裝載機工作裝置的優化設計

A. 裝載機工作裝置的有限元分析的難點在哪

1、 引言
裝載機是工程機械的主要機種之一，廣泛用於建築、礦山、水電、橋梁、鐵路、公路、港口、碼頭等國民經濟各部門。國外裝載機發展迅速，而我國裝載機在設計上存在很多問題，其中主要集中在可靠性、結構設計強度等方面[1,2]。由於採取「類比試湊」等設計方法在一定程度上存在盲目性，容易形成設計中的「人為」應力集中點，造成機構整體強度的削弱甚至破壞。按這種設計生產出的產品，外觀上看上去很強壯、剛性很好，但卻有內在的設計缺陷，使用過程中常因工作裝置結構強度等原因，產生開焊、甚至斷裂等破壞，致使工作裝置報廢，造成重大經濟損失。
本文將以SDZ20型裝載機為例，建立有限元模型，在典型工況下用MARC軟體進行靜態結構分析，獲得工作裝置整體的應力及變形分布。其結論對該種結構的優化設計有一定的指導意義。
2、 工作裝置結構受力破壞與力學特徵
2.1工作裝置的結構
工作裝置由鏟斗、動臂、橫梁、支撐、搖臂、拉桿等組成。各構件之間由鉸銷聯接，有相對轉動。為了增強搖臂、支撐的剛度，在搖臂及支撐之間有筋板連接，在計算時，可以將其視為一體。動臂上鉸點與裝載機前車架鉸接，中部鉸點與舉臂油缸鉸接；搖臂上鉸點與翻斗油缸鉸接。用MARC對其做有限元靜力分析中，認為工作裝置各鉸接處沒有相對轉動。動臂是工作裝置的主要受力部件，其截面形狀為矩形；又因其長、寬方向遠大於厚度方向，故可以用板殼元對動臂進行離散。橫梁截面為箱形，為焊接結構。搖臂和支撐也是焊接結構，其焊接板的截面均為矩形。考慮各構件的厚度遠小於其它兩個方向的厚度，可以認為均為板類零件。
2.2結構受力與破壞特徵
裝載機整體結構為對稱結構。分析裝載機插入、鏟起、舉升、卸載等的作業過程可知，裝載機載初鏟時，工作裝置受力最大。在整個工作過程中受到的外界載荷為不變載荷，主要是物料的重量以及機構自重。由於物料種類和作業的條件不同，裝載機工作時鏟斗切削刃並非均勻受載，一般可以簡化為兩種極端情況：（1）認為載荷沿切削刃均勻分布，並以作用在鏟斗切削刃中點的集中載荷來代替均布載荷，稱其為對稱受載情況；（2）非對稱受載情況，由於鏟斗偏鏟、料堆密集情況不均，使載荷偏於鏟斗一側，通常將其簡化為集中載荷作用在鏟斗最邊緣的斗齒上。這兩種處理方法都是偏於安全的。當結構受力超過其極限載荷，材料發生塑性變形直至開裂（焊接部位）或斷裂。
3、 有限元模型的建立及邊界條件
工作裝置作為裝載機的主要工作部件，強度和剛度必須有充分的保證。根據工作裝置的結構特徵，建立起與其對應的有限元模型。
3.1單元類型的選取有限元網格劃分
工作裝置的各板厚度均勻，且長寬相比較小的多。根據經典薄殼理論假設，厚度小於中面輪廓尺寸1/5的為薄板。因此可以採用空間板殼單元進行網格劃分。考慮四邊形單元比三角形單元具有更高的計算精度，而三角形單元比四邊形單元更利於擬合過渡，所以採用四邊形單元與三角形單元混合進行網格劃分。
有限元網格按照「均勻應力區粗劃、應力梯度大的區域細劃」的原則進行劃分。按照給定尺寸自動劃分後，對局部（如尖角和軸承孔等部位）進行細劃。有限元模型如圖2所示。
3.2邊界條件的施加
邊界條件包括兩方面：邊界載荷和邊界約束。取額定裝載量，按靜力等效的原則將力施加在鏟斗尖內移約100mm處中部。在初鏟轉斗時，可認為舉臂油缸和翻斗油缸都不動，動臂的兩個鉸銷部位和搖臂的鉸銷部位無相對移動。
3.2.1邊界載荷
額定裝載為2×104N。聯合鏟取的工況進行載入。根據以上假設，可以計算出鏟斗所受水平力Rx和垂直力Ry。
水平力（即插入阻力）的大小由裝載機的牽引力確定
Rx=Pkpmax=4000N 式中，Pkpmax為裝載機的牽引力。
垂直力（即鏟起阻力）大小受裝載機的縱向穩定條件的限制。
Ry=GL1/L=58800x1300/2615.8=26974N 式中，G——裝載機自重，為6000kg（58800N）。
L1——中心到前輪水平距離，為1300mm。
L——垂直力作用點到前輪水平距離，為2615.8mm 。
考慮到鏟斗的特殊性，對其變形及破壞不予考慮。根據聖維南原理，局部載荷不影響遠處應力場的分布，可以知道，在鏟斗尖部附近所施加的點載荷不會影響除去鏟斗外的工作裝置的應力分布。所以這種載入方式是可行的。
3.2.2邊界約束
根據假設，舉臂油缸和翻斗油缸不動。這樣，在油缸與工作裝置的鉸接處和動臂與前車架的鉸接處分別施加對應的邊界條件。
3.3材料性能參數的確定
SDZ20型裝載機工作裝置構件所用的材料為16Mn（包括動臂、搖臂、支撐、橫梁和各筋板、加強板）和Q235（拉桿），變形在彈性范圍內，對應各構件分別施加所需材料常數：
4、 結果分析
用MARC軟體對工作裝置進行有限元分析，得到整個工作裝置的整體應力應變場、變形場分布，圖3給出了工作裝置的局部等效應力分布。
由結果可知，該裝置的結構完全滿足了強度要求。各構件情況是：動臂的危險點在動臂下鉸點及動臂與舉臂油缸鉸接處附近，應力值已經分別達到142.5MPa和118.9MPa，偏載時應力值達到184.5 MPa和153.6 MPa，是正載時的1.29倍，且偏載的一側與橫梁焊接部分出現應力集中，其值已達到100 MPa；搖臂的危險點在搖臂與拉桿鉸接處，應力已達91.7 MPa；橫梁的危險點在橫梁與動臂的鉸接處，應力值已達65.2 MPa；拉桿的危險點在與搖臂鉸接處，應力值已達107.2 MPa。同時，在偏載時，動臂承載了由於偏載所產生的大部分扭矩，而其他構件在偏載時的應力集中相對減小。即使這樣，最大值仍遠小於屈服應力，設計是偏於安全的。

