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裝載機的結構原理.txt為什么我們在講故事的時候總要加上從前？開了一夏的花，終落得粉身碎骨，卻還笑著說意義。裝載機的結構原理 作者：本站整理 | 發(fā)布時間：2006-7-27 16:43:38 裝載機的結構原理-制動系統(tǒng) ???? 目前國產ZL50型機主導產品的制動系統(tǒng)多數為帶緊急制動的制坳系統(tǒng)，柳工第二代產品ZL50C的制動系統(tǒng)為這種系統(tǒng)的典型代表。圖13為柳工ZL50C型機制系統(tǒng)結構示意圖。該系統(tǒng)具有行車制動、停車制動及國際流的緊急制動系統(tǒng)。停車制動與緊急制動共用，因緊急制動具有4種功能：（1）停車制動；（2）起步時保護制動作用。氣壓未達到允許起步氣壓時，停車制動起作用，且掛下不擋；（3）行車時氣路發(fā)生故障起安全保護制動作用。當制動系統(tǒng)氣路出了故障。降到允許行車氣壓時，緊急制動會自動剎車，同時變速器會自動掛空擋；（4）緊鈀制動。當行車制動出了故障時可選用該系統(tǒng)實施緊急制動，而代替行車制動起作用。這也是緊急制動名稱的由來。因此，具有緊急制動系統(tǒng)的柳工ZL50C型機制動安全可靠性是最好。成工目前的ZL50B型機、徐裝的ZL50E型機都采用了這樣的制動系統(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閥之間加有快放閥。柳工以前的ZL50型機制動系統(tǒng)中也有快放閥，實踐證明無必要，柳工將該閥取消了。還有一點不同的是成工的行車制動是雙踏板，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，目前還有部位產品的制動系統(tǒng)為雙管路行車制動。該系統(tǒng)與圖13所示的系統(tǒng)相比，其行車制動部分從空氣罐開始多了一路，結構元件組成基本上差不多。該系統(tǒng)沒有緊急制動部分，但有手柄帶軟軸直接操縱停車制動器的停車制動。這種制動系統(tǒng)比普通的不帶緊急制動的單管路制動系統(tǒng)制動可靠性、安全性要高，但比帶緊急制動的制動系統(tǒng)差一些。因此，今后帶緊急制動的制動系統(tǒng)應用會更加廣泛。目前，山工的ZL500D型機、常林的ZLM50E型機都是用的這種系統(tǒng)。山工的雙管路制動閥為雙腔并聯式，常林的為雙腔串聯式。另外，山工的在圖中的序號10不是批三通接頭。而是采用的雙回路保險閥，這樣的雙管路體現得更充分。 ??? 目前，還有較少的產品如廈工、龍工的ZL50C-II型機保持原ZL50的單管路行車制動系統(tǒng)。該系統(tǒng)完全同圖13中除緊急和停車制動以外的部分。惟一不同是制動閥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有制動選擇閥，可用該閥對制動時切斷與不切斷離合器進行選擇。從理論上說，該系統(tǒng)不如前兩種制動系統(tǒng)安全可靠性高。 ???? 目前，柳工的第三代產品ZL50G型機已經出現了全液壓制動系統(tǒng)。這種制動系統(tǒng)也可帶緊急制動，它沒有氣路系統(tǒng)，全部用液壓油，特別是與內藏濕式多片式制動器配合使用，顯示出極大的優(yōu)越性，在某種程度上代表了今后制動系統(tǒng)的發(fā)展方向。CAT的950G型機、小松的WA380-3型機都采用的全液壓制動系統(tǒng)。 裝載機的結構原理-工作液壓系統(tǒng) ???? 目前我國輪式裝載機的工作液壓系統(tǒng)已發(fā)展到采用小閥操縱大閥的先導工作液壓系統(tǒng)。但目前用得最多的仍是機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)由轉斗缸1、動臂缸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斗缸大小腔分別帶有一個雙作用安全閥（圖中未畫出）。其作用是在工作裝置運動過程中，轉斗缸發(fā)生干涉時間起卸壓力及補壓作用。兩根操縱桿7通過兩根軟軸10直接操縱分配閥的轉斗閥及動臂閥，使定量齒輪工作泵8的壓力油進入轉斗缸或動臂缸，使工作裝置完成作業(yè)運動。