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現(xiàn)代裝載機(jī)技術(shù)發(fā)展綜述
1 整機(jī)生產(chǎn)率提升及燃料節(jié)省技術(shù)
1.1 高性能發(fā)動機(jī)技術(shù)
通過提高發(fā)動機(jī)性能提高整機(jī)生產(chǎn)率，降低燃料消耗，是提高整機(jī)性能和質(zhì)量的基礎(chǔ)。
(1)在發(fā)動機(jī)上應(yīng)用了所謂ACERT技術(shù)。這是一種通過新型電子控制模塊，系統(tǒng)優(yōu)化燃油供給、空氣供給、燃燒過程和廢氣排放技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)可在不降低燃料經(jīng)濟(jì)性和性能的前提下降低排放，保持原有的壽命和可靠性。
(2)跟蹤監(jiān)測發(fā)動機(jī)各子系統(tǒng)運(yùn)行狀況。除了對于冷卻溫度、進(jìn)氣溫度、潤滑油壓、燃油壓力、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等指標(biāo)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測外，還可對發(fā)動機(jī)負(fù)荷工況實(shí)施監(jiān)控，當(dāng)負(fù)荷過高時，系統(tǒng)將自動降低發(fā)動機(jī)輸出功率以保護(hù)其免遭破壞。
(3)高性能電子控制燃油定時噴射技術(shù)。對發(fā)動機(jī)低速和高速燃料燃燒工況進(jìn)行優(yōu)化，提高供油響應(yīng)速度，使其與鏟斗鏟掘力和液壓系統(tǒng)響應(yīng)速度相匹配。
(4)應(yīng)用高轉(zhuǎn)矩發(fā)動機(jī)，使其與大容量液力變矩器相匹配，從而最大限度提高低速工況工作效率，可使燃油消耗降低15%。
(5)應(yīng)用雙模式發(fā)動機(jī)功率選擇系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)設(shè)有兩種工作模式可供操作人員隨意選擇，即正常工作模式和動力工作模式。正常工作模式適用于常規(guī)裝載作業(yè)，可獲得最大的燃油效率;動力工作模式適用于堅(jiān)硬材料鏟裝或陡坡爬升工況，可獲得最大的功率輸出。通過雙模式功率選擇系統(tǒng)，操作人員可以方便地調(diào)整發(fā)動機(jī)性能與作業(yè)要求之間的匹配工況。
(6)恒定凈功率輸出控制。一般發(fā)動機(jī)為總功率恒定輸出控制，即當(dāng)空調(diào)或冷卻風(fēng)扇等附件工作時，為保證總功率不變，實(shí)際工作所需要的凈功率就會因此而發(fā)生改變。新型的發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)則能夠在輔助裝置滿負(fù)荷工作條件下提供恒定的凈功率輸出，從而提高了整機(jī)生產(chǎn)率和燃料效率。
(7)分離式恒溫冷卻系統(tǒng)。系統(tǒng)可按需求對風(fēng)扇轉(zhuǎn)速實(shí)施電子調(diào)節(jié)控制，監(jiān)控發(fā)動機(jī)冷卻溫度、進(jìn)氣總管溫度、變速箱油溫以及液壓油溫度，通過這些數(shù)據(jù)控制和保持風(fēng)扇轉(zhuǎn)速在系統(tǒng)正常工作溫度水平。
