滑移装载机

滑移装载机 浅谈滑移装载机 摘要: 随着经济的发展，滑移式装载机的需求量日益增长，本文论述国内外滑移式装载机的发展概况，主要性能参数，主要用途和结构特点。 关键词:滑移装载机 多动能 液压 ? 小型多功能工程机械的发展状况 小型多功能机械通常包括微型挖掘机、挖掘装载机(俗称两头忙)和滑移式装载机，其共同的特点都是在一个小型的通用底盘上配置多种不同的工作装置，以适应各种不同的作业要求。 多功能工程机械是世界工程机械市场的焦点。世界上几乎所有大型工程机械厂家对小型多功能工程机械均有一定规模的批量生产，其中著名的如美国的CLACK、CATERPILLAR、CASE、德国的LIEBHERR、日本的KOMATSU、TOYOTA、前捷克的ZTS等。卡特彼勒公司1997年财政年度中指出，当前小型多功能工程机械的市场总额已达36亿美元，并且近年来以每年11%的速度增长。十年前全世界滑移式装载机的产量就已达三万多台，约占当时装载机总产量的五分之一，若按此推算，目前滑移式装载机的总产量在六七万台左右，这与小松公司1998年度财政报告中认为全球多功能工程机械市场的年需求量约为二十万台的数字是相吻合的。反观国内小型多功能工程继续的市场远不及工业化国家，但随着经济的发展，对该类产品的需求亦必将随之增长。市场究竟有多大，见仁见智，难以定论。但目前我国国内生产根本无法满足国内市场对滑移式装载机的需求，更遑论如何打进国际市场。无疑在短期内，国内市场的需求大部分需要依靠进口。 我国生产滑移式装载机的厂家寥若星辰。较早期的一家当推北京施工机械厂，在1977,1980年前后，该厂即自行开发、生产0.8吨级全液压滑移式装载机，前后三次改型，于1980年6月间推出ZLY,80型，并逐步形成一定的生产规模。其产品结构近似于上世纪六七十年代即进入我国的“bobcat725”，采用的是独特的串联柱塞泵和链条传动结构。其次是徐工特工，该厂早在上世纪80年代初期，即已开发、生产基于链条传动的“XM,14”，随后在80年代中叶，引进美国盖尔公司的SL4610。另外还有泰安柴油机厂，于1993年引进前捷克的ZTS公司的UN060，随后改型为ZLY10W。虽然在国内滑移装载机市场波澜不惊， 而在国外市场销量却非常大，仅在北美这种机型的销量2003年就达到6.3万台，预计今年可达7万台。相信随着我国经济的迅速崛起，多功能滑移装载机在我国的市场一定会“柳暗花明又一村”。 随着全球经济一体化进程的加快，我国加入世贸组织以及我国西部大开发、西气东输、三峡工程、铁路公路建设、水利水电建设及南水北调工程、电力建设、城市化改造、农村的城镇化建设等项目的开工建设，不但为大中型工程机械提供了广阔的市场，同时也为小型工程机械提供了前所未有的发展机遇。具有远见卓识的徐工集团敏锐地把握市场脉搏，审时度势，于2002年5月率先在行业内成立了专业生产小型工程机械的企业——徐州徐工特种工程机械有限公司。该公司准确定位于小型多功能机械市场，采取生产一代、创新一代、研究一代、构思一代的产品发展战略，借助几代人缔造的“徐工”品牌，全力创建“服务型企业”，力争成为国内小型工程机械行业的领先者和国际小型工程机械市场的竞争参与者。 小型多功能工程机械常用的三种底盘中，微型挖掘机的动力大多在20kW以下，整机质量1000~3000kg、采用履带行走机构，行走速度不足5km/h，多用于农场、园林等小规模的土方作业。由于其机型偏小，造价较高，目前在国内尚难以普及;挖掘装载机的动力多在30~60kW 机重较大，质量约在5000~8000kg之间，挖掘能力较强,多采用轮式行走机构，全轮驱动，利用转向驱动桥或铰接转向，车速较高，达20km/h以上，国外大量用于农场、基建、道路维修等工程的土石方作业和大型施工现场的辅助性作业。该机型外形较大，灵活性较差，一般难以适应狭小场地的作业;滑移式装载机亦称多功能工程车，是一种利用两侧车轮线速度差而实现车辆转向的轮式通用底盘，采用轮式行走机构，全轮驱动，滑移转向，可于作业现场随机快速更换或挂接各种工作装置，以适应不同的工作环境和作业。滑移式装载机的动力一般为20~50kW，主机质量2000~4000kg，车速为10~15km/h左右。其主要是用于作业场地狭小，地面起伏不平，作业内容变换频繁的场合，同时为大型工程机械施工机械辅助设备使用。 ? 滑移装载机结构特点 滑移式装载机的主机泵系一台前端式装载机，无一例外地被为短轴距、短后悬，动臂支承点在车辆后上方。驾驶室位于两侧动臂间，司机须跨越工作装置才能进入驾驶室内。仪表盘分置司机左、右侧或布置在前上方。发动机后置，纵向或横向布置。不设前后桥，四个驱动轮各自独立悬挂在传动箱(车架)上。由于 轴距短，各轮均为刚性悬挂，车辆高速行驶时，容易发生跳动。 除松土器可固定装设在车辆后部以外，几乎所有的工作装置均系挂接在动臂前端。挂接方式一般有两种形式，少数如反铲挖掘装置，直接挂接在动臂前端，而绝达多数的工作装置则是公共快换装置与动臂相接。至于挂接工作装置的快换装置的结构形式，随生产厂家而各异，各有千秋，难分高下。 主机动臂多采用箱形截面结构，借以提高其扭转刚度。为整机布置所限，动臂提升只能采用双液压缸的形式。转斗液压缸通常设置在动臂前端，为解决在动臂提升过程种的“铲斗平移”问题，部分机型如ZLY10W采用四连杆结构，以减少动臂提升过程中铲斗的后翻角度，但却有碍司机视野。即便如此，也依然无法实现动臂下降时的“铲斗自动放平”。其原型机UNC060别出心裁在动臂后短装设一对补偿缸，使其与转斗缸同向并联，上述“铲斗平移”和“铲斗自动放平”的问题有所改善的同时，巧妙地利用铲斗载荷力矩的作用，增大了动臂提升过程中的提升力。 滑移式装载机的工作装置采用液压传动，其行走驱动系统，除极个别采用皮带传动或链条传动的机型外，滑移式装载机几乎均采用全液压，双回路闭式系统、斜盘式双向变量泵、斜轴式高速马达。由于行走液压回路封闭，车辆停车即制动，不须另设行车制动装置，为消除由于车辆惯性力而产生的过大冲击，液压马达进出处加设限压阀。液压件多是该回路的特色:两个行走变量柱塞泵+补油泵，一个工作齿轮泵，部分机型还有先导操纵回路的低压泵;bobcat采用发动机直接驱动串联泵，将所有柱塞泵和齿轮泵串联成一串，这种泵国内尚不多见，维修、配套困难。ZTS则采用齿轮箱传动，分别驱动各液压泵，这种驱动方式除了可以采用单泵配套外，尚可利用不同的传动，使各油泵在合适的转速下运转，以获得较理想的系统匹配。ZTS在这个齿轮箱上加设了主离合器。用于发动机气动时卸荷。 滑移式装载机的传动系统如何将左、右两侧高速马达的扭矩传递给各驱动轮，通过轮边一级圆柱传动加一级链条传动系“bobcat743”单侧传动结构;还有的采用一级螺旋伞齿轮传动加三级圆柱齿轮传动系“ZTS UNC060”单侧传动结构。该系统将马达垂直放置，不必占用驾驶室空间。但螺旋伞齿轮的配套困难。 ? 滑移式装载机的主要用途 滑移式装载机最大的特点是整机外形尺寸小，且可实现原地转向;可在作业现场随机快速更换或挂接各种工作装置。其用途主要有以下几个方面。 (1)由于其最小转向半径尚不足同等级铰接装载机的一半，特别适用于如城市基础设施、道路或建筑工地、厂房车间、仓库、码头、轮船甲板甚至船舱内等狭窄场地的作业。 (2)采用全轮驱动，不设轮间差速器有利于在起伏不平的场地上进行作业。 (3)于作业现场瞬息间即可更换或挂接不同的工作装置，一般仅需数分钟。从而可分别进行铲运、堆垛、起重、挖掘、钻孔、破碎、抓取、推扒，松土、开沟、道路清扫和路面压实等作业。 (4)用于大型工程机械的后勤保障、场地清理及工程收尾等作业。 (5)可以作为移动式泵站使用，为手持式液压镐等液压机具提供动力源。 ? 装载机工作装置分类及设计要求 ? 装载机工作装置分类 综合国内、外轮式装载机的工作装置的形式，主要有7种类型的连杆机构。按工作机构的构件数不同，可分为三杆、四杆、五杆、六杆和八杆连杆机构。按输入杆和输出杆的转向是否相同又分为正转和反转连杆机构。 (1)正转八杆机构 此机构在转斗油缸大腔进油时转斗铲取，所以掘起力较大;各机构尺寸配置合理时，铲斗具有较好的举升平动性能;连杆系统传动比较大，铲斗能获得较大的卸载角和卸载速度，因此卸载干净、速度快;由于传动比大，还可适当减小连杆系统尺寸，因而司机视野得到改善，但是一定要“适当”，否则易使连杆系统陪力系数减少，影响掘起力发挥。 正转八杆机构的主要缺点是机构复杂，不易实现铲斗自动放平。 (2)转斗油缸前置式正转六杆机构 此机构的转斗油缸与铲斗和摇臂直接连接，该工作机构由两个平行四杆机构组成，它可使铲斗具有很好的平动性能。