第一章装载机工程机械设计

图5-12 全盘湿式制动器 1—桥壳 2—活塞 3—液压缸 4—摩擦盘 5—制动盘 6—轮毂 7—轴套 8—转轴 9—油管接头 10—油腔
四. 装载机制动系统的选择
§2.装载机总体设计
停车制动器多采用带式或蹄式制动器，一般装在变速器的输入轴上，直 接制动传动轴。
浮动式带式制动器工作原理图 a)单端拉紧式 b)双端拉紧式 c)浮动式 1—操纵杆 2—制动带 3—制动鼓
整体车架轮式装载机驾驶室的布置
七. 装载机总体参数的确定
1.额定载重量Q
§2.装载机总体设计
额定载重量 (单位：kN)是指装载机本身具有标准装备重量，在硬 而光滑的水平面上，以不超过6.4km/h的速度运行，但仍具有必要的稳 定性时所能运载的重量。 轮式装载机的额定载重量不应超过其静态倾翻载荷的50%(百度文库接式 装载机应在最大转向角时亦符合上述规定 )，或是提升能力的 100%， 取其中的较小值。此外，装载机的额定载重量还应与配合作业的运输 车辆的载重量相适应，一般以 2~5 斗装满一车为宜，并符合国家相关 系列标准。 所谓倾翻载荷是指装载机停在硬的水平地面上，具有标准装备重 量，铲斗后倾到运输位置，动臂在最大外伸位置，装载机后轮即将离 地，整机绕前轮与地面接触点倾翻时，铲斗装载物料的最小重量。
要求作业时的回程速度比前进速度高25%--40%，故后退挡的最高速度 可以取12~15km/h。
装载机车架一般为非弹性悬挂，车速不宜过高。故运输挡的最高
车速应小于40km/h。
七. 装载机总体参数的确定
6.发动机功率
§2.装载机总体设计
PTmaxV N 3600
PiQi 60 b
（kW）
动臂液压缸一般布置在 动臂后端，约为其长度 的三分之一处为合适。
图7-9 工作装置布置简图
六. 装载机的总体布置
§2.装载机总体设计
6.驾驶室的布置 驾驶室位置应考虑尽量缩短操纵手柄与被控制各种机构之间的距离， 以简化操纵传动机构。还要考虑进出驾驶室方便，保证驾驶人有良好的 视野和安全的工作环境。
七. 装载机总体参数的确定
4.最大驱动力
§2.装载机总体设计
PTmax
装载机在水平地面作业时，除需克服插入阻力外 驶阻力 Pf ，因此，需要产生的最大驱动力为
Px，还需克服行
PTmax Px Pf
5.行驶速度和挡位数
或
PTmax P Pf
分析轮式装载机的作业循环过程可知，一般以II挡速度接近料堆， 以I挡作业速度插入料堆 (松散物料可以采用 II挡)，待铲斗装满后，即 以倒I挡速度后退，驶离料堆，然后又以前进II挡驶向卸料地点，卸料 后以倒II挡后退，再重复上述循环。 轮式装载机在运输转移时应有两个前进挡和一个倒退挡，高速挡 用于空载在平地运行，低速挡用于起动、爬坡。运输低速挡也可以与 作业II挡合并使用。
4—支架 5—双臂杠杆
六. 装载机的总体布置
1.发动机与传动系统的布置
布置形式 图示
§2.装载机总体设计
特点
结构紧凑，传动零件轴向尺寸短，在轴 距尺寸小的情况下，便于布置。三个部 件连为一体，可预先装好一次性安装， 减少总装时的工序和调整麻烦。箱体加 工时对同心度要求比较严格。需整体装 调进行修理。小型装载机选用行星变速 箱时常采用这种结构。
四. 装载机制动系统的选择
§2.装载机总体设计
行车制动器广泛采用钳盘式制动器，具有制动平稳、安全可靠、结构简 单、维修方便等优点。也开始采用湿式多片制动器，工作面积大，制动 效果好。装载机行车制动器的旋转部分通常装在轮毂凸缘上，固定部分 装在底板上，再将底板固定在驱动桥壳上，驾驶员用脚踏板操纵制动。
七. 装载机总体参数的确定
2.额定斗容量VH
§2.装载机总体设计
额定斗容量 (单位： m3)又称为堆装斗容。当额定载重量确定后， 额定斗容量为额定载重量与铲装物料的容重之比。 当额定载重量一定时，由于物料的容重不同，额定斗容也不相同。 规定： 标准斗容用来铲装容重为14~16kN/m3的物料； 加大斗容用来铲装容重在10kN/m3左右的物料； 减小斗容则是用来铲装大于20kN/m3的物料。 为提高装载机的生产率，可以根据作业范围，配备若干种不同斗 容的铲斗。