現(xiàn)有許多裝載機(jī)的冷卻系統(tǒng)從機(jī)器側(cè)面吸入空氣，通過發(fā)動機(jī)座艙將其從機(jī)器后部排出。新型冷卻系統(tǒng)則通過非金屬保護(hù)層將冷卻系統(tǒng)與發(fā)動機(jī)座艙隔離。由液壓驅(qū)動的變速風(fēng)扇從機(jī)器后部吸入清潔空氣，并且從側(cè)面和發(fā)動機(jī)罩殼將其排出。其結(jié)果獲得了最佳的冷卻效率，提高了燃料效率，減少了散熱器的氣阻和工作噪音。
1.2 變速箱傳動技術(shù)
(1)自動變速箱四模式選擇系統(tǒng)。變速箱有一個人力換擋和三個自動換擋模式(即低、中、高擋)，通過合理選擇，操作人員可使機(jī)械作業(yè)條件與發(fā)動機(jī)最佳性能相匹配。
人力換擋模式可通過變速桿使傳動系傳動比固定，從而使整機(jī)獲得不變的作業(yè)速度。低速自動擋模式可保證發(fā)動機(jī)低速運(yùn)行下的平穩(wěn)換擋，適用于一般鏟裝作業(yè)，并具有較低的燃油消耗。中速自動擋模式適用于發(fā)動機(jī)中速運(yùn)行工況下的換擋和較快的作業(yè)要求。高速自動換擋模式是發(fā)動機(jī)在高速運(yùn)行下的換擋工況，可提供最大的鏟掘力和快速作業(yè)循環(huán)，適用于爬坡、裝載和運(yùn)輸作業(yè)。
(2)變速箱可變分離壓力技術(shù)。操作人員可對制動踏板所要求的分離壓力進(jìn)行選擇。分離壓力有高、低之分。高分離壓力可在發(fā)動機(jī)高轉(zhuǎn)速、高液壓系統(tǒng)壓力條件下保持變速箱的嚙合，以增加爬坡裝載、堆積材料時機(jī)械的作業(yè)能力。低分離壓力可在發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速、低液壓系統(tǒng)壓力條件下使變速箱分離，以提高水平地面作業(yè)時的燃油效率。
(3)液力變矩器閉鎖技術(shù)。需要時，可通過控制臺開關(guān)激活閉鎖系統(tǒng)。閉鎖系統(tǒng)激活時，若在三檔，當(dāng)行駛速度達(dá)到10.9 km/h時液力變矩器將自動閉鎖;若在四檔，當(dāng)行駛速度達(dá)到20.9 km/h時液力變矩器自動閉鎖。新型液力變矩器閉鎖技術(shù)提高了生產(chǎn)效率，減少了作業(yè)循環(huán)時間，保證了裝載運(yùn)輸和坡道作業(yè)條件下最佳的燃油消耗。
(4)變速箱鎖定開關(guān)技術(shù)。該技術(shù)通過檔位鎖定功能使自動變速箱進(jìn)一步完善。操作人員可使用操作桿上的按扭開關(guān)使變速箱保持在所需要的檔位，使操縱更為簡便。
(5)變速箱自動加速開關(guān)技術(shù)。當(dāng)鏟斗插入料堆時，通過操作桿上的按扭開關(guān)可使變速箱由二檔換入一檔，以增加鏟掘力。當(dāng)換入倒檔時，變速箱會自動進(jìn)入二檔工作。這一技術(shù)增加了鏟斗鏟掘力和插入力，減少了作業(yè)循環(huán)時間。該技術(shù)包括兩項(xiàng)新功能，一是在自動檔模式下可由四檔直接降至一檔工作;二是在上坡裝載作業(yè)時增加鏟掘力。
1.3 自動雙速液壓控制技術(shù)
該技術(shù)可使液壓系統(tǒng)能量與作業(yè)工況要求相匹配。圖1為鏟掘工況，在此工況下輔助液壓泵通過截止閥卸荷，其動力通過變速箱用于增加鏟斗鏟掘力。圖2是鏟斗舉升工況，在此工況下截止閥關(guān)閉，其液壓動力用于增加工作油泵液壓動力，以便提高提升速度，從而增加整機(jī)生產(chǎn)率。
1.4 其他新技術(shù)
(1)電子控制穩(wěn)定裝載行駛(ECSS)技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)可保證裝載機(jī)在不良地面條件下高速穩(wěn)定行駛，通過防止行駛中鏟斗物料散落，提高操作舒適性和減振懸掛系統(tǒng)控制性能使生產(chǎn)率最大化。此項(xiàng)技術(shù)最適合裝載運(yùn)輸作業(yè)。