B. 裝載機工作裝置模擬研究有什麼意義

在對裝載機工作裝置復優化設計及運動制住址研究現狀進行全面回顧與綜合的基礎上,以裝載機工作裝置反轉六連桿機構為例,建立了裝載機工作裝置運動過程的通用數學表達式,對工作裝置優化設計的合理方法進行了探索.採用復合形法和黃金分割法對六連桿機構進行了優化設計,並對裝載機工作裝置的運動性能參數進行了計算.利用VisualC++6.0開發了連桿機構的優化設計及運動模擬軟體.對優化設計的具體應用技術,如數學模型的建立、目標函數的選擇、約束條件的建立、優化方法的選擇等進行了闡述.對優化設計的主要方法進行了比較,確定了裝載機工作裝置六連桿機構的...

C. 關於ZL40裝載機的鏟斗的參數計算

輪式裝載機工作裝置設計中，要對其各個部件的強度進行計算，方法很多，算出的結果也很精確，但如果外載荷選擇不當，計算將是沒有用的。本文對輪式裝載機工作裝置計算工況，計算載荷進行討論，提出外載荷的求解方法。

1 計算位置和計算工況的確定
裝載機工作裝置強度計算中，應選擇工作裝置受力最大的位置為計算位置。分析裝載機鏟掘、運輸，提升及卸載等作業過程，以裝載機在水平面上鏟掘物料時，工作裝置受力最大。因此對工作裝置強度計算應取裝載機在水平面上作業，鏟鬥鬥底與地面水平時為計算位置。
裝載機工作裝置計算工況，文獻〔1〕、〔2〕中介紹了六種工況：①對稱水平受力工況；②對稱垂直受力後輪離地工況；③對稱水平與垂直同時作用後輪離地工況；④水平受力偏載工況；⑤垂直受力偏載後輪離地工況；⑥水平偏載與垂直偏載後輪離地工況。對於④、⑤、⑥三種工況，由於偏載程度至今尚未研究清楚，若取極限位置進行強度計算，動臂板高應力區都達到了材料的屈服極限，這與實際測量數據出入較大，看來極限偏載工況的假設不盡合理，我們只討論①、②、③種工況。根據對ZL30裝載機工作裝置進行強度分析，①、②種工況的應力大大小於第③種工況的應力，所以我們選工況③為計算工況。工況③是受垂直載荷和水平載荷作用後輪離地工況，由於目前載機設計中，轉斗掘起力遠遠大於動臂掘起力，我們認為第③種工況是轉斗缸掘起使後輪離地，當裝載機繼續鏟裝時，鏟斗與動臂下鉸點沒有著地，動臂是個懸梁。我們取此工況為工作裝置中動臂的計算工況，並把此工況作為工況A。另一種鏟掘工況是鏟斗與動臂的下鉸點離地高度很小，在轉斗作業時有可能接地成為一個支點，致使裝載機的縱向穩定性增加，這種情況轉斗缸力達到最大值，鏟斗、拉桿、搖臂受力最大，我們把此工況作為B工況，為鏟斗、拉桿、搖臂、銷軸的計算工況。