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型裝載機基本上都是這樣的系統(tǒng)。各個不同企業(yè)的產品也有一些小的差別主要差別有2點：（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部，與分配閥為一整體。圖10b為該工作液壓系統(tǒng)原理圖。 ???? 工作液壓系統(tǒng)目前已開始普遍采用先導工作液壓系統(tǒng)。國產的第二代產品，比如柳工的ZL50C型、成工的ZL50B型早已采用了先導工作液壓系統(tǒng)。由于先導閥及與先導閥相匹配的分配閥國內配套一直不成熟，少量裝機采購CAT件，由于價格昂貴，只能用于少量進口機型上，國內市場無法推廣。最近幾年來，由于國內配套企業(yè)消化研制引進CAT技術成功，價格合適，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工作液壓系統(tǒng)，柳工、徐裝、山工、成工等相應產品也批量裝配先導工作液壓系統(tǒng)。特別是柳工、徐裝等企業(yè)的第三代ZL50型產品，基本上以先導工作液壓系統(tǒng)為主。先導操縱可實現單桿操縱，且手柄操縱力及行程比機械式操縱小得多，大大降低了駕駛員的勞動強度，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)中有個組合閥，它是由壓力選擇和溢流閥組合而成的一個整體閥。主要是通過該閥供給先導閥及轉向器的所需的先導壓力油。圖中供轉向器的為4.0Mpa ，供先導閥的為3.5Mpa。還有一路由動臂缸大腔通至壓力選擇閥。當發(fā)動機熄火后，可操縱先導閥利用動臂缸大腔的壓力油來使在任意位置的鏟斗下降到地面。 ???? 圖中組合閥的進油由充油閥的N口來，這是柳工ZL50G型該系統(tǒng)設置有供全液壓制動用的充油閥。如果系統(tǒng)中沒有充油閥，組合閥的進油可直接由先導泵提供。 ???? CAT950G型、小松WA380-3型也是采用的先導工作液壓泵，但他們現在已采用電液比例先導閥，便于實現更為先進的微電腦集成控制。 圖1 ??? 圖1為我國目前最具代表性的第二代ZL50型輪式裝載機的總體結構圖。它主要由柴油機系統(tǒng)1、傳統(tǒng)系統(tǒng)2、防滾翻及落物保護裝置3、駕駛室4、空調系統(tǒng)5、轉向系統(tǒng)6、液壓系統(tǒng)7、車架8、工作裝置9、制動系統(tǒng)10、電氣儀表系統(tǒng)11、復蓋件12、操縱系統(tǒng)13等13個部分及系統(tǒng)組成。 ??? 空調系統(tǒng)及防滾翻與落物保護裝置是第一代沒有的，是第二產品新增加的，主要是增加安全舒適性。其它部件如轉向系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、駕駛室、工作裝置、車架等也有重大變化，在第一代的基礎上采用了十多項先進技術及選進結構。因此，第二代與第一代相比在可靠性、安全舒適性、作業(yè)效率等都有相當大的提高，同時外觀造型也美觀得多。 ??? 傳動系統(tǒng) 圖2 ??? 圖2所示，為我國當前典型的輪式裝載機的傳動系統(tǒng)。該系統(tǒng)由變速器（也叫變矩器變速箱總成）3、驅動橋8、傳動軸5等組成。 ??? （1）變速器 ??? 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1、另一端與變速箱4直接相連這樣結構緊湊、連接可靠，是目前國內外輪式裝載機用得最多、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分置，或變矩器與柴油機直接相連而與變速箱分置，之間用傳動軸連接。目前山工的ZL50D型、常林的ZLM50E型就是變矩器包括分動箱直接與柴油機相連，與變速箱分置，用傳動軸相連的結構型式。 圖3 ??? 圖3有柳工ZL50C型變速器結構圖。該變速器為雙渦輪液力變矩器加行星式動力換擋變速箱組成。 該變速箱有一個前進、一個后退兩個行星排，加上一個直接擋（II擋），共兩前進、一后退三個擋。結構簡單、擋位少，完全實現了單桿操縱。