装载机工作装置设计主要内容

A. 装载机工作装置功能

工作装置也就是铲斗，连杆和动臂等组成，由工作装置液压系统控制运动。负责装载，运输，铲土和平整路面等工作

B. 轮式装载机的结构及工作原理

如图所示为轮式装载机总体结构示意图，装载机一般由车架、动力传动系统、行走装置、工作装置、转向制动装置、液压系统和操纵系统等组成。发动机1的动力经变矩器2传给变速箱14，再由变速箱把动力经传动轴13及16分别传到前后桥10，以驱动车轮转动。内燃机动力还经过分动箱驱动液压泵3工作。工作装置由动臂6、摇臂7、连杆8、铲斗9、动臂液压缸12和摇臂液压缸5组成。动臂一端铰接在车架上，另一端安装了铲斗，动臂的升降由动臂液压缸来带动，铲斗的翻转由转斗液压缸通过摇臂和连杆来实现。车架11由前后两部分组成，中间用铰销4连接，依靠转向液压缸可以使前后车架绕铰销相对转动，以实现转向。从装载机的总体结构图可以看出，装载机可分为：动力系统、机械系统、液压系统、控制系统。装载机作为一个有机整体，其性能的优劣不仅与工作装置机械零部件性能有关，还与液压系统、控制系统性能有关。动力系统：装载机原动力一般由柴油机提供，柴油机具有工作可靠、功率特性曲线硬、燃油经济等特点，符合装载机工作条件恶劣，负载多变的要求。机械系统：主要包括行走装置、转向机构和工作装置。液压系统：该系统的功能是把发动机的机械能以燃油为介质，利用油泵转变为液压能，再传送给油缸、油马达等转变为机械能。控制系统：控制系统是对发动机、液压泵、多路换向阀和执行元件进行控制的系统。液压控制驱动机构是在液压控制系统中，将微小功率的电能或机械能转换为强大功率的液压能和机械能的装置。它由液压功率放大元件、液压执行元件和负载组成，是液压系统中进行静态和动态分析的核心。

C. 装载机的主要部件

包括发动机，变矩器，变速箱，前、后驱动桥，简称四大件
1. 发动机
2. 变矩器上有三个泵，工作泵（供应举升，翻斗压力油）转向泵（供应转向压力油）变速泵也称行走泵（供 应变矩器，变速箱压力油），有些机型转向泵上还装有先导泵（供应操纵阀先导压力油）
3..工作液压油路，液压油箱，工作泵，多路阀，举升油缸和翻斗油缸
4. 行走油路：变速箱油底壳油，行走泵，一路进变矩器一路进档位阀，变速箱离合器
5. 驱动：传动轴，主差速器，轮边减速器
6. 转向油路：油箱，转向泵，稳流阀（或者优先阀）转向器，转向油缸
7. 变速箱有一体的（行星式）和分体的（定轴式）两种

D. 装载机工作装置组成及铲斗的作用

工作装置主要由铲斗和动臂组成，装载机如果没有铲斗就好象人没有手一样，你无法工作啊。车上一切的系统最终要依靠铲斗工作才可以有价值。

E. 装载机液压系统工作原理

原发布者:韩晨
装载机液压系统
1装载机整机液压系统的应用装载机整机液压系统实验测试的工程背景及意义装载机是工程机械中重要的机种，是一种集铲、运、装、卸作业于一体的自行式机械。今后轮式装载机仍将是工程机械中最重要的机种之一。一个液压系统是由多个元件相互连接而成的，每个元件的工作性能往往不能代表整个液压系统的性能。因此有必要对整机液压系统进行较全面的分析研究。实验准备及实验过程实验在实验室、试验沙场、野外原生土实验现场等场地进行。具体如下，针对产品特点设计了实验方案。对装载机液压系统如下参数进行了分工况测量，测量参数为：工作泵出口压力；动臂油缸无杆腔压力‘动臂油缸有杆腔压力；转斗油缸无杆腔压力；转斗油缸有杆腔压力I转向泵出口压力；转向器人口压力；转向油缸压力；先导控制减压阀控制压力；动臂的角位移。分别在如下工况下进行测试空载工况；①标准载荷工况；②沙场实时装载工况；③野外原生土实时装载工况。2装载机工作装置液压系统的实验分析概述如图1所示为装载机工作装置液压系统。它由四个部分组成；1转斗液压缸；2动臂液压缸；3动臂液压缸换向阀；4转斗液压缸换向阀；5单向阀；6液压泵；7滤油器；8溢流阀；9缓冲补油阀；10油箱

