裝載機(jī)是一種廣泛用于公路、鐵路、建筑、水電、港口、礦山等建設(shè)工程的土石方施工機(jī)械,它主要用于鏟裝土壤、砂石、石灰、煤炭等散狀物料,也可對(duì)礦石、硬土等作輕度鏟挖作業(yè)。換裝不同的輔助工作裝置還可進(jìn)行推土、起重和其他物料如木材的裝卸作業(yè)。在道路、特別是在高等級(jí)公路施工中,裝載機(jī)用于路基工程的填挖、瀝青混合料和水泥混凝土料場的集料與裝料等作業(yè)。此外還可進(jìn)行推運(yùn)土壤、刮平地面和牽引其他機(jī)械等作業(yè)。由于裝載機(jī)具有作業(yè)速度快、效率高、機(jī)動(dòng)性好、操作輕便等優(yōu)點(diǎn),因此它成為工程建設(shè)中土石方施工與礦山開采的主要機(jī)種之一。
20世紀(jì)20年代,世界上第一臺(tái)裝載機(jī)是基于農(nóng)用拖拉機(jī)改造,這些機(jī)器主要用于建筑工地或儲(chǔ)存和處理材料。大多數(shù)裝載附件都是安裝在實(shí)心輪胎拖拉機(jī)操作,工藝比較粗糙,加上用笨重的繩索帶動(dòng)的機(jī)械臂工作,有著操縱復(fù)雜,性能不穩(wěn)定的缺點(diǎn),且操作過程中容易發(fā)生危險(xiǎn)。
1929年英國E.Boydelland Co Ltd(1968年被BabcockandWilcox Ltd收購,后改名為Muir-HillLtd)生產(chǎn)制造出了由纜索帶動(dòng)鏟斗的輪式裝載機(jī),使用28馬力的福特森農(nóng)用拖拉機(jī),斗容0.38立方米。
這是一臺(tái)20年代早期的裝載機(jī),斗容0.753立方米、載重680公斤。采用門架式結(jié)構(gòu),使用鋼繩提斗式方式工作。這一時(shí)期的裝載機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是,發(fā)動(dòng)機(jī)前置,前輪小,后輪大,單橋驅(qū)動(dòng),前輪轉(zhuǎn)向,門架式工作裝置,用鋼繩提臂翻斗,拖拉機(jī)地盤,牽引力小,鏟斗切入力小,作業(yè)速度低。
20世紀(jì)30年代,制造商開始生產(chǎn)制造專用的輪式裝載機(jī),在當(dāng)時(shí)液壓裝置還處在不完善的階段,容易出現(xiàn)滲漏的問題。所以這些設(shè)備仍然使用機(jī)械系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂的方式來工作。
1939年,第一次正式設(shè)計(jì)制造的輪式裝載機(jī)是由來自芝加哥的一位工程師Frank G.Hough(霍夫)開發(fā)的的Hough HS型裝載機(jī),這個(gè)小機(jī)器主要用于建筑工作。
在二戰(zhàn)期間的軍事裝備的技術(shù)進(jìn)步導(dǎo)致可生產(chǎn)出更可靠的液壓系統(tǒng),很快液壓系統(tǒng)戰(zhàn)爭結(jié)束后被應(yīng)用于新一代輪式裝載機(jī)上。隨著時(shí)間的推移,制造商開始開發(fā)出體型更大、功能更多的機(jī)器。Tractomotive公司首先把液壓系統(tǒng)應(yīng)用與輪式裝載機(jī)。
1947年,F(xiàn)rank G.Hough(霍夫)公司再次領(lǐng)先推出了HM型號(hào)的四輪驅(qū)動(dòng)輪式裝載機(jī),具有裝載機(jī)臂和鏟斗,用液壓連桿裝置,取代了門架式結(jié)構(gòu),專用底盤,具備了現(xiàn)代裝載機(jī)的外形,提高了提升速度、卸載高度和掘起力,因而可用于鏟裝松散的土方和石方,這是裝載機(jī)發(fā)展過程中第一次重大突破,被視為現(xiàn)代輪式裝載機(jī)的先行者。
20世紀(jì)50年代,是傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵10年,形成了柴油機(jī)--液力變矩器--動(dòng)力換檔變速箱——雙橋驅(qū)動(dòng),這是第二次重大突破。
1951年,美國開始采用液力機(jī)械傳動(dòng),同時(shí)車架結(jié)構(gòu)采用三點(diǎn)支撐,提高了車輛的越野性和牽引性,這時(shí)期開始形成了系列化專業(yè)化生產(chǎn)。
1952年,F(xiàn)rank G.Hough(霍夫)公司被國際收割機(jī)公司收購。
