轮式装载机总体设计及转向系统设计

轮式装载机的组成

轮式装载机的组成

轮式装载机主要由动力装置（发动机）、底盘、工作装置、液压系统、电气系统五大部分组成。

图1-3所示为我国目前最具代表性的ZL50C型轮式装载机的总体结构。它由柴油机系统、传动系统、防滚翻及落物保护装置、驾驶室、空调系统、转向系统、液压系统、车架、工作装置、制动系统、电气仪表系统、覆盖件和操纵系统等组成。

（1）动力装置 轮式装载机采用的动力装置主要是柴油发动机。它布置在后部，驾驶室的中间，这样整机的重心位置比较合理，驾驶员视野较好，有利于提高作业质量和生产率。动力从柴油发动机传递到液力变矩器，再经过万向联轴器，传递搭配变速箱。通过变速箱，动力分别传递到前、后桥驱动车轮行走。

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（2）底盘

轮式装载机底盘包括传动系统、行走系统、转向系统和制动系统四大部分。

①传动系统 装子啊及的传动系统有机械式、液力机械式、液压式和电传动四种，小型装载机多为机械式，由于作业工况适应性太差，已淘汰；大、中型装载机广泛采用液力机械式；中型装载机多采用液压式；大型装载机多采用电传动式。

②行走系统 是轮式装载机底盘的重要组成部分之一，主要有车架、车桥和车轮等组成，它使装载机各总成、部件连接成一个整体；支承全部重量，吸收振动，缓和冲击，并传递各种力和力矩。车架有整体式与折腰式之分。轮式装载机多为铰接式（也称折腰式）车架。 ③转向系统 轮式装载机的转向系统有机械式转向、液压助力式转向和全液压式转向等多种。目前轮式装载机大都采用液压助力式和全液压式，实现形式和作业中经常改变其行驶方向或保持直线行驶。

④制动系统 是轮式装载机的重要部件，通常设有行车制动系统、紧急和停车制动系统，用来使行驶的装载机减速或停车，以提高装载机的作业速度和作业生产率。

（3）工作装置

轮式装载机工作装置由油泵、动臂、铲斗、杠杆系统、动臂油缸和转斗油缸等构成。油泵的动力来自发动机。动臂铰接在前车架上，动臂的升降和铲斗的反转，都是通过相应液压油缸的运动来实现的。 （4）液压系统

轮式装载机总体设计及制动系统设计

轮式装载机是一种用于装载、卸载和运输土、石料等物料的工程机械设备。它含有一个前置式铲斗，驾驶员座椅和驾驶室，以及四个轮子用于移动。下面是轮式装载机总体设计和制动系统设计的一些基本知识。

轮式装载机总体设计主要包括以下几个方面：

1. 整体结构设计：包括铲斗、车身、底盘、驾驶室等组成部分的设计，要保证重心低平稳，同时各部件之间的耦合良好，使结构刚性和稳定性达到最佳水平。

2. 动力系统设计：通过合理选择发动机和传动系统来实现最佳的动力性能和燃油经济性。

3. 液压系统设计：液压系统是轮式装载机的主要动力系统，通过设计合理的泵和阀来实现最佳的液压效率和性能。

4. 电气系统设计：电气系统包括所有电子元件和电线组件，通过设计合理的控制模块实现各种功能控制。

制动系统设计是重要的安全问题，必须严格按照相关要求进行设计，主要包括以下几个方面：

1. 制动器类型的选择：根据轮式装载机的使用场合和工作性质来选择最合适的制动器类型，目前轮式装载机普遍采用湿式多片制动器。

2. 制动器的设定：根据轮式装载机的质量和制动性能来计算制动器的承受能力和设置合适的制动器数量，保证制动效果可靠。 3. 制动管道和制动油：提供运转一段时间的制动和驱动控制，制动管道和制动油应该是适当的大小和容量。

4. 制动控制系统的设计：配备高质量的制动控制组件和设备来监控制动作用，保证制动系统在必要时能够快速反应并发生作用，确保安全性。

图1为我国目前最具代表性的第二代ZL50型轮式装载机的总体结构图。它主要由柴油机系统1、传统系统2、防滚翻及落物保护装置3、驾驶室4、空调系统5、转向系统6、液压系统7、车架8、工作装置9、制动系统10、电气仪表系统11、复盖件12、操纵系统13等13个部分及系统组成。