F. 装载机的工作装置

装载机的铲掘和装卸物料作业是通过其工作装置的运动来实现的。装载机工作装置由铲斗1、动臂2、连杆3、摇臂4和转斗油缸5、动臂油缸6等组成。整个工作装置铰接在车架7上。铲斗通过连杆和摇臂与转斗油缸铰接，用以装卸物料。动臂与车架、动臂油缸铰接，用以升降铲斗。铲斗的翻转和动臂的升降采用液压操纵。
装载机作业时工作装置应能保证：当转斗油缸闭锁、动臂油缸举升或降落时，连杆机构使铲斗上下平动或接近平动，以免铲斗倾斜而撒落物料；当动臂处于任何位置、铲斗绕动臂铰点转动进行卸料时，铲斗倾斜角不小于45°，卸料后动臂下降时又能使铲斗自动放平。
综合国内外装载机工作装置的结构型式，主要有七种类型，即按连杆机构的构件数不同，分为三杆式、四杆式、五杆式、六杆式和八杆式等；按输入和输出杆的转向是否相同又分为正转和反转连杆机构等。
土方工程用装载机铲斗结构，其斗体常用低碳、耐磨、高强度钢板焊接制成，切削刃采用耐磨的中锰合金钢材料，侧切削刃和加强角板都用高强度耐磨钢材料制成。
铲斗切削刀的形状分为四种。齿形的选择应考虑插入阻力、耐磨性和易于更换等因素。齿形分尖齿和钝齿，轮胎式装载机多采用尖形齿，而履带式装开机多采用钝形齿。斗齿数目视斗宽而定，斗齿距一般为150-300mm。斗齿结构分整体式和分体式两种，中小型装载机多采用整体式，而大型装载机由于作业条件差、斗齿磨损严重，常采用分体式。分体式斗齿分为基本齿2和齿尖1两部分，磨损后只需要更换齿尖。
装载机特殊工作装置
1. 加大斗
在标准机型配置的基础上，加大铲斗容量，以提高工作效率，以满足比重较轻物料的铲装，如：煤炭等。
2. 岩石王
主要针对装卸岩石工况，铲斗的斗臂板、支撑板斗进行了加强，并配备了高耐磨的副刀板、高耐磨精铸斗齿，从而提高了整个铲斗的使用寿命。
3. 高卸黑金王
满足货车日益增高的围栏高度，对于煤炭等比重较低的物料，即可满足高卸载，又可满足大装载量，大大提高工作效率。
4. 侧卸斗
针对场地狭小特别是隧道作业工况的工作装置，铲斗可单向侧翻，在隧道作业中可有效降低驾驶员的劳动强度。
5. 夹木叉
主要用于林场及港口进行物料的搬运和装卸。
6. 快换装置
主要针对工作场地中存在多种物料需要装卸的工作环境，驾驶员坐在驾驶室内即可对工作装置进行快速更换，使用方便、作业效率高，可更换的工作装置有：铲斗、夹木叉等。
7. 抓草斗
主要应用于植物秸秆等抓取，具有开口大、压实紧、抓草效率高等特点。
8. 全自动滤清器排尘机
1. 防止“风枪”吹滤清器导致粉尘回流，而进入发动机，成为缸体早期磨损的隐患。
2. 省发动机维修费；因清理频繁，保证了滤清器的通透性，可以缩小滤清器的过滤孔径，挡住了更多粉尘，提高了发动机的进气纯度，延长发动机使用寿命，可达20%以上。
3. 省滤芯更换费；因工作频繁，粉尘总量保有率下降，可延长滤清器的使用寿命，节省滤清器80%，延长滤清器保养时间2-3倍，节省滤清器维护费用80%。
4. 省燃油费；有效降低进气阻力，保证发动机在高转速时的混合比，增加发动机输出功率，节省燃油3%-5%。
5. 省人工费；不必拆装，即可对滤清器进行自动清理，从而减轻了使用者的劳动强度。

