一、裝載機的基礎知識

（一）裝載機的用途

裝載機是在底盤的前方鉸裝以由動臂、連桿機構和裝載斗組成的工作裝置，在行進中鏟裝、運送、卸載和平整作業(yè)的自走式土方機械。若換裝相應的工作裝置，還可以進行推土、起重、裝卸木料及鋼管等作業(yè)，是一種用途十分廣泛的工程機械。

裝載機是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設工程的土石方施工機械，它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料，也可對礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級公路施工中，裝載機用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進行推運土壤、刮平地面和牽引其他機械等作業(yè)。由于裝載機具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕便等優(yōu)點，因此它成為工程建設中土石方施工的主要機種之一。

（二）裝載機的分類

1、按發(fā)動機功率分，可分為大中小型。發(fā)動機功率小于74千瓦(100馬力)，稱為小型裝載機。發(fā)動機功率為74～147千瓦(100～200馬力)，稱為中型裝載機。發(fā)動機功率為147～515千瓦(200～700馬力)，稱為大型裝載機。

2、按行走機構分，可分為輪胎式和履帶式兩種。輪胎式裝載機是以輪胎式專用底盤為基礎，配置工作裝置及其操縱系統(tǒng)而構成的。履帶式裝載機是以專用履帶底盤或工作拖拉機為基礎，裝上工作裝置及操縱系統(tǒng)而構成的。輪胎式裝載機的優(yōu)點是重量輕、速度快、機動靈活、效率高、行走時不破壞路面。特別是在工程量不大，作業(yè)點不集中，轉(zhuǎn)移較頻繁的情況下，生產(chǎn)率超過履帶式裝載機，在工程及農(nóng)田基本建設中被廣泛使用。

3、按車架結(jié)構型式及轉(zhuǎn)向方式分，可分為鉸接車架折腰轉(zhuǎn)向和整體車架偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向兩種。

4、按卸載方式分，可分為前卸式(裝載機在其前端鏟裝與卸載)和回轉(zhuǎn)式(裝載機的動臂安裝在轉(zhuǎn)臺上，工作時鏟斗在前端鏟裝，卸載時轉(zhuǎn)臺可相對車架轉(zhuǎn)過一定的角度)兩種。

（三）轉(zhuǎn)胎式裝載機

輪胎式裝載機總體布置 ZL系列是我國自行設計的輪胎式單斗裝載機，在ZL50的基礎上，設計發(fā)展了ZL100、ZL40、ZL30、ZL20裝載機系列產(chǎn)品，并在這個系列的基礎上發(fā)展了DZL50和DZL40型供地下礦坑和隧道施工用的地下裝載機變型產(chǎn)品。輪胎式單斗裝載機由發(fā)動機、傳動系統(tǒng)、行走部分、制動系統(tǒng)、工作裝置及液壓系統(tǒng)等組成，其中發(fā)動機，變矩器，變速箱，前、后驅(qū)動橋是組成裝載機的主要部件，簡稱四大件

1、發(fā)動機

輪胎式單斗裝載機發(fā)動機均采用柴油機。常用的柴油機有135系列柴油機，ZL50、ZL40型裝載機多用6135K型柴油機。小型輪式裝載機多采用95及105系列柴油機。

2、傳動系統(tǒng)

裝載機的傳動有機械傳動與液力機械傳動兩種方式。機械傳動結(jié)構簡單，但傳動系統(tǒng)扭振和沖擊載荷較大，影響使用壽命。液力機械傳動，能吸收沖擊載荷，提高使用壽命，自動適應外界阻力的變化，改善裝載機的使用性能。因此，大中型輪胎式裝載機多采用液力機械傳動。傳動系統(tǒng)采用雙渦輪變矩器、動力換檔行星變速箱，經(jīng)過前后傳動軸傳到前后驅(qū)動橋，再經(jīng)半軸和帶輪邊減速器驅(qū)動低壓輪胎。

變矩器上有三個泵，工作泵（供應舉升，翻斗壓力油）轉(zhuǎn)向泵（供應轉(zhuǎn)向壓力油）變速泵也稱行走泵（供 應變矩器，變速箱壓力油），有些機型轉(zhuǎn)向泵上還裝有先導泵（供應操縱閥先導壓力油）。