2 外載荷的確定
外載荷的確定在強度計算中是非常重要的。對於工況A中垂直載荷的計算方法，我們的觀點與文獻〔1〕、〔2〕、〔3〕一致，即按靜態傾翻載荷確定垂直力。對水平力計算，文獻〔1〕、〔2〕沒有給出具體計算方法，文獻〔3〕中沒有考慮系統油壓的影響。目前有兩種方法，一是不考慮系統壓力對水平力的影響，取裝載機最大插入力，此時力偏大；一是扣除系統最高壓力時，發動機傳到驅動輪上牽引力，此時力偏小。我認為水平力的計算，應扣除在這種工況下實際工作壓力時發動機傳到驅動輪上的牽引力。對於工況B中的載荷計算方法目前還沒有資料報道。
2.1 載荷作用點的確定
鏟斗承受的水平載荷Rx水平作用在斗刃的中間。根據GB10400-89掘起力定義，垂直載荷Rz作用在距斗刃100mm的中間，見圖1。

圖1 外載荷作用點

2.2 工況A載荷的確定
2.2.1 垂直載荷Rz的計算
由圖1知

式中：Gs——裝載機整機重量；
LA——裝載機重心到前輪中心距離；
LB——R2作用點到前輪中心距離。
2.2.2 水平載荷Rx的計算
2.2.2.1 連桿機構的幾何關系
(1)斗四桿機構見圖2，經過推導有以下關系式

圖2 斗四桿機構

（1）
（2）
（3）
α4＝α2－α3 （4）
α5＝180°－α1－α2 （5）
（6）
α7＝α6－α5 （7）
L4＝R0.sinα4 （8）
L5＝LO1.sinα3 （9）

(2)斗油缸四桿機構見圖3，經推導有以下關系式

圖3 斗油缸四桿機構

（10）
（11）
（12）
α12＝α10－α11 （13）
L6＝R5.sinα12 （14）

2.2.2.2 水平載荷Rx的計算見圖4

圖4 工作裝置機構簡圖

（15）

式中：PT——轉斗缸推力；
L1，L2，L3——結構參數；
L4，L5，L6——通過(1)～(4)式求得。

(工作裝置是單轉斗缸) (16)
(工作裝置是雙轉斗缸) (17)

式中：p——工作壓力；
D——轉斗缸直徑。
式(15)中有兩個未知數PT，RX，但我們可以通過總體計算，導出RX和工作壓力的關系式：
MB＝F1(p) (18)
RX＝F2(MB) (19)
即 RX＝F（p） （20）

式中：MB——工作泵消耗的扭矩(圖5)。

圖5 工作泵消耗扭矩

可以通過逐次求出RX的精確值。首先將RX＝0代入(15)式求出PT，通過(16)，(17)式求出p，再由(20)式求出RX。然後再把RX值代入(15)式重復上述計算，這樣經過多次計算，當兩次RX值接近時，認為此時RX值為精確值，我們用此法對ZL30裝載機工作裝置外載荷進行計算，RX＝65559N，而不考慮油壓時RX＝92567N，按系統最大壓力時RX＝48211N，顯然這幾種計算方法相差較大，最大與最小的值相差一倍多，所以我們認為按我們以上介紹的方法計算是確切的。
2.3 工況B載荷的確定見圖6

圖6 垂直載荷計算簡圖

工況B載荷RZ的確定，應按以動臂下鉸點處為支承點，後輪離地時計算得出的RZ和按轉斗缸最大工作壓力時計算得到的RZ中取其中較小值。
由穩定性確定的載荷RZ：

(21)

由轉斗缸最大工作壓力確定的載荷RZ：

(22)

式中：D——轉斗缸直徑(如是雙缸再乘以2)；
p——轉斗缸最大工作壓力。

3 結論
(1)裝載機工作裝置靜強度計算的載荷工況：對於動臂取水平載荷和垂直載荷同時作用後輪離地工況，鏟斗、搖臂、拉桿、銷軸取以動臂前端為支承點掘起工況。
(2)動臂計算工況中，水平力RX的計算應考慮在此工況下工作壓力對水平力的影響。
(3)提出的水平力RX的計算方法，通過對ZL30，ZL40裝載機工作裝置設計中的強度計算實際應用，認為是可行

