施工机械：单斗装载机工作装置及合理运距

1.概述

装载机是用一个装在专用底盘或拖拉机底盘前端的铲斗，铲装、运输和倾卸物料的铲土运输机械。它利用牵引力和工作装置产生的掘起力进行工作，用于装卸松散物料，并可完成短距离运土。如更换工作装置，还可进行铲土、推土、起重和牵引等多种作业，具有较好的机动灵活性，在工程上得到广泛使用。

装载机按行走方式分履带式（接地比压低，牵引力大，但行驶速度慢，转移不灵活）和轮胎式（行驶速度快，机动灵活，可在城市道路行驶，使用方便），如图4-22所示；按机身结构分刚性结构（转弯半径大，但行驶速度快）和铰接结构（转弯半径小，可在狭窄地方工作）；按回转方式分全回转（可在狭窄场地作业，卸料时对机械停放位置无严格要求）、90°回转（可在半圆范围内任意位置卸料，在狭窄场地也可发挥作用）和非回转式（要求作业场地比较宽）；按传动方式分机械传动（牵引力不能随外载荷变化而自动变化，使用不方便）、液力机械传动（牵引力和车速变化范围大，随着外阻力的增加，车速可自动下降。液力机械传动可减少冲击，减少动荷载，保护机器）和液压传动（可充分利用发动机功率，降低燃油消耗，提高生产率，但车速变化范围窄，车速偏低）。当前，液力机械传动、带铰接车架的大型轮胎式前卸装载机，由于构造不复杂、机动性大、使用可靠，是我国使用最广泛的型式。

图4-22　单斗装载机

（a）履带式；（b）轮胎式

装载机的工作装置很多，包括通用铲斗、V形铲斗、抓具、铲叉、推土板、吊臂等。装载机的各种工作装置如图4-23所示。

图4-23　装载机的各种工作装置

（a）通用铲斗；（b）V形刃铲斗；（c）直边无齿铲斗；（d）通用抓具；（e）大容量原木抓具；（f）抓具；（g）铲叉；（h）推土板；（i）吊臂；（j）可侧卸铲斗

单斗装载机的作业过程是：机械驶向料堆，放下动臂，铲斗插入料堆，操纵液压缸使铲斗装满，机械倒车退出，举升动臂到运输高度，机械驶向卸料地点，铲斗倾翻卸料，倒车退出并放下动臂，再驶回装料处进行下一循环。

单斗装载机一般常与自卸汽车配合作业，可以有较高的工作效率。但若运距不大，或运距和道路坡度经常变化的场合下，装载机可单独进行自铲自运作业，一般认为如果装载机的铲、运、卸作业循环时间小于3min，自铲自运在经济上是合理的。图4-24表示单斗装载机自铲自运作业的合理运距，由图可见，合理运距与总阻力有关，在AB线以下，根据总阻力大小，可以得到自铲自运的合理运距。

图4-24　单斗装载机自铲自运的合理运距

国产装载机的型号规定用4个符号来表示，第一个符号用Z表示（装载机汉语拼音的第一个字母），第二个符号代表型式，1表示履带式机械传动、2表示履带式液压传动、3表示轮胎式机械传动、4表示轮胎式液压传动、L表示轮胎式，第三个符号用J表示铰接车架、H表示上车回转式，第四个符号为主参数，表示斗的载重量，用t或kW作单位。我国ZL系列轮胎式单斗装载机的额定载重量规定为20kN、30kN、40kN、50kN、70kN、90kN，例如ZL—50型号，Z——装载机代号；L——轮胎式（Y——液压式，J——铰接式）；50——载重量（kN）。国外也有用铲斗容量m3作主参数的。

2.轮胎式装载机

国产ZL—50型轮胎式单斗装载机（图4-25）采用功率162kW（220HP）的6135Q—Ⅰ型柴油机为动力装置，铲斗容量3m3，额定载重量50kN，传动结构上采用了双涡轮变矩器、动力换挡行星变速箱、铰接底盘转向和工作装置液压操纵。适用于矿山、水利、筑路和建筑工程中进行装载、推土、起重、牵引等作业。

图4-25　ZL—50型单斗转载机

该机柴油机的飞轮上装有液力变矩器，经动力分出箱，分别带动变速箱、工作装置液压泵和装载机转向液压泵。由于变速箱中3组摩擦片的分别接合，可使装载机有两挡前进速度和一挡后退速度，变速箱输出的动力经过前、后传动轴，传到前后桥，再经过半轴和轮边减速器使机械行走。

图4-26表示装载机的工作装置，由装齿的铲斗l和动臂4组成，动臂用左右两块侧板和连接板5焊成一体，成门架形，侧板为双板，以增加强度，动臂侧面弯曲成曲尺形，前端铰装有铲斗1，后端利用铰销装在机架前方。动臂的举升和铲斗的倾翻分别依靠举升液压缸11和转斗液压缸10来实现，转斗液压缸10与铲斗之间有摇杆3和拉杆2，铲料时，液压缸大腔进油，拉杆受拉，使斗齿有较大的铲装力，卸料时，小腔进油，拉杆受压，铲斗有较大的倾转角度。

图4-26　装载机的工作装置

1—铲斗；2—拉杆；3—摇杆；4—动臂；5—连接板；6—套管；7—铰销；8—贴板；9—销轴；10—转斗液压缸；11—举升液压缸(www.xing528.com)

3.履带式装载机

履带式装载机与轮胎式相比较，机动灵活性较差，大多用于料场、仓库的装载作业，在建筑工程中用得较少。

Z2—3.5型履带式装载机的外形如图4-27所示，该机铲斗容量1.5m3，功率103kW（140HP），由履带行走装置8、机架2、发动机3、传动系统4、5、6、7和装载装置1组成。

图4-27　Z2—3.5履带式装载机的外形（单位：mm）

1—装载装置；2—机架；3—发动机；4—主离合器；5—操纵机构；6—变速箱；7—终传动装置；8—履带装置

国产单斗装载机的技术性能见表4-18。

表4-18　国产单斗装载机技术性能术性能

4.选型计算

单斗装载机的生产率Q（m3／h）取决于铲斗的装土量和每一工作循环的延续时间，可按下式计算：

式中 V——装载机的铲斗额定斗容量，m3；

kh——铲斗的充满系数，决定于所装载的物料种类，见表4-19；

表4-19　单斗装载机的铲斗充满系数

kB——时间利用系数，取kB≈0.75～0.85；

kp——物料松散系数；

t——每一工作循环所需时间，s，用下式决定：

其中 l1、l2——装载机带载运距和回程距离，m；

v1、v2——装载机带载速度和回程速度，m／s；

t1——铲斗装料时间，s；

t2——铲斗卸料时间，s。