现代装载机技术发展综述

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现代装载机技术发展综述

　　1 整机生产率提升及燃料节省技术

　　1.1 高性能发动机技术

　　通过提高发动机性能提高整机生产率，降低燃料消耗，是提高整机性能和质量的基础。

　　(1)在发动机上应用了所谓ACERT技术。这是一种通过新型电子控制模块，系统优化燃油供给、空气供给、燃烧过程和废气排放技术。该项技术可在不降低燃料经济性和性能的前提下降低排放，保持原有的寿命和可靠性。

　　(2)跟踪监测发动机各子系统运行状况。除了对于冷却温度、进气温度、润滑油压、燃油压力、发动机转速等指标进行连续监测外，还可对发动机负荷工况实施监控，当负荷过高时，系统将自动降低发动机输出功率以保护其免遭破坏。

　　(3)高性能电子控制燃油定时喷射技术。对发动机低速和高速燃料燃烧工况进行优化，提高供油响应速度，使其与铲斗铲掘力和液压系统响应速度相匹配。

　　(4)应用高转矩发动机，使其与大容量液力变矩器相匹配，从而最大限度提高低速工况工作效率，可使燃油消耗降低15%。

　　(5)应用双模式发动机功率选择系统。发动机设有两种工作模式可供操作人员随意选择，即正常工作模式和动力工作模式。正常工作模式适用于常规装载作业，可获得最大的燃油效率;动力工作模式适用于坚硬材料铲装或陡坡爬升工况，可获得最大的功率输出。通过双模式功率选择系统，操作人员可以方便地调整发动机性能与作业要求之间的匹配工况。

　　(6)恒定净功率输出控制。一般发动机为总功率恒定输出控制，即当空调或冷却风扇等附件工作时，为保证总功率不变，实际工作所需要的净功率就会因此而发生改变。新型的发动机电子控制系统则能够在辅助装置满负荷工作条件下提供恒定的净功率输出，从而提高了整机生产率和燃料效率。

　　(7)分离式恒温冷却系统。系统可按需求对风扇转速实施电子调节控制，监控发动机冷却温度、进气总管温度、变速箱油温以及液压油温度，通过这些数据控制和保持风扇转速在系统正常工作温度水平。

　　现有许多装载机的冷却系统从机器侧面吸入空气，通过发动机座舱将其从机器后部排出。新型冷却系统则通过非金属保护层将冷却系统与发动机座舱隔离。由液压驱动的变速风扇从机器后部吸入清洁空气，并且从侧面和发动机罩壳将其排出。其结果获得了最佳的冷却效率，提高了燃料效率，减少了散热器的气阻和工作噪音。

　　1.2 变速箱传动技术

　　(1)自动变速箱四模式选择系统。变速箱有一个人力换挡和三个自动换挡模式(即低、中、高挡)，通过合理选择，操作人员可使机械作业条件与发动机最佳性能相匹配。

　　人力换挡模式可通过变速杆使传动系传动比固定，从而使整机获得不变的作业速度。低速自动挡模式可保证发动机低速运行下的平稳换挡，适用于一般铲装作业，并具有较低的燃油消耗。中速自动挡模式适用于发动机中速运行工况下的换挡和较快的作业要求。高速自动换挡模式是发动机在高速运行下的换挡工况，可提供最大的铲掘力和快速作业循环，适用于爬坡、装载和运输作业。

　　(2)变速箱可变分离压力技术。操作人员可对制动踏板所要求的分离压力进行选择。分离压力有高、低之分。高分离压力可在发动机高转速、高液压系统压力条件下保持变速箱的啮合，以增加爬坡装载、堆积材料时机械的作业能力。低分离压力可在发动机低转速、低液压系统压力条件下使变速箱分离，以提高水平地面作业时的燃油效率。

　　(3)液力变矩器闭锁技术。需要时，可通过控制台开关激活闭锁系统。闭锁系统激活时，若在三档，当行驶速度达到10.9 km/h时液力变矩器将自动闭锁;若在四档，当行驶速度达到20.9 km/h时液力变矩器自动闭锁。新型液力变矩器闭锁技术提高了生产效率，减少了作业循环时间，保证了装载运输和坡道作业条件下最佳的燃油消耗。

　　(4)变速箱锁定开关技术。该技术通过档位锁定功能使自动变速箱进一步完善。操作人员可使用操作杆上的按扭开关使变速箱保持在所需要的档位，使操纵更为简便。

　　(5)变速箱自动加速开关技术。当铲斗插入料堆时，通过操作杆上的按扭开关可使变速箱由二档换入一档，以增加铲掘力。当换入倒档时，变速箱会自动进入二档工作。这一技术增加了铲斗铲掘力和插入力，减少了作业循环时间。该技术包括两项新功能，一是在自动档模式下可由四档直接降至一档工作;二是在上坡装载作业时增加铲掘力。