G. 装载机的组成以及各部分零件

装载机的组成为发动机，变矩器，变速箱，前、后驱动桥，简称四大件。

1、发动机。

2、变矩器上有三个泵，工作泵（供应举升，翻斗压力油）转向泵（供应转向压力油）变速泵也称行走泵（供 应变矩器，变速箱压力油），有些机型转向泵上还装有先导泵（供应操纵阀先导压力油）。

3、工作液压油路，液压油箱，工作泵，多路阀，举升油缸和翻斗油缸。

4、行走油路：变速箱油底壳油，行走泵，一路进变矩器一路进档位阀，变速箱离合器。

5、驱动：传动轴，主差速器，轮边减速器。

6、转向油路：油箱，转向泵，稳流阀（或者优先阀）转向器，转向油缸。

7、变速箱有一体的（行星式）和分体（定轴式）两种。

(7)装载机工作装置设计主要内容扩展阅读：

选用原则：

1、机型的选择：主要依据作业场合和用途进行选择和确定。一般在采石场和软基地进行作业，多选用轮胎装载机配防滑链。

2、动力的选择：一般多采用工程机械用柴油发动机，在特殊地域作业，如海拔高于3000m的地方，应采用特殊的高原型柴油发动机。

3、传动型式的选择：一般选用液力—机械传动。其中关键部件是变矩器形式的选择。中国生产的装载机多选用双涡轮、单级两相液力变矩器。

4、在选用装载机时，还要充分考虑装载机的制动性能，包括多个在制动、停车制动和紧急制动三种。制动器有蹄式、钳盘式和湿式多片式三种。

制动器的驱动机构一般采用加力装置，其动力源有压缩空气，气顶油和液压式三种。常用的是气顶油制动系统，一般采用双回路制动系统，以提高行驶的安全性。

H. 装载机工作装置的有限元分析的难点在哪

1、 引言
装载机是工程机械的主要机种之一，广泛用于建筑、矿山、水电、桥梁、铁路、公路、港口、码头等国民经济各部门。国外装载机发展迅速，而我国装载机在设计上存在很多问题，其中主要集中在可靠性、结构设计强度等方面[1,2]。由于采取“类比试凑”等设计方法在一定程度上存在盲目性，容易形成设计中的“人为”应力集中点，造成机构整体强度的削弱甚至破坏。按这种设计生产出的产品，外观上看上去很强壮、刚性很好，但却有内在的设计缺陷，使用过程中常因工作装置结构强度等原因，产生开焊、甚至断裂等破坏，致使工作装置报废，造成重大经济损失。
本文将以SDZ20型装载机为例，建立有限元模型，在典型工况下用MARC软件进行静态结构分析，获得工作装置整体的应力及变形分布。其结论对该种结构的优化设计有一定的指导意义。
2、 工作装置结构受力破坏与力学特征
2.1工作装置的结构
工作装置由铲斗、动臂、横梁、支撑、摇臂、拉杆等组成。各构件之间由铰销联接，有相对转动。为了增强摇臂、支撑的刚度，在摇臂及支撑之间有筋板连接，在计算时，可以将其视为一体。动臂上铰点与装载机前车架铰接，中部铰点与举臂油缸铰接；摇臂上铰点与翻斗油缸铰接。用MARC对其做有限元静力分析中，认为工作装置各铰接处没有相对转动。动臂是工作装置的主要受力部件，其截面形状为矩形；又因其长、宽方向远大于厚度方向，故可以用板壳元对动臂进行离散。横梁截面为箱形，为焊接结构。摇臂和支撑也是焊接结构，其焊接板的截面均为矩形。考虑各构件的厚度远小于其它两个方向的厚度，可以认为均为板类零件。
2.2结构受力与破坏特征