(2)自動潤滑技術(shù)。在作業(yè)中對銷軸和襯套等零部件進(jìn)行精確自動潤滑。自動潤滑可減少因潤滑不良而產(chǎn)生的計劃外日常保養(yǎng)和停機(jī)時間，從而有利于生產(chǎn)率的提高。
(3)物料自動鏟裝技術(shù)。該技術(shù)使物料鏟裝過程自動化，使新駕駛員更容易操作。系統(tǒng)提供平穩(wěn)的裝載作業(yè)循環(huán)，持續(xù)的滿斗裝載，并且避免了輪胎的滑轉(zhuǎn)，全部過程無需操縱控制器。
(4)物料隨車自動計量技術(shù)。該技術(shù)采用專用稱量系統(tǒng)在作業(yè)中可稱量料斗物料，使駕駛員裝載更加精確有效。準(zhǔn)確的裝載有利于提高作業(yè)效率和生產(chǎn)率。該計量系統(tǒng)可與機(jī)械集成安裝，并配備打印機(jī)可對裝載結(jié)果打印輸出。
2 可靠性與保養(yǎng)服務(wù)技術(shù)
2.1 機(jī)架堅(jiān)固技術(shù)
(1)鉸接式車架采用堅(jiān)固的箱型截面結(jié)構(gòu)和剛性四板塔架結(jié)構(gòu)。應(yīng)用機(jī)器人焊接技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)架連接點(diǎn)的深度焊接和最佳的融合性，保證最大的強(qiáng)度和長久的壽命。
(2)發(fā)動機(jī)座架采用箱型截面整體結(jié)構(gòu)，前端設(shè)有懸掛支撐板形成堅(jiān)固剛性結(jié)構(gòu)，以便抵抗扭轉(zhuǎn)變形和沖擊載荷。整個機(jī)架形成一極其堅(jiān)固的安裝平臺，以便能夠可靠安裝發(fā)動機(jī)、變速箱、車橋、駕駛室和其它附件。
(3)車架鉸接機(jī)構(gòu)的上、下連接板間的距離對機(jī)械性能和部件壽命有重要影響。采用擴(kuò)展式拖掛設(shè)計提供了最佳的銷軸載荷分配和軸承壽命。上、下拖掛銷軸分別安裝在一對圓錐棍子軸承上，通過在較大的面積上分配垂直與水平載荷以提高零件壽命。較大的開口空間設(shè)計也方便了維護(hù)工作。
(4)前部機(jī)架結(jié)構(gòu)采用四板焊接塔架結(jié)構(gòu)，可承受與裝載、轉(zhuǎn)斗、插入等作業(yè)工序有關(guān)的負(fù)載，為前橋、動臂、提升和轉(zhuǎn)斗油缸等部件提供了堅(jiān)固的安裝基礎(chǔ)。
2.2 發(fā)動機(jī)可靠性增強(qiáng)技術(shù)
汽缸體與缸蓋使用相同的灰鑄鐵材料，并增加了缸壁厚度以減小噪聲，提高剛度。氣缸蓋為整體設(shè)計，組成橫流結(jié)構(gòu)，便于氣流運(yùn)動。該設(shè)計使發(fā)動機(jī)能夠用較小的動力吸入低溫和干凈的空氣。
活塞采用整體式鋼結(jié)構(gòu)，缸套使用濕式、可更換、高強(qiáng)度熱處理鑄件。
散熱器為釬焊鋁結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高防滲漏。每英寸6個散熱翅片，矩形波設(shè)計，減少了阻滯和堵塞現(xiàn)象。
電子控制模塊和傳感器采用完全密封結(jié)構(gòu)，以防止水和灰塵的侵入。連接器件和電線使用防護(hù)編織物以防腐蝕和早期磨損。
各部件設(shè)計制造符合相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，即使在極端使用條件下也能保證最佳的性能。
2.3 狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)
