ZYJ65全液壓履帶式裝載機設計

成富根，柯友金，耿會良

（中冶寶鋼技術服務有限公司，上海200941）

ZYJ65型全液壓履帶式裝載機是中冶寶鋼技術服務有限公司研制成功的一種新型履帶式裝載機（圖1）.

圖1 ZYJ65型全液壓履帶式裝載機

其傳動系統采用全液壓傳動（也稱靜壓傳動），工作液壓系統采用開式負載敏感控制系統.電氣系統采用高速控制器、CAN總線控制.裝載機具有兩種操作方式：駕駛室內手動操作，裝載機周圍用遙控器操作.

ZYJ65全液壓履帶式裝載機主要技術參數如下：外形尺寸（長×寬×高），7 250×2 850×3 500，mm；發動機功率，224kW；發動機額定轉速，2 100r／min；整車操作質量，28 000kg；額定載重量，65 000kg；鏟斗額定容量，2.6m3；最大理論牽引力，218kN；最大掘起力，320kN；最大卸載高度，3 100mm；卸載距離，1 560mm；履帶中心距：2 250mm；最大爬坡能力，30°；行駛速度（前／后），0～8km／h.

1 全液壓傳動系統

分動箱把發動機動力分別提供給兩只行走液壓泵和一只工作液壓泵.行走液壓泵和液壓馬達組成閉式液壓系統.液壓泵和液壓馬達為變量柱塞泵和變量柱塞馬達，變量柱塞泵和變量柱塞馬達組成容積調速系統.通過調整泵的排量，改變泵流量的大小和方向，就可以改變馬達輸出轉速的大小和方向.通過改變馬達的排量，使系統適應外負荷變化.變量柱塞泵由電氣EDC控制電磁滑閥，再通過伺服系統控制斜盤轉角而實現.本機選用高速變量馬達，最大輸出轉速可達4 000r／min，馬達通過減速機驅動行走鏈輪［1］.裝載機傳動路線見圖2，閉式系統液壓回路見圖3.

圖2 裝載機傳動路線

圖3 閉式系統液壓回路

2 工作液壓系統

工作液壓系統采用開式比例負載傳感系統，系統由軸向柱塞變量泵與比例負載傳感多路閥等組成.其動作由先導比例電磁閥控制，通過操作電控操作手柄輸入脈沖調制信號，控制比例電磁線圈，使先導油路閥芯動作，先導油路控制主閥芯換向，即可改變電液比例換向閥組內主油路油液的流動方向，從而實現動臂和鏟斗升降／翻收動作；操作靈活，方便.工作液壓系統原理見圖4.

圖4 工作液壓系統原理圖

比例負載傳感軸向柱塞泵的的斜盤轉角受電控操作手柄控制，在手柄不動作時，軸向柱塞泵輸出流量很小，消耗的功率很小，從而節約能源.

手柄控制，在手柄不動作時，軸向柱塞泵輸出流量很小，消耗的功率很小，從而節約能源.

多路閥用于大型裝載機，是用于變量泵的負載傳感多路閥.一組閥芯用于控制斗桿油缸動作，另一組用于控制動臂油缸動作，閥組具有浮動位置功能.閥的輸出流量和操作桿的行程成比例.閥在180°方向配備了雙工作油口，方便了油缸到閥的管路連接.

采用比例負載傳感技術后，變量泵的輸出流量與負載大小基本適應，正常條件下系統無溢流損失.變量泵的工作壓力能自動隨負載變化而變化，變量泵的工作壓力值始終比負載壓力高一恒定值，避免功率損失，提高了系統效率.

3 電氣系統

電氣系統包括主控系統、輔助電氣系統兩大部分.主控系統由發動機控制系統、行走驅動控制系統、工作機構控制系統等部分組成.主控系統元器件由控制器、顯示器、操作手柄、腳踏控制器、傳感器等組成.電氣系統框圖見圖5.

圖5 電氣系統框圖

控制器通過CAN總線完成對行走、轉向、工作機構動作及發動機油門等的控制，行走速度、液壓系統壓力等數據通過CAN總線或傳感器采集進入控制器，控制器把相關的信息傳遞到終端顯示器上實時顯示［2］.

3.1 行走及轉向控制

裝載機前進、后退、原地左傳、原地右轉由一操縱手柄控制（圖6）.