變矩器有兩個渦輪，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，當各相應擋扭矩加大，速度降低到超越離合器結合時，兩個渦輪同時參加工作，為相應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實現的。實際上該變速器有4個前進擋，2個后退擋，因每個擋都有一個高低速自動換擋。因此該變速器這方面顯示出了它的優(yōu)點，比普通多擋多桿操縱的變速器操縱性能要好。但它也有一個很主要的缺點，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，因此都為普通的多桿操縱。CAT950B型、小松的WA380-3型均為四進四退變速器，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。 ??? 目前第三代產品，比如柳工的ZL50G型，采用“ZF”公司生產的由三元件變矩器與四擋前進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，采用微電腦半自動控制的單手柄電液換擋，且作業(yè)時增設了I、II擋快速切換按鈕（KD按鈕）。每個作業(yè)循環(huán)只需前后撥動一次手柄及按一次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。該產品選進就在于它的變速操縱系統(tǒng)。 ??? （2）驅動橋 ??? 驅動橋8由前橋10、后橋9組成（圖2）。由于裝載機需要大的牽引力，因此現代輪式裝載機前后橋均為驅動橋。前橋直接固定在前車架上，后橋為擺動橋，通過副車架與后車架相連?，F代輪式裝載機基本上都采用鉸接式轉向，因此前后驅動橋除主傳動螺旋錐齒輪中的旋向不同外，其它件全部通用。第三代出現了后橋中心擺動式，不再用副車架，而用擺動架與后車架相連，出現了后橋殼體與主傳動托架和前橋不通用、其余件仍然與前橋完全通用。 ??? 我國目前輪式裝載機的驅動橋基本上都是采用整體橋殼，全浮式半軸，具有主傳動及輪邊兩級減速的驅動橋。主傳動一般都采用一級螺旋錐齒輪減速，輪邊一般都采用行星式輪邊減速。 圖4 ??? 圖4為柳工ZL50C驅動橋，其結構具有普遍代表性。前面表1中所列的國內8個產品的驅動橋全都是這種結構型式。 ??? 目前第三代ZL50型輪式裝載機驅動橋出現了帶內藏濕式多片式制去路器械及防滑差速器的驅動橋，改善了制動性能和惡劣作業(yè)條件下的通過性能及作業(yè)性能，柳工第三代產品ZL50G型所用的“ZF”AP400驅動橋就是這種驅動橋?！癦F”AP400型驅動橋殼為整體式，內藏濕式多片式制動器在橋內部輪邊減速器的內側。還有一種橋殼為三節(jié)式，輪邊減速器及內藏濕式多片式制動器都集中在橋的中部，緊靠主傳動的兩邊。這種結構性能好，但制造難度較大，CAT的950B型，小松的WA380-3型驅動橋都是這樣的結構。還有一種與“ZF”的AP400型驅動橋差不多，惟一不同的是內藏濕式多片式制動器在輪邊減速器的外側，這種結構不大好，并不多見。 ??? （3）傳動軸 ??? 傳動軸基本上由汽車傳動軸演變而來。我國第一代ZL50型六載機傳動軸基本上由“解放牌”、“東風牌”汽車傳動軸改裝而成。目前仍有很大一部分ZL50型輪式裝載機，包括廈工、龍工的ZL50C-II等都仍然用“東風牌”改裝的傳動軸。以柳工ZL50C型為首的第二代產品，由于力量加大，扭矩加大，這種傳動軸可靠性很不適應，改用由重型汽車傳動軸經專門設計為輪式裝載機專用傳動軸，承載能力比“東風”、“解放”傳動軸高一倍以上，可靠性大大提高，除柳工ZL50C型以外，已較為普遍地應用在第二代甚至第三代ZL50型輪式裝載機產品上。 裝載機的結構原理-轉向系統(tǒng) ??? 目前我國輪式裝載機已普遍采用全液壓轉向系統(tǒng)。ZL50型輪式裝載機由于重量較大，為使操縱輕便，一般都采用全液壓流量放大轉向系統(tǒng)。柳工ZL50C型用的全液壓流量放大轉向系統(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型流量放大轉向系統(tǒng)結構示意圖。操縱方向盤6，打開全液壓轉向器3，通過全液壓轉向器的先導、小流量去操縱流量放大閥2的閥桿左右移動，使轉向泵8的大流量通過流量放大閥進入左右轉向缸，使裝載機完成左右轉向，這就叫流量放大轉向。駕駛員操縱一個排量很小只有125ml的全液壓轉向器，因此操縱力很小，轉向十分輕便靈活，且安全可靠。