　　1.3 自动双速液压控制技术

　　该技术可使液压系统能量与作业工况要求相匹配。图1为铲掘工况，在此工况下辅助液压泵通过截止阀卸荷，其动力通过变速箱用于增加铲斗铲掘力。图2是铲斗举升工况，在此工况下截止阀关闭，其液压动力用于增加工作油泵液压动力，以便提高提升速度，从而增加整机生产率。

　　1.4 其他新技术

　　(1)电子控制稳定装载行驶(ECSS)技术。该项技术可保证装载机在不良地面条件下高速稳定行驶，通过防止行驶中铲斗物料散落，提高操作舒适性和减振悬挂系统控制性能使生产率最大化。此项技术最适合装载运输作业。

　　(2)自动润滑技术。在作业中对销轴和衬套等零部件进行精确自动润滑。自动润滑可减少因润滑不良而产生的计划外日常保养和停机时间，从而有利于生产率的提高。

　　(3)物料自动铲装技术。该技术使物料铲装过程自动化，使新驾驶员更容易操作。系统提供平稳的'装载作业循环，持续的满斗装载，并且避免了轮胎的滑转，全部过程无需操纵控制器。

　　(4)物料随车自动计量技术。该技术采用专用称量系统在作业中可称量料斗物料，使驾驶员装载更加精确有效。准确的装载有利于提高作业效率和生产率。该计量系统可与机械集成安装，并配备打印机可对装载结果打印输出。

　　2 可靠性与保养服务技术

　　2.1 机架坚固技术

　　(1) 铰 接式车架采用坚固的箱型截面结构和刚性四板塔架结构。应用机器人焊接技术，以实现机架连接点的深度焊接和最佳的融合性，保证最大的强度和长久的寿命。

　　(2)发动机座架采用箱型截面整体结构，前端设有悬挂支撑板形成坚固刚性结构，以便抵抗扭转变形和冲击载荷。整个机架形成一极其坚固的安装平台，以便能够可靠安装发动机、变速箱、车桥、驾驶室和其它附件。

　　(3)车架 铰 接机构的上、下连接板间的距离对机械性能和部件寿命有重要影响。采用扩展式拖挂设计提供了最佳的销轴载荷分配和轴承寿命。上、下拖挂销轴分别安装在一对圆锥棍子轴承上，通过在较大的面积上分配垂直与水平载荷以提高零件寿命。较大的开口空间设计也方便了维护工作。

　　(4)前部机架结构采用四板焊接塔架结构，可承受与装载、转斗、插入等作业工序有关的负载，为前桥、动臂、提升和转斗油缸等部件提供了坚固的安装基础。

　　2.2 发动机可靠性增强技术

　　汽缸体与缸盖使用相同的灰铸铁材料，并增加了缸壁厚度以减小噪声，提高刚度。气缸盖为整体设计，组成横流结构，便于气流运动。该设计使发动机能够用较小的动力吸入低温和干净的空气。

　　活塞采用整体式钢结构，缸套使用湿式、可更换、高强度热处理铸件。

　　散热器为钎焊铝结构，强度高防渗漏。每英寸6个散热翅片，矩形波设计，减少了阻滞和堵塞现象。

　　电子控制模块和传感器采用完全密封结构，以防止水和灰尘的侵入。连接器件和电线使用防护编织物以防腐蚀和早期磨损。

　　各部件设计制造符合相应技术标准，即使在极端使用条件下也能保证最佳的性能。

　　2.3 状态监测技术

　　监测产品“健康”状况是保持任何机械设备可靠性的关键。现代装载机备有多种标准和可选监测程序，以帮助跟踪机器的状况。监测系统可持续观察装载机的工作运行状况。该系统可监视关键的发动机系统功能，并在需要时降低发动机输出以保护其免遭破坏。若出现以下任一情况，监视器或前仪表盘就会发出灯光和声音报警：冷却温度高、进气温度高、润滑油压低、燃油压力高、燃油压力低、发动机超速。

　　2.4 液压密封技术

　　液压软管采用端面面对面“O”型圈密封安装技术，保证了液压软管的可靠连接，防止了液压油泄露。

　　液压缸的缓冲环安装于液压缸头部(见图3)，以降低活塞杆密封载荷，并可使液压缸寿命延长30%，大大提高了可靠性。

　　2.5 湿式多片全液压制动技术

　　行车与驻车湿式多片制动器采用全密封和免调整技术，避免了污染，减少了磨损和维护工作。在制动系统中使用双液压独立回路，以便为制动系统故障提供备用制动回路，从而提高了可靠性。若制动压力降低，系统会立即进行灯光和声音报警。如果制动压力持续下降，驻车制动器将自动实施制动，从而为机械提供了双安全系统。新制动技术降低了维护成本，提高了可靠性。