装载机整体结构为对称结构。分析装载机插入、铲起、举升、卸载等的作业过程可知，装载机载初铲时，工作装置受力最大。在整个工作过程中受到的外界载荷为不变载荷，主要是物料的重量以及机构自重。由于物料种类和作业的条件不同，装载机工作时铲斗切削刃并非均匀受载，一般可以简化为两种极端情况：（1）认为载荷沿切削刃均匀分布，并以作用在铲斗切削刃中点的集中载荷来代替均布载荷，称其为对称受载情况；（2）非对称受载情况，由于铲斗偏铲、料堆密集情况不均，使载荷偏于铲斗一侧，通常将其简化为集中载荷作用在铲斗最边缘的斗齿上。这两种处理方法都是偏于安全的。当结构受力超过其极限载荷，材料发生塑性变形直至开裂（焊接部位）或断裂。
3、 有限元模型的建立及边界条件
工作装置作为装载机的主要工作部件，强度和刚度必须有充分的保证。根据工作装置的结构特征，建立起与其对应的有限元模型。
3.1单元类型的选取有限元网格划分
工作装置的各板厚度均匀，且长宽相比较小的多。根据经典薄壳理论假设，厚度小于中面轮廓尺寸1/5的为薄板。因此可以采用空间板壳单元进行网格划分。考虑四边形单元比三角形单元具有更高的计算精度，而三角形单元比四边形单元更利于拟合过渡，所以采用四边形单元与三角形单元混合进行网格划分。
有限元网格按照“均匀应力区粗划、应力梯度大的区域细划”的原则进行划分。按照给定尺寸自动划分后，对局部（如尖角和轴承孔等部位）进行细划。有限元模型如图2所示。
3.2边界条件的施加
边界条件包括两方面：边界载荷和边界约束。取额定装载量，按静力等效的原则将力施加在铲斗尖内移约100mm处中部。在初铲转斗时，可认为举臂油缸和翻斗油缸都不动，动臂的两个铰销部位和摇臂的铰销部位无相对移动。
3.2.1边界载荷
额定装载为2×104N。联合铲取的工况进行加载。根据以上假设，可以计算出铲斗所受水平力Rx和垂直力Ry。
水平力（即插入阻力）的大小由装载机的牵引力确定
Rx=Pkpmax=4000N 式中，Pkpmax为装载机的牵引力。
垂直力（即铲起阻力）大小受装载机的纵向稳定条件的限制。
Ry=GL1/L=58800x1300/2615.8=26974N 式中，G——装载机自重，为6000kg（58800N）。
L1——中心到前轮水平距离，为1300mm。
L——垂直力作用点到前轮水平距离，为2615.8mm 。
考虑到铲斗的特殊性，对其变形及破坏不予考虑。根据圣维南原理，局部载荷不影响远处应力场的分布，可以知道，在铲斗尖部附近所施加的点载荷不会影响除去铲斗外的工作装置的应力分布。所以这种加载方式是可行的。
3.2.2边界约束
根据假设，举臂油缸和翻斗油缸不动。这样，在油缸与工作装置的铰接处和动臂与前车架的铰接处分别施加对应的边界条件。
3.3材料性能参数的确定
SDZ20型装载机工作装置构件所用的材料为16Mn（包括动臂、摇臂、支撑、横梁和各筋板、加强板）和Q235（拉杆），变形在弹性范围内，对应各构件分别施加所需材料常数：
4、 结果分析
用MARC软件对工作装置进行有限元分析，得到整个工作装置的整体应力应变场、变形场分布，图3给出了工作装置的局部等效应力分布。
由结果可知，该装置的结构完全满足了强度要求。各构件情况是：动臂的危险点在动臂下铰点及动臂与举臂油缸铰接处附近，应力值已经分别达到142.5MPa和118.9MPa，偏载时应力值达到184.5 MPa和153.6 MPa，是正载时的1.29倍，且偏载的一侧与横梁焊接部分出现应力集中，其值已达到100 MPa；摇臂的危险点在摇臂与拉杆铰接处，应力已达91.7 MPa；横梁的危险点在横梁与动臂的铰接处，应力值已达65.2 MPa；拉杆的危险点在与摇臂铰接处，应力值已达107.2 MPa。同时，在偏载时，动臂承载了由于偏载所产生的大部分扭矩，而其他构件在偏载时的应力集中相对减小。即使这样，最大值仍远小于屈服应力，设计是偏于安全的。