進入轉向器的先導油來自流量放大閥進油道，通過減壓閥7減壓后進入轉向器3。這樣省掉了一個先導油泵。使結構簡化，且降低了成本。 圖6 ??? 圖6為該轉向系統(tǒng)的原理圖。該系統(tǒng)還增設了液壓油散熱器，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。 ??? 未出現全液壓向以前，我國第一代ZL50型裝載機全都采用螺桿螺母循環(huán)球式直接帶動轉向閥的機械式轉向系統(tǒng)，并設有帶隨動桿的機械反饋。該系統(tǒng)與全液壓轉向系統(tǒng)相比，轉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向所取代，前面表1中所談到的8個主要ZL50型產品中，全都采了全液壓轉向系統(tǒng)。但這8個全液壓轉向系統(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-II型機械轉向系統(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向系統(tǒng)，直接用1000排量的大排量轉向器轉向，轉向泵采用63或80排量的CBG型齒輪泵，使轉向流量穩(wěn)定，在泵與轉向器之間裝有FLD-60H型單穩(wěn)閥。 圖8 圖8為該轉向系統(tǒng)的原理圖。 ??? 用大排量轉向器的普通全液壓轉向系統(tǒng)，比螺桿螺母循環(huán)球式性能要好，但轉向器體積大，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。出現了一種新的同軸流量放大轉向系統(tǒng)。用小排量全液壓轉向器，經過特殊改進設計，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，又減少了一個流量放大閥，性能優(yōu)越，結構簡單，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向系統(tǒng)。 ??? CAT950G型裝載機為變量全液壓負荷傳感轉向液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)技術先進，是一個節(jié)能型轉向液壓系統(tǒng)。國內目前因負荷傳感液壓元件還未廣泛推向市場，因此負荷傳感轉向液壓系統(tǒng)還未實性地應用。小松的WA380-3型機轉向系統(tǒng)為全液壓優(yōu)先流量放大轉向系統(tǒng)。? 工作液壓系統(tǒng)目前已開始普遍采用先導工作液壓系統(tǒng)。國產的第二代產品，比如柳工的ZL50C型、成工的ZL50B型早已采用了先導工作液壓系統(tǒng)。由于先導閥及與先導閥相匹配的分配閥國內配套一直不成熟，少量裝機采購CAT件，由于價格昂貴，只能用于少量進口機型上，國內市場無法推廣。最近幾年來，由于國內配套企業(yè)消化研制引進CAT技術成功，價格合適，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工作液壓系統(tǒng)，柳工、徐裝、山工、成工等相應產品也批量裝配先導工作液壓系統(tǒng)。特別是柳工、徐裝等企業(yè)的第三代ZL50型產品，基本上以先導工作液壓系統(tǒng)為主。先導操縱可實現單桿操縱，且手柄操縱力及行程比機械式操縱小得多，大大降低了駕駛員的勞動強度，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)中有個組合閥，它是由壓力選擇和溢流閥組合而成的一個整體閥。主要是通過該閥供給先導閥及轉向器的所需的先導壓力油。圖中供轉向器的為4.0Mpa ，供先導閥的為3.5Mpa。還有一路由動臂缸大腔通至壓力選擇閥。當發(fā)動機熄火后，可操縱先導閥利用動臂缸大腔的壓力油來使在任意位置的鏟斗下降到地面。 ??? 圖中組合閥的進油由充油閥的N口來，這是柳工ZL50G型該系統(tǒng)設置有供全液壓制動用的充油閥。如果系統(tǒng)中沒有充油閥，組合閥的進油可直接由先導泵提供。 ??? CAT950G型、小松WA380-3型也是采用的先導工作液壓泵，但他們現在已采用電液比例先導閥，便于實現更為先進的微電腦集成控制。