　　2.6 综合保养技术

　　适当保养可减少用户开支，降低成本。为此应用了多项保养服务便捷措施：设立随车液压服务中心和电器服务中心;防护性易观察监测仪表;基于地面保养点;易进入发动机机舱;

　　机器外部环保排污道设计，方便雨水排泄;设置制动片磨损指示器，方便观测;免保养电瓶设计;延长润滑油和过滤器更换时间间隔，液压油过滤器更换间隔时间为500小时，变速箱用油过滤器更换间隔时间达1000小时;发动机和重要的部件采用可修复设计;全球网络服务支持，世界各地大部分零件24小时供货，减少客户停机时间等。

　　2.7 S·O·S服务体系

　　该体系可通过保持简单的维护以防较大的维修，避免发生实质性故障。通过定期的端口采样，跟踪零部件的磨损、润滑油特性和状况，并应用相应数据在发生磨损失效前作出预测。基于S·O·S服务报告，进行简单的调整或更换零件，即可避免问题的进一步恶化和较大的维修工作，从而保持了机械的正常工作状况，避免了维修服务的等待，减少了停机时间。

　　2.8 建立设备管理系统

　　通过在经销商处开户入网，由产品链接所收集的信息可输入计算机终端。使用快捷通畅的机器信息，可优化资产使用，减少安全隐患，改善维护管理，实施预防维修战略。其结果可获得更多的作业时间，较低的运营成本，更多的设备投资回报。

　　3 操作舒适性技术

　　3.1 操作环境改善技术

　　具有宽敞、安静、高效的，按最佳人机工程学特性设计的驾驶室。机械前后具有最佳视野，宽敞无失真平板 玻 璃窗延伸至驾驶室地板，保证铲斗最佳视野。驾驶室噪声可降至71dB。此外，在驾驶室顶部设有雨水引导槽以保持窗户的清洁。四面设有防 眩 装置，以防驾驶员炫目。

　　3.2 驾驶座椅技术

　　具有空气悬挂、6种调节方式，适应各种人体需要。整体铸造靠背和底座设计防止了垫子的突起。最佳的汽车类驾驶座椅舒适性腰部支撑，减少了驾驶疲劳。右座椅扶手设有集成执行控制器，操作舒适方便。有备选加热座椅。

　　3.3 减振技术

　　装载机工作条件恶劣，通过控制机械振动可改善操作效率和生产率。现代装载机采取了各种减振措施：摆动后桥跟随地面波动以保持驾驶室的稳定;驾驶室安装于减振支座上以减少地面的冲击载荷; 铰 接机构装有平衡阀以避免机架相互碰撞;油缸阻尼在极限行程减缓铲斗动作，以防机械振动;选用悬挂控制系统可减小装载和运输工况下的振动和跳动;储能器作为吸振装置可减小机械的前后颠簸，为不平地面工作提供平稳作业;电控自动反冲击装置防止了油缸突然停止所造成的振动和跳动;空气悬挂座椅控制可减小由驾驶地板传递的垂直振动。

　　3.4 转向控制技术

　　(1)常规转向。

　　即省力的手动计量液压转向系统。其载荷感应系统仅在需要时向转向系统输入动力。当不转向时，更多的发动机功率用于提高铲掘力、破碎力和提升力，节约了燃油消耗。可伸缩、倾斜度可调的转向立柱获得了最大的操纵舒适性。

　　(2)指令控制转向 。

　　即负载感应转向系统，将方向盘与机架转角位置联系在一起，以提供适合的转向控制量(图4)。机械转弯速度与方向盘位置成比例。在各种条件下转向力小于26N，整个机械的转向只需方向盘回转±70°，而同样的普通转向方向盘则须旋转2～3个360°。

　　指令控制方向盘包含前进、空档、后退开关和升档、降档按钮，使左手始终与方向盘接触。执行控制器与驾驶座椅右扶手集成设计并可随操作者移动。

　　3.5 电子操纵控制技术

　　采用双杆电子换挡操纵系统易于变速换向。变速系统的设计避免了换挡时手与方向盘的脱离，改善了操作舒适性与方便性。电子换挡操纵系统与自动变速箱、强制换挡开关、档位保持开关等机构组合在一起，提供了多种换挡选择，确保了机器工况与作业条件的合理匹配。

　　综上所述，机、电、液、信一体化的集成设计，设计的精细化，性能参数的合理匹配，高可靠性，以及网络化在线服务是现代装载机发展的主要方向。

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