六. 装载机的总体布置
§2.装载机总体设计
2.铰接车架的铰点和传动轴的布置 装载机前后车架铰接点的位置对整机性能、转向阻力和稳定性等都 有一定影响，一般采用以下两种方式: 1)铰接点布置在前后桥轴线正中间。装载机转弯时前后桥的转弯轨 迹相同，在松软地面上转向时可以减少转向阻力，前轮所能通过的地带 后轮也能顺利通过。 2)铰接点布置在前后桥轴线中间偏前。前轮转向半径大于后轮转向 半径。转向时，前车架转角大于后车架转角。铲斗摆动比车尾摆动大， 便于对准车辆卸料，可缩短工作循环时间，且转向力矩较小。但这种布 置方法，会使整机的纵向和横向稳定性能有所下降。
考虑发动机的风扇、空调、空压机、消声器、空气滤清器等附件所 需的功率，则发动机的总功率 N e 应为发动机净功率乘以K=1.05~1. 10 的系数，即 N e 运输工况的要求。 在粗略计算发动机功率时，可以参考装载机单位自重功率、单位 载重功率或单位斗容功率的统计值进行确定。单位自重功率一般为 0.81 ~0.85 kW/kN，单位载重功率为2.6~3.7kW/kN，单位斗容功率 为52~66 kW/m3。
三. 装载机行驶转向系统的选择
§2.装载机总体设计
小型装载机采用结构简单的整体式车架，由于铲斗在机械的前方，前 桥设计为驱动桥，后桥为转向桥，采用偏转后轮方式转向助力小。 大多数轮式装载机采用铰接式车架和动力转向方式，两个双作用液压 缸分别铰接于前后车架上，转向时，前后车架相对于铰接点转动，可 以得到较小的转向半径。
图7-8 后桥摆动 1—后车架 2—销轴 3—副车架
4—挡铁
六. 装载机的总体布置
5.工作装置的布置
§2.装载机总体设计
1)液压缸顶端与车架铰接。构造简单，容易布置；但铰点支座离地较近，常常影响离地 间隙； 2)液压缸中部有销轴，与车架铰接。铰接点在液压缸中部，比较靠上、靠前，使得在动 臂提升过程中，液压缸转动角度较大，使得液压缸作用力臂变化较小，有利于提升作业 ；但液压缸下端摆动较大，布置也有困难，且液压缸需特殊制造，不能选用标准液压缸 ，也是缺点之一。
2.分类 装载机通常可按下列方法分类：
§1.装载机概述
按行走系统结构分
轮胎式 优点 履带式
质量轻，行走速度快，作业循环时间短，作 履带接地面积大，接地比压小，通过性好； 业效率高，维修方便迅速，机器停工时间短， 重心低，稳定性好；重量大，附着性能好， 作业及维修费用低，行走时不破坏路面。 牵引力大，越野和爬坡性能好。 轮胎接地比压较大，通过性差；重心较高， 速度慢，不够灵活机动；制造成本高，维 稳定性差；不适宜在松软土质和坡道上作业， 修不方便，机器停工时间长，施工及维修 对场地和物料块度有要求较高。 费用高；行走时易破坏路面，转移工作场 地时需用平板车托运。
七. 装载机总体参数的确定
5.行驶速度和挡位数
§2.装载机总体设计
由上述装载机的工作特点可知，轮式装载机要求至少有 3~4 个前 进挡位和 2 个倒退挡位。若考虑到更换工作装置作其他作业用，还需 增加挡位。 前进I挡速度常取3~4km/h(前进I挡)，超过以上速度则驾驶员来不
及操纵。前进II挡的速度常取10 ~12km/h。为缩短作业循环时间，一般
六. 装载机的总体布置
§2.装载机总体设计
3.转向系统的布置 装载机由于轴荷大，转向频繁，转向角度也较大，一般都采用动力转向。 两个转向液压缸对称布置在铰销两侧，液压缸体和活塞杆分别铰接在前 后车架上。一侧液压缸小腔与另一侧液压缸的大腔相通，使左右转向时 力矩变化均匀。前后车架绕其铰销点的相对转角左右可达45º ，但一般取 35º ~40º ，超过此值时会使装载机的横向稳定性能下降，传动轴易发生干 涉。布置转向系统时应注意，转向过程中各零件不得发生干涉，油管位 置变化和液压缸的摆角应尽量小，以减少转向力臂的变化。
六. 装载机的总体布置
4.摆动桥的布置
(1)后桥摆动