（1）雙渦輪變矩器 液力變矩器按布置在泵輪和導輪之間的渦輪數(shù)，分為單級和多級變矩器。單級變矩器結(jié)構簡單、效率高、工作可靠，但變矩系數(shù)K比多級變矩器小;多級變矩器雖然變矩系數(shù)較大，但結(jié)構復雜、效率低，故裝載機多采用單級變矩器。液力變矩器根據(jù)工作輪相互配合配合作用的數(shù)目，可分為單相、兩相和三相變矩器，在推土機一節(jié)中所述的單級三元件變矩器為單相變矩器。下面介紹的是輪式裝載機常用的雙渦輪單級兩相變矩器。這種結(jié)構形式的變矩器在小傳動比范圍內(nèi)具有較大的變矩器在小傳動比范圍內(nèi)具有較大的變矩系數(shù)和較高的效率。當裝載機在輕載高速時，變矩器只用二級渦輪工作，而在重載低速時，一、二級渦輪同時工作。這樣，變矩器本身在速度轉(zhuǎn)換時，相當于有兩檔速度，并隨外負荷自動變化，因此，可以減少變速箱的檔數(shù)，簡化變速箱結(jié)構。與其配套的動力換檔行星變速箱又有兩個前進檔，一個倒檔。

（2）動力換檔行星變速箱

變速箱有一體的（行星式）和分體的（定軸式）兩種。

行走油路：變速箱油底殼油，行走泵，一路進變矩器一路進檔位閥，變速箱離合器。

（3）驅(qū)動橋 輪胎式裝載機，為了充分利用其附著重量，以提供較大的牽引力，都采用全橋驅(qū)動。前后驅(qū)動橋之間一般都不裝橋間差速器，多在變速箱后裝設脫橋機構，作業(yè)時采用全橋驅(qū)動，高速行駛時利用操縱桿將一個驅(qū)動橋脫開，采用單橋驅(qū)動。

驅(qū)動：傳動軸，主差速器，輪邊減速器

由于裝載機作業(yè)速度低，所以驅(qū)動橋的減速比都比汽車、拖拉機大的多。為此，在輪胎式裝載機上都采用單級或雙級行星輪邊減速機構，用較小的結(jié)構尺寸得到較大的減速比。行星輪邊減速機構裝置在驅(qū)動橋輪轂內(nèi)，便于拆裝保養(yǎng)。為了保證在鏟裝作業(yè)時的穩(wěn)定性，裝載機因車速低一般不裝設彈性懸架，多采用將驅(qū)動橋和車架由縱向銷軸鉸接，使它能繞縱向銷軸相對車架上下擺動一定角度，擺角由限位塊限制。擺動橋一般布置在輪胎式裝載機的后驅(qū)動橋上。

3、轉(zhuǎn)向與制動

轉(zhuǎn)向油路：油箱，轉(zhuǎn)向泵，穩(wěn)流閥（或者優(yōu)先閥）轉(zhuǎn)向器，轉(zhuǎn)向油缸

（1）轉(zhuǎn)向 輪胎式裝載機按其車架及轉(zhuǎn)向方式分為鉸接車架折腰轉(zhuǎn)向及整體車架偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向兩種。

①鉸接車架折腰轉(zhuǎn)向

②整體車架偏轉(zhuǎn)車輪轉(zhuǎn)向 整體式車架裝載機的車架是一個整體。其轉(zhuǎn)向方式有后輪轉(zhuǎn)向、前輪轉(zhuǎn)向及全輪轉(zhuǎn)向。為了便于安裝鏟斗及其操作機構，用農(nóng)業(yè)輪式拖拉機改裝的裝載機上仍用前輪轉(zhuǎn)向。

工作液壓油路，液壓油箱，工作泵，多路閥，舉升油缸和翻斗油缸。

（2）制動 制動系統(tǒng)是裝載機的一個重要組成部分，關系到行車及作業(yè)的安全。裝載機的制動系統(tǒng)一般由雙管路行車制動、停車制動和緊急制動三部分組成。

①行車制動 行車制動器大多裝在驅(qū)動橋輪轂內(nèi)的輪邊減速裝置上，有蹄式、鉗盤式和油浸多片式三種結(jié)構型式。鉗盤式制動器(簡稱盤式制動器)的制動圓盤露在外面，散熱快，能自動甩掉泥水，磨損均勻，易于調(diào)整更換，近年來在輪胎式裝載機上得到廣泛的應用。油浸多片式制動器采用循環(huán)油冷卻、散熱好，多片制動片制動面積大，制動效果好，在一些大型裝載機上被采用。