空调系统及防滚翻与落物保护装置是第一代没有的，是第二产品新增加的，主要是增加安全舒适性。其它部件如转向系统、制动系统、驾驶室、工作装置、车架等也有重大变化，在第一代的基础上采用了十多项先进技术及选进结构。因此，第二代与第一代相比在可靠性、安全舒适性、作业效率等都有相当大的提高，同时外观造型也美观得多。

传动系统

图2所示，为我国当前典型的轮式装载机的传动系统。该系统由变速器（也叫变矩器变速箱总成）3、驱动桥8、传动轴5等组成。

（1）变速器

变速器2由液力变矩器3及变速箱4两部分组成。图示变矩器的一端与柴油机1、另一端与变速箱4直接相连这样结构紧凑、连接可靠，是目前国内外轮式装载机用得最多、最普遍的一种连接方式。其它还有变速器为一整体与柴油机分置，或变矩器与柴油机直接相连而与变速箱分置，之间用传动轴连接。目前山工的ZL50D型、常林的ZLM50E型就是变矩器包括分动箱直接与柴油机相连，与变速箱分置，用传动轴相连的结构型式。

图3有柳工ZL50C型变速器结构图。该变速器为双涡轮液力变矩器加行星式动力换挡变速箱组成。 该变速箱有一个前进、一个后退两个行星排，加上一个直接挡（II挡），共两前进、一后退三个挡。结构简单、挡位少，完全实现了单杆操纵。变矩器有两个涡轮，二涡轮直接传给变速箱输入轴（齿轮），为各挡轻载变速状态。一涡轮是通过超越离合器才传给变速箱输入轴，当各相应挡扭矩加大，速度降低到超越离合器结合时，两个涡轮同时参加工作，为相应挡的低速大扭矩状态，这一切都是由超越离合器通过速度的高低自动实现的。实际上该变速器有4个前进挡，2个后退挡，因每个挡都有一个高低速自动换挡。因此该变速器这方面显示出了它的优点，比普通多挡多杆操纵的变速器操纵性能要好。但它也有一个很主要的缺点，双涡轮变矩器比简单三元件变矩器效率低，功率损失大。目前这种定轴式变速箱还未采用电子技术，因此都为普通的多杆操纵。CAT950B型、小松的WA380-3型均为四进四退变速器，单杆电液换挡或电脑集成控制。变矩器均为三元件简单式，变速箱CAT为多排行星式，小松为定轴式。

轮式装载机流量放大负荷传感转向系统

流量放大负荷传感转向系统主要由泵、优先阀、同轴流量放 大转向器、油缸和管路等组成，工作原理见图1。

同轴流量放大转向器比原来的全液压转向器增加了一个将压 力信号传递给优先阀的Ls油口。这种转向系统能够按照转向油路

的要求，优先向其分配流量，无论负载大小、方向盘转速高低， 均能保证供油充足，转向动作平滑可靠;保证转向后的剩余流量 可全部供给工作装置液压系统使用，从而消除了由于向转向油路 供油过多而造成功率损失，使系统能量充分利用。

同轴流量放大转向器与转向油缸组成一个位置控制系统，转 向油缸活塞杆的位移与转向器阀芯角位移成正比。转向器内的摆 线马达是一个计量装置(发动机熄火转向时起油泵作用)，把分 配给转向油缸油液体积量转化为转向器阀套的角位移量，阀套相 对阀芯的角位移决定了配油窗口的开口面积。方向盘转速越高，相对角位移越大，配油窗口面积也越大;方向盘停止转动时相对角位移 为零，配油窗口自行关闭，实现反馈控制。回位弹簧使阀套越过死区， 与阀芯对中。优先阀是一个定差减压元件，无论负载和油泵供油量如何 变化，优先阀均能维持转向器内变节流口C1两端的压差 基本不变，保证供给转向器的流量始终等于方向盘转速与转向器排量 的乘积。

1.回位弹簧 2.拔销 3.联动轴 4.针齿 5.定子 6.转子

7.阀体 8.阀套 9.阀芯

转向器处于中位时如果发动机熄火油泵不供油，优先阀的控制弹簧把阀芯推向右端，接通CF油路 (阀组装后的初始状态)。发动机启动后优先阀分配给CF油路的 油液流经转向器内的中位节流口Co产生压降，Co两端的压力传 到优先阀阀芯的两端，由此产生的液压力与弹簧力、液动力平 衡，使阀芯处于一个平衡位置。由于Co的液阻很大，只要流过很 小的流量便可以产生足以推动优先阀阀芯左移的压差，进一步推 动阀芯左移，开大EF阀口，关小CF阀口，所以流过CF油路的流 量很小。