D. 裝載機工作裝置拉桿彎曲怎麼處理

裝載機工作裝置是裝載機的一個重要組成部分，其工作性能的好壞將直接影響到整個裝載機的工作效率，但是，與裝載機的其它系統相比而言，大家對其研究的深度不夠。尤其是近幾年，大家對裝載機的外觀設計越來越注重，而其內在的核心部分卻沒有任何提高。
裝載機工作裝置拉桿彎曲：
顧名思義，拉桿在工作過程中是受拉力的，只會出現被拉長或鉸接孔失圓的現象，不會出現彎曲現象。因此拉桿在設計中我們只考慮其能承受的最大拉力，不考慮其它力，因而拉桿成為工作裝置中最薄弱的部件。實際工作中，如果工作裝置設計不合理或操作不當，將使拉桿承受比拉力還大的其它力。
第一種情況：
工作裝置在處於最高位置以下的任意位置卸料後，如果用戶接下來的動作不是下降動臂或收斗，而是直接提升動臂，這時，拉桿受的力就不是拉力，而是壓力。
在卸料後，如果立即提升動臂，由於卸載限位塊與動臂接觸，鏟斗與動臂的相對夾角不能再減小，這時拉桿受到鏟斗的推力，該推力通過搖臂作用到翻斗油缸上，將活塞桿往外拉，而此時的翻斗油缸前後腔都處於封死狀態，必須通過翻斗油缸的前腔泄油、後腔補油才能使工作裝置繼續向上運動，如果拉桿產生的最大推力不能使翻斗油缸活塞桿向外拔出，最後只能使拉桿彎曲。因此，這種情況下拉桿所受的最大壓力是由翻斗缸前腔泄荷閥的壓力決定的。
第二種情況：
當工作裝置進行挖掘作業時，這時裝載機的整個重量都落在鏟斗和後輪上，前輪不承受力。鏟斗對地面的切入力是由拉桿對鏟斗的推力提供的，所以這時的拉桿承受的是壓力，其壓力的大小是根據整機的重量和翻斗缸前腔泄荷閥的壓力共同決定的，兩者取其最小者。
第三種情況：
當工作裝置在卸料作業時，用戶往往為了卸料干凈，操縱翻斗油缸，用鏟斗限位塊與動臂進行猛烈碰撞，這時搖臂會對拉桿產生一個沖擊壓力，如果不考慮運動慣性力的大小，拉桿所受壓力的大小也是由翻斗缸前腔泄荷閥的壓力決定的，與第一種情況相似，所不同的是這種工況翻斗缸是主動的，而第一種情況翻斗缸是被動的。
以上是拉桿彎曲的三種典型工況，用機械原理中力矩平衡的方法，我們可以找出拉桿受壓力最大的一種工況，對拉桿進行穩定性驗算。對於第三種工況，我們可以在動臂座梁處焊接一個限位塊，可以防止翻斗缸將太多的沖擊壓力傳遞到拉桿上。如左圖所示。對於第一、第二種工況，我們可以調節翻斗缸前腔的泄荷閥壓力不能太高，保證拉桿不被壓彎。根據經驗，判斷翻斗缸前腔壓力是否太高，我們有一個最簡單的辦法，就是在第一種工況下，讓發動機處於怠速狀況下提升動臂，如果動臂不能被提升起來或感覺到發動機轉速明顯下降甚至熄火，這時是翻斗油缸前腔泄荷閥壓力太高，應該用壓力表測試並調整到規定值。
但不能為了保護拉桿而將該閥的壓力調得太低。如果壓力調得太低，當裝載機工作裝置處於滿斗高位時，由於鏟斗與物料的合重心相對於鏟斗下支點的力臂幾乎為零，鏟斗容易向後翻轉，物料會從鏟斗的斗沿掉落下來，容易砸壞駕駛室，對駕駛員造成人身傷害。