§2.装载机总体设计
后桥摆动有两种结构形式：一种是将后桥与副车架连接在一起，再用
纵向铰销将副车架与后车架连接在一起，因而后桥可绕纵向销轴相对后车架摆动(图7 -8a)；另一种是后桥上有销轴，直接与后车架铰接(图7-8b)，这种结构形式整机的重 心较低，但装配和维修比较麻烦，而且前后桥不能通用。 (2)前桥摆动 这种结构使整个前车架绕纵向销轴摆动，驾驶室常布置在后车架上， 因此驾驶员不与前车架一起摆动，作业时实际感觉性差，行驶时路面高低不平引起的 颠簸会直接反映到驾驶室，引起驾驶人的不安，因此这种结构较少采用。
图3-20 ZL50装载机的铰接式车架 1—前车架 2—动臂铰点 3—上铰销 4—后车架 5—螺栓 6—副车架7—水平销轴 8—下铰销 9—动臂液压缸铰销 10—转向液压缸前铰点 11—限位块 12—转向液压缸后铰点 13—横梁
四. 装载机制动系统的选择
§2.装载机总体设计
单斗装载机的工作条件恶劣，铲装作业时起动频繁，转场行驶时又具有 较高的行驶速度。为了保证装载机具有可靠的行驶车速和较高的生产率， 必须具备可靠的制动性能，一般都设有行车制动系统、停车制动系统和 紧急制动系统。 轮式装载机制动系统的性能应按一般轮式车辆行驶标准来考核，通常用 制动减速度和满载行驶制动时的制动距离来衡量。 额定载重<45kN的装载机，其制动距离≦9.5m，最大减速度≧5m/s2； 额定载重>45kN的装载机，其制动距离≦11m，最大减速度≧4.2m/s2。
1. 变速箱、变 矩器和发动机 三者连为一体。
2. 发动机独立 布置，变速箱 与变矩器连为 一体。
3. 发动机与变 矩器连在一起， 变速箱独立。
各总成独立支承，比较灵活，发动机位 置不受变速箱影响，可以适当向后移动， 以减少配重，设计上比较方便。使用时 当某一部件发生故障时，并不需要整体 吊出，便于修理，且零部件通用性强， 便于设计和组织生产。采用定轴式变速 箱的装载机常用这种方案。
七. 装载机总体参数的确定
11．轴距L
§2.装载机总体设计
在其他条件不变时，轴距增加，会提高装载机的纵向稳定性和行
驶平稳性，但同时会使最小转弯半径和装载机的自重增加；而轴距减
缺点
2.分类 装载机通常可按下列方法分类：
§1.装载机概述
按卸载方式分
作业特点 前卸式 后卸式 侧卸式 回转式
前端铲装、卸载 前端铲装、后端卸料 前端铲装、一侧卸料 动臂装在转台上，前 端铲装，转台回转一 定角度卸料
优点
结构简单，工作可靠，向前视 野好 节省时间、作业效率高，适于 工作面积狭小或坑道施工 不需要调车，效率高，适于狭 窄场地 卸载对准性好，装卸方便，效 率高 调车费时间
KN （kW）。 计算出总功率 N e 后，即可以选择符
合发动机系列标准的适当型号的发动机。此外，发动机功率还应满足
七. 装载机总体参数的确定
§2.装载机总体设计
9.铲斗后倾角
及卸载角
动臂在最低位置时，铲斗的后倾角1 为40º ~45º 。运输位置时，铲 斗的后倾角2 为为45º ~50º 。动臂最大举升高度时，铲斗的最大后倾角3 60º ~65º 。后倾角过小或过大都会引起物料撒落。铲斗在任何卸载高 度时的卸载角 应不小于45º ，否则会影响物料卸净。最大卸载高度时的 卸载角可以取50º 左右。
缺点
安全性差，操纵不变，视野 不好 铲斗结构复杂 转台结构复杂，回转时偏心 载荷较大，稳定性差
二. 装载机传动形式的选择
§2.装载机总体设计
1)机械式传动结构简单，制造和维修比较容易，成本较低，但 传动系统所受冲击和振动较大，功率利用受到限制，仅少数小
型装载机采用这种传动方式。 2)液力机械传动由于采用了变矩器和动力换挡变速箱(变矩器能 吸收装载机作业时传给传动系统的冲击和振动)，提高了传动零 件的使用寿命，并可随外界载荷变化自动调节车速。 3)液压传动在动力和车轮之间省去了一系列的传动零件，可实 现无级调速，行驶和转向操作容易。 4)电传动在动力和车轮之间也省去了许多传动零件，并可实现 无级调速，维修简单，工作可靠。