左行走轉向和右行走轉向由腳踏板控制.行走速度和操縱手柄的行程成比例，在最大行程時，行走速度最大.操作手柄中位附近設置足夠寬的“死區”，以避免輕微的觸動造成誤行車.在操縱手柄進行原地轉向時，左右履帶轉向相反，從而實現原地轉向.在裝載機行走時，踩下轉向踏板，則裝載機一邊行走一邊轉向［3］.

3.2 直線糾偏控制

裝載機由兩套閉式液壓系統分別驅動行走系統，由于液壓系統的差異以及行走機械系統的差異引起裝載機跑偏.影響車輛的使用效率.糾偏方法為：根據行走馬達的轉速差調整馬達的PWM控制信號.速度快的馬達減少PWM控制量，速度慢的馬達增加PWM量.

3.3 工作機構控制

動臂升降、鏟斗翻轉由一操縱手柄控制.既可以進行單獨動作又可以進行聯合動作，聯合動作時，鏟斗優先（圖7）.動臂升降、鏟斗翻轉的速度和操縱手柄的行程成比例，操縱行程大，升降、翻轉速度快.

圖7 工作操縱手柄

3.4 功率分配

裝載機的典型作業為：裝載機以低速接近物料，下降動臂，使鏟斗與地面接觸.在鏟斗切入料堆不能再前進時，動臂點動上升，前進，鏟斗點動向后轉動，前進.重復進行插入、動臂、鏟斗操作，直至鏟斗充滿物料.將鏟斗向后轉動到最大角度.

將動臂舉升到一定高度，使裝載機后退，在卡車或料斗前減小油門，減小行走速度，以低速接近卡車.使動臂提升到高位，在鏟斗位于卡車的正上方時，停止前進，使鏟斗向前傾翻，物料倒進卡車里，然后鏟斗向上翻轉，使裝載機后退，離開卡車或料斗.邊行走邊下降動臂，以準備下一個作業循環.

由裝載機的典型作業知：工作機構工作時，裝載機經常需要行走，工作機構的鏟斗和動臂需要聯合作業.裝載機作業時發動機功率如何分配是關鍵.

功率分配方法：在工作裝置動作時減少行走驅動系統的功率，以滿足同時動作的需要.即發動機總功率減去根據工作系統的反饋壓力和流量計算得到的功率，再減去標準附件功率、非標準附件功率提供給行走驅動系統.即減少行走液壓泵的排量，達到行走系統、工作機構聯合動作時，裝載機發動機不熄火，同時保證一定的行走速度，車輛使用效率較高.

4 遙控系統

裝載機采用電控系統，容易實現遙控功能.遙控主要實現的功能：發動機點火、熄火，前后大燈照明、喇叭、緊急停車，發動機油門控制；車輛行駛前進／后退，車輛左右轉向、動臂升降、鏟斗傾翻／收回.

遙控系統采用無線遙控，有效工作距離100～150m，當發射系統連續傳送信號中斷（超出有效距離）時，接受系統自動關閉.裝載機停止動作.

5 結束語

全液壓履帶式裝載機采用全液壓傳動，工作液壓系統采用開式負載敏感控制系統有利于合理分配各系統需要的功率，發動機功率利用率高.裝載機采用遙控系統，使裝載機可用于鋼鐵廠爐下清渣等危險作業場合，可極大地保護操作人員.

全液壓履帶式裝載機整機布置合理，系統簡潔，可靠性高，適用于鋼鐵企業鋼渣處理等場所.

［1］武雅麗，馮俊杰.基與PLC的全液壓推土機行駛控制器研究［J］.土石方機械與施工技術，2006（12）：47－48.

［2］王 欣，熊逸群.全液壓推土機控制系統關鍵技術研究［J］.土石方機械與施工技術，2006（10）：47－49.

［3］易小剛，焦生杰，劉正富，等.全液壓推土機關鍵技術參數研究［J］.中國公路學報，2004，17（2）：119－123.

［4］任中立，耿會良.BGC－100抱罐車研制［J］.湖北工業大學學報，2010，25（4）：64－65.

［5］耿會良，任中立.一種大角度倒渣抱罐車［J］.湖北工業大學學報，2010，25（4）：80－82.