E. 50裝載機總體設計

ZL50E輪式裝載機基本參數
ZL50E WHEEL LOADER SPECIFICATIONS

發動機型號…………………………………………………………..WD615.67G3-36
D6114ZGB
Engine Model
功率（kW/PS）……………………………………………………………162/160
Power
額定轉速（r/min）…………………………………………………………..2200
Rated Revolution
額定載重量（t）………………………………………………………………5
Rated Load Weight
最大卸載高度（mm）（斗尖/斗刃）………………………………………2990/3104
Max. Dump Clearance （Up to Tip/Up to Edge）
最大卸載距離（mm）（斗尖）……………………………………………………1220
Max. Dump Reach （Up to Tip）
最高行駛車速（km/h）……………………………………………………………36
Max. Travel Speed
最小轉彎半徑(mm)………………………………………………………………6520
Min. Turning Radius
最大牽引力（KN）………………………………………………………………..165
Max. Traction Force
工作裝置動作時間（三項和）（s）……………………………………………12.5
Hydraulic cycle time (Total)
額定斗容（m3）………………………………………………………………….3
Rated Bucket Capacity
掘起力（kN）…………………………………………………………………..180
Breakout Force
總長度（mm）………………………………………………………………….8250
Overall Length
總寬度（mm）………………………………………………………………3000
Overall Width
總高度（mm）………………………………………………………………3520
Overall Height
操作重量（t）………………………………………………………………. 16.2
Operating Weight

特點
Features:
發動機
本機採用斯太爾WD615.67G3-36發動機，或可選配上柴D6114，動力強勁
Optional Engine Steyr diesel engine WD615.67G3-36, and Shanghai diesel engine D6114.
變速系 吸收了卡特技術的雙渦輪液力變矩器，動力換檔變速箱，結構緊湊，高效、可靠，操縱方便；主要軸承採用進口件；
Power Train Twin turbine torque converter, manufactured by Cheng Gong and employing CAT technology, and power shift transmission which features compact structure, high efficiency, reliable performance, and operational ease. The key bearings are imported.
驅動橋 採用技術成熟的、性能優良的成工50橋，承載能力大，可靠性高；關鍵密封件採用進口產品；
Axles Heavy ty and reliable axles designed with advanced Cheng Gong Series 50 axle technology. Key seals are imported.
液壓系統 全液壓轉向系統，操縱輕便靈活，性能可靠。流體連接件採用國內知名品牌，密封可靠，管路系統壽命高；採用PERMCO的泵；
Hydraulic System Full hydraulic steering system with operational ease and high efficiency. Well known hydraulic fluid connections with reliable seals ensure long service life of line system. PERMCO pumps used.
工作裝置 工作裝置優化設計的Z型連桿機構，掘起力大，作業效率高，循環時間短；斗容大，卸載高度、卸載距離大，適合更大范圍的需求；其銷軸採用防塵結構設計，延長了使用壽命，縮短了維修周期。
Implement Optimally designed Z-bar linkage mechanism with large breakout force, high efficiency, short cycle time, large mp clearance and reach, and suitable for a wide variety of applications. Dust proof pins ensure its long service life.
駕駛室 符合人機工程的駕駛室，密閉、隔熱、減震，降噪，操縱舒適，視野廣闊；
Cab Ergonomically designed for total control and comfort with impressive panoramic visibility. It features heat insulation, shock absorption, and low noise level.
車架 四板塔型前車架與箱型後車架為主機提供了堅實的受力基礎，上下鉸接間距大，採用圓錐滾子軸承，壽命長；整機穩定性好；
Frame Heavy-ty front frame with four-plate loader tower and rear frame with special box-section structure provides strength and large load capacity. It features long upper and lower hitch distance, cone bearing which ensure extended service life, and a long wheelbase design which results in improved centre of gravity and stability.
整機布置 整機布置合理，液壓油箱上置，燃油箱後置，維修性好，弧性機罩使外觀更為協調、美觀，後視效果好；
Vehicle Arrangement Improved positioning of the hydraulic tank (higher position), and the fuel tank (rear of machine). Compact structure with easy access to service points ensures hassle-free maintenance. Attractive and improved cabin and overall machine design with streamlined engine hood for superior rear visibility.
可選配件 空調、加大斗、石方斗、加長臂、破碎錘，以及集裝箱叉、鋼管叉、木柴叉、起吊臂等多種作業裝置，滿足您的各種需求；
Optional Equipment Air-conditioning
Large, light material buckets
Bucket for rock
Extended lift arms
Hydraulic hammer
Multi-purpose implements including log, container and steel tube forks, and hoisting arm.

破碎錘技術特點
Features of Hydraulic Hammer:
● 強勁的擊打力量
●Strong crushing force
● 極高的系統效率
● High system efficiency
● 科學的構造、優良的材質、先進的工藝，保證了卓越的耐久性
● Scientific structure，good quality material，and advanced processing ensure the best rability.
● 簡單的結構、極佳的油脂潤滑位置、無氮氣泄漏的後蓋，使維修保養異常便利。
● Simple structure，ideal greasing position and rear cover with nitrogen gas leakage proof make the maintenance very easy.