②停車制動 是供裝載機停車時或在坡道上停歇制動用，為帶式或蹄式結(jié)構，裝在變速箱輸出軸上，由手操縱機構控制。

③緊急制動 是用來供遇到特殊情況緊急制動或當行車制動發(fā)生故障時使用。利用停車制動機構完成，當制動系統(tǒng)氣壓降低時能自動合上停車制動和發(fā)出警告。

4、工作裝置

裝載機的工作裝置的任務是鏟掘和裝卸物料，有前卸式和回轉(zhuǎn)式兩種機型。其工作裝置由鏟斗、動臂、搖臂、連桿(或托架)、轉(zhuǎn)斗油缸、動臂油缸和車架等組成。

鏟斗是工作裝置的重要部件，鏟斗由切削刃、斗底、側(cè)臂及后斗臂組成，其易損件為斗齒、齒座和側(cè)齒，常用的鏟斗為直型帶齒鏟斗。

裝載機作業(yè)時工作裝置應能保證：當轉(zhuǎn)斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機構使鏟斗上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當動臂處于任何位置、鏟斗繞動臂鉸點轉(zhuǎn)動進行卸料時，鏟斗傾斜角不小于45°，卸料后下降時又能使鏟斗自動放平。綜合國內(nèi)外裝載機工作裝置的結(jié)構型式，主要有七種類型，即按連桿機構的構件數(shù)不同，分為三桿式、四桿式、五桿式、六桿式和八桿式等；按輸入和輸出桿的轉(zhuǎn)向是否相同又分為正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)連桿機構等。

土方工程用裝載機鏟斗結(jié)構，其斗體常用低碳、耐磨、高強度鋼板焊接制成，切削刃采用耐磨的中錳合金鋼材料，側(cè)切削刃和加強角板都用高強度耐磨鋼材料制成。鏟斗切削刀的形狀分為四種。齒形的選擇應考慮插入阻力、耐磨性和易于更換等因素。齒形分尖齒和鈍齒，輪胎式裝載機多采用尖形齒，而履帶式裝開機多采用鈍形齒。斗齒數(shù)目視斗寬而定，斗齒距一般為150-300mm。斗齒結(jié)構分整體式和分體式兩種，中小型裝載機多采用整體式，而大型裝載機由于作業(yè)條件差、斗齒磨損嚴重，常采用分體式。分體式斗齒分為基本齒2和齒尖1兩部分損，磨后只需要更換齒尖。

其它裝載機特殊工作裝置

①加大斗 在標準機型配置的基礎上，加大鏟斗容量，以提高工作效率，滿足比重較輕物料的鏟裝，如：煤炭等。

②巖石王 主要針對裝卸巖石工況，鏟斗的斗臂板、支撐板斗進行了加強，并配備了高耐磨的副刀板、高耐磨精鑄斗齒，從而提高了整個鏟斗的使用壽命。

③高卸黑金王 滿足貨車日益增高的圍欄高度，對于煤炭等比重較低的物料，即可滿足高卸載，又可滿足大裝載量，大大提高工作效率。

④側(cè)卸斗 針對場地狹小特別是隧道作業(yè)工況的工作裝置，鏟斗可單向側(cè)翻，在隧道作業(yè)中可有效降低駕駛員的勞動強度。

⑤夾木叉 主要用于林場及港口進行物料的搬運和裝卸。

⑥快換裝置 主要針對工作場地中存在多種物料需要裝卸的工作環(huán)境，駕駛員坐在駕駛室內(nèi)即可對工作裝置進行快速更換，使用方便、作業(yè)效率高，可更換的工作裝置有：鏟斗、夾木叉等。