監(jiān)測產(chǎn)品“健康”狀況是保持任何機(jī)械設(shè)備可靠性的關(guān)鍵。現(xiàn)代裝載機(jī)備有多種標(biāo)準(zhǔn)和可選監(jiān)測程序，以幫助跟蹤機(jī)器的狀況。監(jiān)測系統(tǒng)可持續(xù)觀察裝載機(jī)的工作運(yùn)行狀況。該系統(tǒng)可監(jiān)視關(guān)鍵的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)功能，并在需要時降低發(fā)動機(jī)輸出以保護(hù)其免遭破壞。若出現(xiàn)以下任一情況，監(jiān)視器或前儀表盤就會發(fā)出燈光和聲音報警：冷卻溫度高、進(jìn)氣溫度高、潤滑油壓低、燃油壓力高、燃油壓力低、發(fā)動機(jī)超速。
2.4 液壓密封技術(shù)
液壓軟管采用端面面對面“O”型圈密封安裝技術(shù)，保證了液壓軟管的可靠連接，防止了液壓油泄露。
液壓缸的緩沖環(huán)安裝于液壓缸頭部(見圖3)，以降低活塞桿密封載荷，并可使液壓缸壽命延長30%，大大提高了可靠性。
2.5 濕式多片全液壓制動技術(shù)
行車與駐車濕式多片制動器采用全密封和免調(diào)整技術(shù)，避免了污染，減少了磨損和維護(hù)工作。在制動系統(tǒng)中使用雙液壓獨(dú)立回路，以便為制動系統(tǒng)故障提供備用制動回路，從而提高了可靠性。若制動壓力降低，系統(tǒng)會立即進(jìn)行燈光和聲音報警。如果制動壓力持續(xù)下降，駐車制動器將自動實(shí)施制動，從而為機(jī)械提供了雙安全系統(tǒng)。新制動技術(shù)降低了維護(hù)成本，提高了可靠性。
2.6 綜合保養(yǎng)技術(shù)
適當(dāng)保養(yǎng)可減少用戶開支，降低成本。為此應(yīng)用了多項(xiàng)保養(yǎng)服務(wù)便捷措施：設(shè)立隨車液壓服務(wù)中心和電器服務(wù)中心;防護(hù)性易觀察監(jiān)測儀表;基于地面保養(yǎng)點(diǎn);易進(jìn)入發(fā)動機(jī)機(jī)艙;
機(jī)器外部環(huán)保排污道設(shè)計，方便雨水排泄;設(shè)置制動片磨損指示器，方便觀測;免保養(yǎng)電瓶設(shè)計;延長潤滑油和過濾器更換時間間隔，液壓油過濾器更換間隔時間為500小時，變速箱用油過濾器更換間隔時間達(dá)1000小時;發(fā)動機(jī)和重要的部件采用可修復(fù)設(shè)計;全球網(wǎng)絡(luò)服務(wù)支持，世界各地大部分零件24小時供貨，減少客戶停機(jī)時間等。
2.7 S·O·S服務(wù)體系
該體系可通過保持簡單的維護(hù)以防較大的維修，避免發(fā)生實(shí)質(zhì)性故障。通過定期的端口采樣，跟蹤零部件的磨損、潤滑油特性和狀況，并應(yīng)用相應(yīng)數(shù)據(jù)在發(fā)生磨損失效前作出預(yù)測。基于S·O·S服務(wù)報告，進(jìn)行簡單的調(diào)整或更換零件，即可避免問題的進(jìn)一步惡化和較大的維修工作，從而保持了機(jī)械的正常工作狀況，避免了維修服務(wù)的等待，減少了停機(jī)時間。
2.8 建立設(shè)備管理系統(tǒng)
通過在經(jīng)銷商處開戶入網(wǎng)，由產(chǎn)品鏈接所收集的信息可輸入計算機(jī)終端。使用快捷通暢的機(jī)器信息，可優(yōu)化資產(chǎn)使用，減少安全隱患，改善維護(hù)管理，實(shí)施預(yù)防維修戰(zhàn)略。其結(jié)果可獲得更多的作業(yè)時間，較低的運(yùn)營成本，更多的設(shè)備投資回報。