成工產品破碎錘技術參數：
Specifications for Cheng Gong Hydraulic Hammer：

破碎錘重量 467-889 kg
Operating Weight
驅動壓力 130-180 bar
Hydraulic pressure
驅動油量 45-140 lpm
Oil Flow
擊打頻率 400-820 bpm
Frequency
鋼釺直徑 85-105 mm
Tool Diameter
擊打力 1200-2750 J
Crushing Force

ZL50E輪式裝載機配破碎錘產品的整機參數：
Specifications for ZL50E Wheel Loader attached the hydraulic hammer：
整機重量 15500 ~ 16000kg
Operating Weight
長 8186mm
Length
寬 3000mm
Width
高 3520mm
Height

*內容及規格參數如有變更，恕不另行通知。
*Materials and specifications are subject to change without notice.

F. 裝載機的工作裝置

裝載機的鏟掘和裝卸物料作業是通過其工作裝置的運動來實現的。裝載機工作裝置由鏟斗1、動臂2、連桿3、搖臂4和轉斗油缸5、動臂油缸6等組成。整個工作裝置鉸接在車架7上。鏟斗通過連桿和搖臂與轉斗油缸鉸接，用以裝卸物料。動臂與車架、動臂油缸鉸接，用以升降鏟斗。鏟斗的翻轉和動臂的升降採用液壓操縱。
裝載機作業時工作裝置應能保證：當轉斗油缸閉鎖、動臂油缸舉升或降落時，連桿機構使鏟鬥上下平動或接近平動，以免鏟斗傾斜而撒落物料；當動臂處於任何位置、鏟斗繞動臂鉸點轉動進行卸料時，鏟斗傾斜角不小於45°，卸料後動臂下降時又能使鏟斗自動放平。
綜合國內外裝載機工作裝置的結構型式，主要有七種類型，即按連桿機構的構件數不同，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向是否相同又分為正轉和反轉連桿機構等。
土方工程用裝載機鏟斗結構，其斗體常用低碳、耐磨、高強度鋼板焊接製成，切削刃採用耐磨的中錳合金鋼材料，側切削刃和加強角板都用高強度耐磨鋼材料製成。
鏟斗切削刀的形狀分為四種。齒形的選擇應考慮插入阻力、耐磨性和易於更換等因素。齒形分尖齒和鈍齒，輪胎式裝載機多採用尖形齒，而履帶式裝開機多採用鈍形齒。斗齒數目視斗寬而定，斗齒距一般為150-300mm。斗齒結構分整體式和分體式兩種，中小型裝載機多採用整體式，而大型裝載機由於作業條件差、斗齒磨損嚴重，常採用分體式。分體式斗齒分為基本齒2和齒尖1兩部分，磨損後只需要更換齒尖。
裝載機特殊工作裝置
1. 加大斗
在標准機型配置的基礎上，加大鏟斗容量，以提高工作效率，以滿足比重較輕物料的鏟裝，如：煤炭等。
2. 岩石王
主要針對裝卸岩石工況，鏟斗的斗臂板、支撐板斗進行了加強，並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，對於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. 側卸斗
針對場地狹小特別是隧道作業工況的工作裝置，鏟斗可單向側翻，在隧道作業中可有效降低駕駛員的勞動強度。
5. 夾木叉
主要用於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境，駕駛員坐在駕駛室內即可對工作裝置進行快速更換，使用方便、作業效率高，可更換的工作裝置有：鏟斗、夾木叉等。
7. 抓草斗
主要應用於植物秸稈等抓取，具有開口大、壓實緊、抓草效率高等特點。
8. 全自動濾清器排塵機
1. 防止「風槍」吹濾清器導致粉塵迴流，而進入發動機，成為缸體早期磨損的隱患。
2. 省發動機維修費；因清理頻繁，保證了濾清器的通透性，可以縮小濾清器的過濾孔徑，擋住了更多粉塵，提高了發動機的進氣純度，延長發動機使用壽命，可達20%以上。
3. 省濾芯更換費；因工作頻繁，粉塵總量保有率下降，可延長濾清器的使用壽命，節省濾清器80%，延長濾清器保養時間2-3倍，節省濾清器維護費用80%。
4. 省燃油費；有效降低進氣阻力，保證發動機在高轉速時的混合比，增加發動機輸出功率，節省燃油3%-5%。
5. 省人工費；不必拆裝，即可對濾清器進行自動清理，從而減輕了使用者的勞動強度。