I. 装载机的工作原理是啥

装载机的工作原理：（机械的工作原理必须由每个部件分别阐述）

1.动力装置
装载机的动力装置广泛采用柴油机，只有少数小型、轻型装载机以汽油机为动力。这是因为柴油机的热效率高，油耗低，经济性好，功率范围广，单机功率从几千瓦到几百千瓦都有，可满足多种型号的装载机的需要，适应性强等。
2．底盘
装载机底盘的功用和组成与叉车相同，也是接受动力装置的动力，使装载机行走或同时进行作业，也是全机的骨架。动力装置、工作装置等均安装在它上面。也由传动、行驶转向和制动四大系统组成。同叉车一样，由于装载机底盘的四大系统也与汽车底盘的四大系统基本相同，尤其是制动装置完全与汽车相同，甚至在某些叉车、装载机和汽车上可以通用，只是装载机的制动系多采用双管路气助液动力伺服制动和钳--盘式(或湿式)行车制动器，驻车制动器多采用中央钳--盘式或蹄--鼓式制动器，这是因为装载机前驶和倒驶的机率相当，且搬运作业时行驶距离较短，减速、停车的次数较多，再加之作用环境复杂，为保证其在制动时，不发生热衰退或水衰退，故多采用上述结构。在这里将不重述这些与叉车和汽车的相同部分，只介绍装载机的传动、行驶及全液压转向三个装置的典型结构和工作原理。同时，因为装载机的种类较多，具体结构形式也有差异，在此也只能以杭州武林机器长生产的ZI30型装载机为例，对其典型结构进行分析讨论，期望能获得举一反三的效果。
3．工作装置
装载机的工作装置是用来克服被切削物料的阻力，并完成插入料堆，铲取物料，提升并卸除物料等一系列工作的装置。它主要由铲斗、动臂、摇臂、动臂油缸、转斗油缸等组成。工作装置的作业过程是由液压操纵装置来完成的。
4．电器装置
装载机的电器装置的作用、性能以及数量与叉车基本相同。它也有前照灯、并也分近光和远光灯两种，前面还有转向灯、前位灯，尾部有制动灯、转向灯、后位灯、倒车灯等，有的还装有雾灯、视高、视宽灯等。