⑦抓草斗 主要應用于植物秸稈等抓取，具有開口大、壓實緊、抓草效率高等特點。

（四）變型裝載機

為了擴大輕便式拖拉機的使用范圍，充分發(fā)揮拖拉機的潛力，天津拖拉機廠和洛陽拖拉機研究所共同研制了采用快速聯(lián)接機構、能進行一般鏟運裝卸作業(yè)的鐵牛-55G型裝載機。中國第一拖拉機工程機械公司在引進意大利菲亞特技術生產(chǎn)的LF90系列拖拉機基礎上配套設計了前裝載、后挖掘具有多種功能的東方紅-904WZ型挖掘裝載機(俗稱兩頭忙拖拉機)。它的前裝載裝置和后挖掘裝置與拖拉機的聯(lián)接牢固可靠，拆裝方便，農(nóng)忙時可迅速投入田間作業(yè)，農(nóng)閑進裝上附加設備可投入農(nóng)田水利建設，充分發(fā)揮拖拉機的利用率，以上兩種變型號相當于ZL10的額定裝載重量。此外，煙臺工程機械廠在該廠生產(chǎn)的ZL15型裝載機的基礎上，開發(fā)了ZL15WJ型裝載挖掘機，在后部增加了額定斗容量0.14平方米挖斗，實現(xiàn)了一機多用。

二、裝載機的發(fā)展

中國裝載機的發(fā)展史——中國裝載機歷經(jīng)幾十年的發(fā)展，取得了長足的進步。尤其值得稱道、令國人自豪的是裝載機產(chǎn)業(yè)如今年產(chǎn)銷已超過16萬臺，在如今國際品牌林立的中國市場，國產(chǎn)品牌裝載機仍占據(jù)著絕大部分的市場。

1978年中國裝載機年產(chǎn)量僅為1315臺，而且累計產(chǎn)量才9454臺，2007年銷量就突破了16萬臺，僅出口量就超過萬臺，比改革開放以前的歷史累積總產(chǎn)量還多；同樣，中國推土機在1978年的年產(chǎn)量僅為1909臺，累計產(chǎn)量為1192臺。當時進口數(shù)量較大，到1980年累積進口達到3333臺，特別是在80年代末，進口量占到市場近30%。2007年推土機的銷量超過7390臺，不僅占據(jù)了國內(nèi)絕大部分的市場，還大量出口，僅2007年出口就達2065臺，超過1978年全國推土機總產(chǎn)量。

裝載機發(fā)展趨勢——發(fā)展趨勢國產(chǎn)輪式裝載機正在從低水平、低質(zhì)量、低價位、滿足功能型向高水平、高質(zhì)量、中價位、經(jīng)濟實用型過渡。從仿制仿造向自主開發(fā)過渡，各主要廠家不斷進行技術投入，采用不同的技術路線，在關鍵部件及系統(tǒng)上技術創(chuàng)新，擺脫產(chǎn)品設計雷同，無自己特色和優(yōu)勢的現(xiàn)狀，從低水平的無序競爭的怪圈中脫穎而出，成為裝載機行業(yè)的領先者。

（1）大型和小型輪式裝載機，在近幾年的發(fā)展過程中，受到客觀條件及市場總需求量的限制。競爭最為激烈的中型裝載機更新速度將越來越快。

（2）根據(jù)各生產(chǎn)廠家的實際情況，重新進行總體設計，優(yōu)化各項性能指標，強化結(jié)構件的強度及剛度，使整機可靠性得到大步提高。

（3）細化系統(tǒng)結(jié)構。如動力系統(tǒng)的減振、散熱系統(tǒng)的結(jié)構優(yōu)化、工作裝置的性能指標優(yōu)化及各鉸點的防塵、工業(yè)造型設計等。

（4）利用電子技術及負荷傳感技術來實現(xiàn)變速箱的自動換擋及液壓變量系統(tǒng)的應用，提高效率、節(jié)約能源、降低裝載機作業(yè)成本。

（5）提高安全性、舒適性。駕駛室逐步具備FOPS&ROPS功能，駕駛室內(nèi)環(huán)境將向汽車方向靠攏，方向盤、座椅、各操縱手柄都能調(diào)節(jié)，使操作者處于最佳位置工作。

（6）降低噪聲和排放，強化環(huán)保指標。隨著人們環(huán)保意識的增強，降低裝載機噪聲和排放的工作已迫在眉捷，許多大城市已經(jīng)制定機動車的噪聲和排放標準，工程建設機械若不符合排放標準，將要限制在該地區(qū)的銷售。

（7）廣泛利用新材料、新工藝、新技術，特別是機、電、液一體化技術，提高產(chǎn)品的壽命和可靠性。

（8）最大限度地簡化維修盡量減少保養(yǎng)次數(shù)和維修時間，增大維修空間，普遍采用電子監(jiān)視及監(jiān)控技術，進一步改善故障診斷系統(tǒng)，提供司機排除問題的方法。

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