3 操作舒適性技術(shù)
3.1 操作環(huán)境改善技術(shù)
具有寬敞、安靜、高效的，按最佳人機(jī)工程學(xué)特性設(shè)計的駕駛室。機(jī)械前后具有最佳視野，寬敞無失真平板玻璃窗延伸至駕駛室地板，保證鏟斗最佳視野。駕駛室噪聲可降至71dB。此外，在駕駛室頂部設(shè)有雨水引導(dǎo)槽以保持窗戶的清潔。四面設(shè)有防眩裝置，以防駕駛員炫目。
3.2 駕駛座椅技術(shù)
具有空氣懸掛、6種調(diào)節(jié)方式，適應(yīng)各種人體需要。整體鑄造靠背和底座設(shè)計防止了墊子的突起。最佳的汽車類駕駛座椅舒適性腰部支撐，減少了駕駛疲勞。右座椅扶手設(shè)有集成執(zhí)行控制器，操作舒適方便。有備選加熱座椅。
3.3 減振技術(shù)
裝載機(jī)工作條件惡劣，通過控制機(jī)械振動可改善操作效率和生產(chǎn)率�，F(xiàn)代裝載機(jī)采取了各種減振措施：擺動后橋跟隨地面波動以保持駕駛室的穩(wěn)定;駕駛室安裝于減振支座上以減少地面的沖擊載荷;鉸接機(jī)構(gòu)裝有平衡閥以避免機(jī)架相互碰撞;油缸阻尼在極限行程減緩鏟斗動作，以防機(jī)械振動;選用懸掛控制系統(tǒng)可減小裝載和運(yùn)輸工況下的振動和跳動;儲能器作為吸振裝置可減小機(jī)械的前后顛簸，為不平地面工作提供平穩(wěn)作業(yè);電控自動反沖擊裝置防止了油缸突然停止所造成的振動和跳動;空氣懸掛座椅控制可減小由駕駛地板傳遞的垂直振動。
3.4 轉(zhuǎn)向控制技術(shù)
(1)常規(guī)轉(zhuǎn)向。
即省力的手動計量液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。其載荷感應(yīng)系統(tǒng)僅在需要時向轉(zhuǎn)向系統(tǒng)輸入動力。當(dāng)不轉(zhuǎn)向時，更多的發(fā)動機(jī)功率用于提高鏟掘力、破碎力和提升力，節(jié)約了燃油消耗。可伸縮、傾斜度可調(diào)的轉(zhuǎn)向立柱獲得了最大的操縱舒適性。
(2)指令控制轉(zhuǎn)向。
即負(fù)載感應(yīng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，將方向盤與機(jī)架轉(zhuǎn)角位置聯(lián)系在一起，以提供適合的轉(zhuǎn)向控制量(圖4)。機(jī)械轉(zhuǎn)彎速度與方向盤位置成比例。在各種條件下轉(zhuǎn)向力小于26N，整個機(jī)械的轉(zhuǎn)向只需方向盤回轉(zhuǎn)±70°，而同樣的普通轉(zhuǎn)向方向盤則須旋轉(zhuǎn)2～3個360°。
指令控制方向盤包含前進(jìn)、空檔、后退開關(guān)和升檔、降檔按鈕，使左手始終與方向盤接觸。執(zhí)行控制器與駕駛座椅右扶手集成設(shè)計并可隨操作者移動。
3.5 電子操縱控制技術(shù)
采用雙桿電子換擋操縱系統(tǒng)易于變速換向。變速系統(tǒng)的設(shè)計避免了換擋時手與方向盤的脫離，改善了操作舒適性與方便性。電子換擋操縱系統(tǒng)與自動變速箱、強(qiáng)制換擋開關(guān)、檔位保持開關(guān)等機(jī)構(gòu)組合在一起，提供了多種換擋選擇，確保了機(jī)器工況與作業(yè)條件的合理匹配。
綜上所述，機(jī)、電、液、信一體化的集成設(shè)計，設(shè)計的精細(xì)化，性能參數(shù)的合理匹配，高可靠性，以及網(wǎng)絡(luò)化在線服務(wù)是現(xiàn)代裝載機(jī)發(fā)展的主要方向。
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