G. 開鏟車怎樣控制好鏟斗

在設計工作裝置時，為了防止裝載機在運輸物料時撒料，通過調整翻斗缸與前車架連接的較點位置，使工作裝置從地面收斗位置到規定運輸位置的高點這一段園弧運動。

鏟斗的收斗限位塊始終是緊緊靠在動臂上的，這樣可以保護工作裝置兔受沖擊，防止物料微落，而且可以簡化駕駛員的操作，不用地面收斗後，到運位置時，再操作一下收斗動作。

這常說的靠擋塊功能通過運動軌跡

仔細分析發現，具有該功能的工作裝置如果沒有收斗限位塊的限制，工作裝置從地面收斗位置到規定運位置的高點這一段園運動中，鏟斗與動臂的相對夾角是逐新減小的。

在實際工作中，由於收斗限位塊的限制，鏟斗迫使拉桿去拉動臂，將翻斗缸缸活塞桿壓回去。翻斗缸活塞桿被壓回去是通過斗缸缸前腔補油進油，後腔泄荷閥回油實現的。

一般來說，後腔泄荷閥的開啟壓力是工作液壓系統的系統壓力的1.25倍。所以，工作裝置從地面收斗位置到規定運輸位置的高點這一段運動中，有可能有一點拉桿所收的拉力、搖臂所受的灣矩比地面起工況所受的相應力還大。

H. 輪式裝載機工作原理

裝載機是一種廣泛應用於公路、鐵路、港口、碼頭、煤炭、礦山、水利、國防等工程和城市建設等場所的鏟土運輸機械。它對於減輕勞動強度，加快工程建設速度，提高工程質量起著重要的作用。那麼裝載機的工作原理是什麼?發展前景如何呢?下面yjbys對其結構及工作原理做簡單介紹。

結構及工作原理：

上圖為輪式裝載機總體結構示意圖，裝載機一般由車架、動力傳動系統、行走裝置、工作裝置、轉向制動裝置、液壓系統和操縱系統等組成。發動機1的動力經變矩器2傳給變速箱14，再由變速箱把動力經傳動軸13及16分別傳到前後橋10，以驅動車輪轉動。內燃機動力還經過分動箱驅動液壓泵3工作。工作裝置由動臂6、搖臂7、連桿8、鏟斗9、動臂液壓缸12和搖臂液壓缸5組成。動臂一端鉸接在車架上，另一端安裝了鏟斗，動臂的升降由動臂液壓缸來帶動，鏟斗的翻轉由轉斗液壓缸通過搖臂和連桿來實現。車架11由前後兩部分組成，中間用鉸銷4連接，依靠轉向液壓缸可以使前後車架繞鉸銷相對轉動，以實現轉向。

功能： 其主要功能是對鬆散物料進行鏟裝及短距離運輸作業。它是工程機械中發展最快、產銷量及市場需求最大的機種之一。我們平時看到最多的是輪式裝載機，與它相對的是履帶式的裝載機。與履帶式的相比它具有機動性能好，不破壞路面，操作方便等優點。所以輪式裝載機得到廣泛的應用。本文的研究對象均為輪式裝載機。

從裝載機的總體結構圖可以看出，裝載機可分為：動力系統、機械繫統、液壓系統、控制系統。裝載機作為一個有機整體，其性能的優劣不僅與工作裝置機械零部件性能有關，還與液壓系統、控制系統性能有關。動力系統：裝載機原動力一般由柴油機提供，柴油機具有工作可靠、功率特性曲線硬、燃油經濟等特點，符合裝載機工作條件惡劣，負載多變的要求。機械繫統：主要包括行走裝置、轉向機構和工作裝置。液壓系統：該系統的功能是把發動機的機械能以燃油為介質，利用油泵轉變為液壓能，再傳送給油缸、油馬達等轉變為機械能。控制系統：控制系統是對發動機、液壓泵、多路換向閥和執行元件進行控制的系統。液壓控制驅動機構是在液壓控制系統中，將微小功率的電能或機械能轉換為強大功率的液壓能和機械能的裝置。它由液壓功率放大元件、液壓執行元件和負載組成，是液壓系統中進行靜態和動態分析的核心。

裝載機國內外發展狀況和存在的難題：

目前，國外多功能物流裝備及其相關技術正日益的完善，並朝著系列化、大型化、微型化、多用途等方向發展。國際知名廠商(如山貓，凱斯，卡特彼勒、小松、利渤海爾、沃爾沃等)一則廣泛應用微電子技術與信息技術，完善計算機輔助駕駛系統、信息管理系統，如應用電子監控和自動報警系統，用於物料精確裝、載、運作業的GPS定位與重量自動稱量裝置;二則採用特殊降噪材料、雜訊抑制方法等，消除或降低裝載機工作時的機器雜訊;三則通過不斷改善電噴裝置，進一步降低柴油發動機的尾氣排放量，研究無污染、經濟型、環保型的動力裝置;四則優化工作裝置的結構設計，如由單一的“Z”型連桿機構演變出八桿平行機構、TP連桿機構和“ERASLINK”機構(單動臂鑄鋼結構)，以及O&K公司專為小型多功能裝載機而設計的LEAR連桿機構等，為了提高裝載機的作業生產率，相繼研製出許多功能超強的系統，例如：動力電子控制/管理系統，自動調節發動機輸出功率;發動機自動控制系統，當裝載機處於非作業工況是，自動降低發動機轉速，減少燃料消耗及發動機噪音;關鍵信息顯示系統等。