J. 50装载机总体设计

ZL50E轮式装载机基本参数
ZL50E WHEEL LOADER SPECIFICATIONS

发动机型号…………………………………………………………..WD615.67G3-36
D6114ZGB
Engine Model
功率（kW/PS）……………………………………………………………162/160
Power
额定转速（r/min）…………………………………………………………..2200
Rated Revolution
额定载重量（t）………………………………………………………………5
Rated Load Weight
最大卸载高度（mm）（斗尖/斗刃）………………………………………2990/3104
Max. Dump Clearance （Up to Tip/Up to Edge）
最大卸载距离（mm）（斗尖）……………………………………………………1220
Max. Dump Reach （Up to Tip）
最高行驶车速（km/h）……………………………………………………………36
Max. Travel Speed
最小转弯半径(mm)………………………………………………………………6520
Min. Turning Radius
最大牵引力（KN）………………………………………………………………..165
Max. Traction Force
工作装置动作时间（三项和）（s）……………………………………………12.5
Hydraulic cycle time (Total)
额定斗容（m3）………………………………………………………………….3
Rated Bucket Capacity
掘起力（kN）…………………………………………………………………..180
Breakout Force
总长度（mm）………………………………………………………………….8250
Overall Length
总宽度（mm）………………………………………………………………3000
Overall Width
总高度（mm）………………………………………………………………3520
Overall Height
操作重量（t）………………………………………………………………. 16.2
Operating Weight

特点
Features:
发动机
本机采用斯太尔WD615.67G3-36发动机，或可选配上柴D6114，动力强劲
Optional Engine Steyr diesel engine WD615.67G3-36, and Shanghai diesel engine D6114.
变速系 吸收了卡特技术的双涡轮液力变矩器，动力换档变速箱，结构紧凑，高效、可靠，操纵方便；主要轴承采用进口件；
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.
驱动桥 采用技术成熟的、性能优良的成工50桥，承载能力大，可靠性高；关键密封件采用进口产品；
Axles Heavy ty and reliable axles designed with advanced Cheng Gong Series 50 axle technology. Key seals are imported.
液压系统 全液压转向系统，操纵轻便灵活，性能可靠。流体连接件采用国内知名品牌，密封可靠，管路系统寿命高；采用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.
工作装置 工作装置优化设计的Z型连杆机构，掘起力大，作业效率高，循环时间短；斗容大，卸载高度、卸载距离大，适合更大范围的需求；其销轴采用防尘结构设计，延长了使用寿命，缩短了维修周期。
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.
驾驶室 符合人机工程的驾驶室，密闭、隔热、减震，降噪，操纵舒适，视野广阔；
Cab Ergonomically designed for total control and comfort with impressive panoramic visibility. It features heat insulation, shock absorption, and low noise level.
车架 四板塔型前车架与箱型后车架为主机提供了坚实的受力基础，上下铰接间距大，采用圆锥滚子轴承，寿命长；整机稳定性好；
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.
整机布置 整机布置合理，液压油箱上置，燃油箱后置，维修性好，弧性机罩使外观更为协调、美观，后视效果好；
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.
可选配件 空调、加大斗、石方斗、加长臂、破碎锤，以及集装箱叉、钢管叉、木柴叉、起吊臂等多种作业装置，满足您的各种需求；
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.

破碎锤技术特点
Features of Hydraulic Hammer:
● 强劲的击打力量
●Strong crushing force
● 极高的系统效率
● High system efficiency
● 科学的构造、优良的材质、先进的工艺，保证了卓越的耐久性
● Scientific structure，good quality material，and advanced processing ensure the best rability.
● 简单的结构、极佳的油脂润滑位置、无氮气泄漏的后盖，使维修保养异常便利。
● Simple structure，ideal greasing position and rear cover with nitrogen gas leakage proof make the maintenance very easy.

成工产品破碎锤技术参数：
Specifications for Cheng Gong Hydraulic Hammer：

破碎锤重量 467-889 kg
Operating Weight
驱动压力 130-180 bar
Hydraulic pressure
驱动油量 45-140 lpm
Oil Flow
击打频率 400-820 bpm
Frequency
钢钎直径 85-105 mm
Tool Diameter
击打力 1200-2750 J
Crushing Force

ZL50E轮式装载机配破碎锤产品的整机参数：
Specifications for ZL50E Wheel Loader attached the hydraulic hammer：
整机重量 15500 ~ 16000kg
Operating Weight
长 8186mm
Length
宽 3000mm
Width
高 3520mm
Height

*内容及规格参数如有变更，恕不另行通知。
*Materials and specifications are subject to change without notice.