它比八杆机构简单，司机视野较好，这种机构的缺点是转斗时油缸小腔进油，掘起力相对较小;连杆系统传动比小，使得转斗油缸活塞 行程大，油缸加长，卸载速度不如八杆机构;由于转斗油缸前置，使工作机构前悬增大，影响整机稳定性和行驶的平稳性;也不能实现铲斗的自动放平。 (3)转斗油缸后置式正转六杆机构 此种机构与上述前置式油缸相比，前悬较大、传动比较大、活塞行程较短;有可能将动臂、转斗油缸、摇臂和连杆设计在同一平面内，从而简化了结构，改善了动臂和铰销的受力状态。缺点是转斗油缸与车架的绞接点位置较高，影响司机视野;转斗时油缸小腔进油，掘起力相对较小。为了增大掘起力，需提高液压系统压力或加大转斗油缸直径，这样质量会增大。 (4)转斗油缸后置式反转六杆机构 这种机构有如下优点:a. 转斗油缸大腔进油时转斗，并且连杆系统的陪力系数能设计成较大值，所以可获得较大的掘起力;b. 恰当地选择各构件尺寸，不仅能得到良好地铲斗平动性能，而且可以实现铲斗的自动放平;c. 结构十分紧凑，前悬小，司机视野性好。缺点是摇臂和连杆布置在铲斗与前桥之间的狭窄空间，容易发生构件相互干涉。 (5)正转四杆机构 它是7种连杆机构最简单的一种，容易保证四杆机构实现铲斗举升平动，此机构前悬较小。缺点是转斗的油缸小腔进油，油缸输出力较小，又因连杆系统陪力系数难以设计出较大值，所以转斗油缸活塞行程大，油缸尺寸小;此外，在卸载时活塞杆易与斗底相碰，所以卸载角减小。为避免碰撞，需把斗底制造成凹形，因而即减少了斗容，又增加了制造困难，而且铲斗也不能实现自动放平。 (6)正转五杆机构 为克服正转四杆机构卸载时活塞杆易与斗底相碰的缺点，在活塞杆与铲斗之间增加一根短连杆，从而使正转四杆机构变成为正转五杆机构。当铲斗翻转铲取物料时，短连杆与活塞杆在油缸拉力和铲斗重力作用下成一直线，如同一杆;当铲斗卸载时，短连杆能相对活塞杆运动，避免了活塞杆与斗底相碰。此机构的其他缺点仍如正转四杆机构。 (7)动臂可伸缩式三杆机构 它的最大特点是动臂可借助油缸1进行伸缩。这种机构的铲斗铲入工况是靠动臂伸 出实现的，它解决了靠机器行走插入易使轮胎严重磨损问题;卸载时可伸出动臂，以获得较大的卸载高度和卸载距离;而运输工况时可缩回动臂，以减少前悬，从而提高了行驶的稳定性，这种结构的缺点是不能实现铲斗平动，也不能实现铲斗自动放平，结构也比较复杂。 ? 工作装置设计要求: 根据轮式装载机的作业特点，其工作装置的设计应满足以下要求。 (1)铲斗的运动轨迹符合作业要求，即满足铲掘装载的要求，希望铲掘力大， 铲斗易于装满物料，并要求在提升动臂的过程中，铲斗中应保持接近平移的运动，以免斗中的物料撒落。 (2)要满足卸载距离和卸载高度的要求，并使动臂在任何位置都能卸净物料。 (3)在满足作业要求前提下，工作装置结构简单，自重轻，受力合理，强度高; (4)应保证驾驶员具有良好的工作条件，确保工作安全，视野良好，操作简 单，维修方便。 ? 国内外差距与开发要求 由于我国的滑移装载机起步晚，不论在产品品种、性能参数以及使用可靠性、售后服务等方面，与国外相比均存在着相当大的差距。表现在: 国产的滑移装载机的主要是配套件可靠性不如国外。存在可靠性问题的有:柴油机、液压元件、液压系统清洁度、传动元件、电气系统及电器元件、紧固技术与密封技术、轮胎及作业装置等。挖掘装载机产品性能差、可靠性低。除了近年从国外引进的一些产品，国内的部分挖掘装载机产品的性能还处在国际,,世纪,,年代水平，早期故障率较高，还不能完全满足修筑公路的要求。滑移装载机基础部件质量较差、配套件质量不过硬。目前，国产发动机及液压系统的缸、泵、阀等质量已成为制约滑移装载机产品质量的“瓶颈” 。 滑移装载机的品种少、成套性差、型号不全，部分产品没有形成系列。我国的滑移装载机不论在品种上和机型方面都还存在着相当多的空白。现有的滑移装载机产品缺少创新性和独有技术。我国滑移装载机的研制开发工作缺乏创新性，没有自己独特的技术。在重视技术引进的时候，不太重视消化、吸收和关键技术的掌握与研究。因此，国内的滑移装载机的开发应开发高质量、多功能、多品种、多规格的系列产品，并加强基础元件、部件的生产，尤其是提高液压元件的质量，以达到在满足产品可靠性的前提下，降低产品成本，并提高产品的售后服务水平。