我國裝載機行業的'主導產品，基本上都是以柳工70年代初開發的ZL50為基礎發展起來的，屬國際60年代技術水平。進入80年代消化吸收美國Caterpillar、日本小松等先進技術，逐步開發成功了我國第二代裝載機產品。我國的第二代產品與國際先進產品相比，在機電一體化、操縱舒適度、作業效率等方面有較大差距，差距最大的是產品可靠性，國產多功能裝載機整機可靠性差(平均無故障工作時間不足400小時)，缺乏核心技術、主要關鍵部件都依賴進口、產品單一，產品檔次低。雖然國內裝載機及相關技術研究工作起步較晚，但是發展速度很快，如多功能裝載機的銷售量已經占據了世界裝載機市場的半壁江山，我國已成為世界多功能裝載機第一產銷大國。

目前我國裝載機行業已經出現了第三代產品。第三代產品的整機可靠性有很大的提高，各主要性能指標基本上能與國際先進水平接軌。但是在可靠性、舒適度、作業效率及製造水平等發面和國外先進水平還有相當差距。第四代產品在第三代的基礎上也已出現，進一步優化了整機的性能及配置，電控箱、濕式制動器等技術得到了應用，並形成了各企業的專有技術及專利技術，使產品以嶄新的面目推向市場。這些都將是進一步促進我國裝載機行業的技術進步。

裝載機的發展趨勢：

微電子技術與信息技術將得到廣泛應用，進一步完善計算機輔助駕駛系統、信息管理系統及故障診斷系統;採用單一吸聲材料、雜訊抑制方法等消除或降低機器雜訊;通過不斷改進電噴裝置，進一步降低柴油發動機的尾氣排放量。除了上述這些外，還有：多功能鏟斗、鬆土器、液村錘、掃雪器等多種工作裝置，體積小、功率大、輕巧靈活、燃油經濟性更好，增大駕駛室尺寸和玻璃窗面積，提高室內的氣壓以防塵，改善控制系統和操縱桿的位置，提高操作環境的舒適性，降低操作者的勞動強度以及美化外觀造型等。特別的由於我國挖掘裝載機起步晚，不論是產品品種、性能參數還是使用可靠性、售後服務等都和國外存在著相當大的差距。因此，它的發展趨勢是引進國外的先進技術開發出高質量、多功能、多品種、多規格的系列產品以提高產品的市場競爭力;加強基礎元件、部件的生產和質量，尤其是提高液壓元件的質量，以達到滿足產品可靠性要求的前提下降低產品成本;提高產品售後服務質量。

參考文獻：

王國彪 《國外輪式裝載機技術的發展現狀》

宋占偉，聞邦椿 《裝載機電子控制技術的發展及應用》

朱長亮 《我國輪式裝載機產品的發展》

王國彪，王岩松，馬鑄 《輪式裝載機的現狀與技術發展》

I. 裝載機的工作裝置有哪些部分

�0�2�0�2�0�2 裝載機是一種作業效率很高的鏟裝機械，它不僅能對鬆散物料進行裝、運、卸作業，還能對爆破後的礦石以及土壤作輕度的鏟掘丁作。如果交換相應的工作裝置後，還可以完成挖土、推土、起重及裝卸等丁作。因此，裝載機被廣泛應用於建築工程施工中。裝載機主要由工作裝置、行走裝置、發動機、傳動系統、轉向制動系統、液J系統、操作系統和輔助系統組成。 �0�2�0�2�0�2 裝載機的工作裝置主要由動臂、搖臂、鏟斗、連桿等部件組成。動臂和動臂油缸鉸接在前車架上，動臂油缸的伸或縮使丁作裝置舉升或下降，從而使鏟斗舉起或放下。轉斗油缸的伸或縮使搖臂前或後擺動，再通過連桿控制鏟斗的上翻收斗或下翻卸料，由於作業的要求，在裝載機的工作裝置設計中，應保證鏟斗的舉昇平移和下降放平，這是裝載機工作裝置的一個重要特性。這樣就可減少操作程序，提高生產率。