桿系統(tǒng)陪力系數(shù)減少，影響掘起力發(fā)揮。正轉(zhuǎn)八桿機構(gòu)的主要缺點是機構(gòu)復雜，不易實現(xiàn)鏟斗自動放平。（2）轉(zhuǎn)斗油缸前置式正轉(zhuǎn)六桿機構(gòu)此機構(gòu)的轉(zhuǎn)斗油缸與鏟斗和搖臂直接連接，該工作機構(gòu)由兩個平行四桿機構(gòu)組成，它可使鏟斗具有很好的平動性能。它比八桿機構(gòu)簡單，司機視野較好，這種機構(gòu)的缺點是轉(zhuǎn)斗時油缸小腔進油，掘起力相對較小；連桿系統(tǒng)傳動比小，使得轉(zhuǎn)斗油缸活塞行程大，油缸加長，卸載速度不如八桿機構(gòu)；由于轉(zhuǎn)斗油缸前置，使工作機構(gòu)前懸增大，影響整機穩(wěn)定性和行駛的平穩(wěn)性；也不能實現(xiàn)鏟斗的自動放平。（3）轉(zhuǎn)斗油缸后置式正轉(zhuǎn)六桿機構(gòu)此種機構(gòu)與上述前置式油缸相比，前懸較大、傳動比較大、活塞行程較短；有可能將動臂、轉(zhuǎn)斗油缸、搖臂和連桿設(shè)計在同一平面內(nèi)，從而簡化了結(jié)構(gòu)，改善了動臂和鉸銷的受力狀態(tài)。缺點是轉(zhuǎn)斗油缸與車架的絞接點位置較高，影響司機視野；轉(zhuǎn)斗時油缸小腔進油，掘起力相對較小。為了增大掘起力，需提高液壓系統(tǒng)壓力或加大轉(zhuǎn)斗油缸直徑，這樣質(zhì)量會增大。（4）轉(zhuǎn)斗油缸后置式反轉(zhuǎn)六桿機構(gòu)這種機構(gòu)有如下優(yōu)點：a. 轉(zhuǎn)斗油缸大腔進油時轉(zhuǎn)斗，并且連桿系統(tǒng)的陪力系數(shù)能設(shè)計成較大值，所以可獲得較大的掘起力；b. 恰當?shù)剡x擇各構(gòu)件尺寸，不僅能得到良好地鏟斗平動性能，而且可以實現(xiàn)鏟斗的自動放平；c. 結(jié)構(gòu)十分緊湊，前懸小，司機視野性好。缺點是搖臂和連桿布置在鏟斗與前橋之間的狹窄空間，容易發(fā)生構(gòu)件相互干涉。（5）正轉(zhuǎn)四桿機構(gòu)它是7種連桿機構(gòu)最簡單的一種，容易保證四桿機構(gòu)實現(xiàn)鏟斗舉升平動，此機構(gòu)前懸較小。缺點是轉(zhuǎn)斗的油缸小腔進油，油缸輸出力較小，又因連桿系統(tǒng)陪力系數(shù)難以設(shè)計出較大值，所以轉(zhuǎn)斗油缸活塞行程大，油缸尺寸??；此外，在卸載時活塞桿易與斗底相碰，所以卸載角減小。為避免碰撞，需把斗底制造成凹形，因而即減少了斗容，又增加了制造困難，而且鏟斗也不能實現(xiàn)自動放平。（6）正轉(zhuǎn)五桿機構(gòu)為克服正轉(zhuǎn)四桿機構(gòu)卸載時活塞桿易與斗底相碰的缺點，在活塞桿與鏟斗之間增加一根短連桿，從而使正轉(zhuǎn)四桿機構(gòu)變成為正轉(zhuǎn)五桿機構(gòu)。當鏟斗翻轉(zhuǎn)鏟取物料時，短連桿與活塞桿在油缸拉力和鏟斗重力作用下成一直線，如同一桿；當鏟斗卸載時，短連桿能相對活塞桿運動，避免了活塞桿與斗底相碰。此機構(gòu)的其他缺點仍如正轉(zhuǎn)四桿機構(gòu)。（7）動臂可伸縮式三桿機構(gòu)它的最大特點是動臂可借助油缸1進行伸縮。這種機構(gòu)的鏟斗鏟入工況是靠動臂伸出實現(xiàn)的，它解決了靠機器行走插入易使輪胎嚴重磨損問題；卸載時可伸出動臂，以獲得較大的卸載高度和卸載距離；而運輸工況時可縮回動臂，以減少前懸，從而提高了行駛的穩(wěn)定性，這種結(jié)構(gòu)的缺點是不能實現(xiàn)鏟斗平動，也不能實現(xiàn)鏟斗自動放平，結(jié)構(gòu)也比較復雜。 工作裝置設(shè)計要求：根據(jù)輪式裝載機的作業(yè)特點，其工作裝置的設(shè)計應滿足以下要求。（1）鏟斗的運動軌跡符合作業(yè)要求，即滿足鏟掘裝載的要求，希望鏟掘力大，鏟斗易于裝滿物料，并要求在提升動臂的過程中，鏟斗中應保持接近平移的運動，以免斗中的物料撒落。（2）要滿足卸載距離和卸載高度的要求，并使動臂在任何位置都能卸凈物料。（3）在滿足作業(yè)要求前提下，工作裝置結(jié)構(gòu)簡單，自重輕，受力合理，強度高；（4）應保證駕駛員具有良好的工作條件，確保工作安全，視野良好，操作簡單，維修方便。 國內(nèi)外差距與開發(fā)要求由于我國的滑移裝載機起步晚，不論在產(chǎn)品品種、性能參數(shù)以及使用可靠性、售后服務(wù)等方面，與國外相比均存在著相當大的差距。表現(xiàn)在：國產(chǎn)的滑移裝載機的主要是配套件可靠性不如國外。存在可靠性問題的有：柴油機、液壓元件、液壓系統(tǒng)清潔度、傳動元件、電氣系統(tǒng)及電器元件、緊固技術(shù)與密封技術(shù)、輪胎及作業(yè)裝置等。挖掘裝載機產(chǎn)品性能差、可靠性低。除了近年從國外引進的一些產(chǎn)品，國內(nèi)的部分挖掘裝載機產(chǎn)品的性能還處在國際世紀年代水平，早期故障率較高，還不能完全滿足修筑公路的要求。滑移裝載機基礎(chǔ)部件質(zhì)量較差、配套件質(zhì)量不過硬。目前，國產(chǎn)發(fā)動機及液壓系統(tǒng)的缸、泵、閥等質(zhì)量已成