1953年,瓦格納兄弟率先制造出LD-5型配有前端式鏟斗的第一臺(tái)鉸接輪式裝載機(jī),由波特蘭俄勒岡汽車制造商生產(chǎn)。
1954年,沃爾沃生產(chǎn)出第一個(gè)輪式裝載機(jī)。
1956年,小松推出了自己的第一臺(tái)輪式裝載機(jī),型號(hào)為W120。
1956年Hough HAH輪式裝載機(jī)
1956年Hough HAC 輪式裝載機(jī)
1958年,凱斯(case)生產(chǎn)出第一臺(tái)四驅(qū)輪式裝載機(jī),型號(hào)為W-9,隨后推出了W-10和W-12,前輪驅(qū)動(dòng)的W-5輪式裝載機(jī)。與競爭對(duì)手不同的是,駕駛室被安裝在了底盤。這提供了一個(gè)很好的視點(diǎn),隨后制造商逐漸將駕駛室移至后方底盤。
1959年,卡特彼勒生產(chǎn)第一臺(tái)裝載機(jī),型號(hào)為944。
早期的輪式裝載機(jī)有著不小的安全問題,有的一個(gè)主要問題是操作者身后的樞軸臂位置,有很大可能被夾在裝載機(jī)臂和液壓油缸之間。隨著美國國家安全委員會(huì)與制造商進(jìn)行重構(gòu)設(shè)計(jì),霍夫(Hough)公司又在裝載機(jī)臂的樞軸點(diǎn)與操作者位置前做出了改動(dòng)。制造商會(huì)把裝載機(jī)操作員的座椅前置或者后置,這在當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)裝載機(jī)中比較有爭議。后來,駕駛座后置逐步被制造商所采用。
20世紀(jì)60年代,是輪式裝載機(jī)容量突飛猛進(jìn)的十年。制造商都在發(fā)展大型裝載機(jī)并應(yīng)用與礦山,鉸接式裝載機(jī)被廣泛采用,鉸接轉(zhuǎn)向的優(yōu)點(diǎn)是:鏟斗隨前車架轉(zhuǎn)向,可滿足原地轉(zhuǎn)向;與剛性車架比,一個(gè)作業(yè)循環(huán)內(nèi)平均行駛路程少51%,生產(chǎn)效率提高50%;轉(zhuǎn)彎半徑小,機(jī)動(dòng)靈活,適用于狹窄場地作業(yè)。
1960年,卡特彼勒公司推出了966系列,采用剛架結(jié)構(gòu),斗容量2.1立方米。
1963年,卡特彼勒公司推出了第一臺(tái)鉸接式輪式裝載機(jī),988系列車型,斗容量4.58立方米。這個(gè)型號(hào)一直延續(xù)了50年,最新型號(hào)是卡特彼勒988K型。
1963年,卡特彼勒公司拖推出了966b系列,采用鉸接轉(zhuǎn)向。
1964年,被國際收割機(jī)公司收購的霍夫(Hough)公司推出了自己第一臺(tái)鉸接式輪式裝載機(jī),型號(hào)為HD400,斗容為7.64立方米。
1963年,日本在華展出了一臺(tái)輪式裝載機(jī)125A,展出結(jié)束后,當(dāng)時(shí)的機(jī)械工業(yè)主管部門將該展出樣機(jī)送給了天津工程機(jī)械研究所進(jìn)行研究、測繪,仿制并將圖樣交由柳工,并在1966年由柳工制造出我國第一臺(tái)輪式裝載機(jī)Z435,斗容量1.7立方米。
1964年,成工開始試制國內(nèi)第一臺(tái)Z1-4裝載機(jī)(履帶后卸式),同時(shí)研制了我國的回轉(zhuǎn)式裝載機(jī)Z4H2型 2t。采用的全液壓低壓寬基工程輪胎,液力機(jī)械變速箱,180°回轉(zhuǎn)作業(yè),整體剛性車架,帶有差速鎖裝置的四輪驅(qū)動(dòng)轎,為國內(nèi)生產(chǎn)制造的首臺(tái)全液壓四輪驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)裝載機(jī)。
1968年,卡特彼勒公司推出了992系列,斗容為7.64立方米。
20世紀(jì)70年代至80年代,這個(gè)時(shí)期裝載機(jī)的結(jié)構(gòu)朝向安全,操縱省力,維修方便,減少污染,舒適等方面發(fā)展。具體結(jié)構(gòu)有:鉗盤式制動(dòng)器取代了蹄式制動(dòng)器。磨損后制動(dòng)片易換,壽命長;雙管路制動(dòng)系統(tǒng);防翻滾、防落物駕駛室;降噪,防塵,裝配空調(diào);操縱省力、采用先導(dǎo)控制;工作裝置銷軸采用二硫化鉬潤滑,由10小時(shí)加潤滑脂一次變?yōu)?00小時(shí)一次。
1970年,國際收割機(jī)公司推出了580型號(hào)的運(yùn)輸裝載機(jī),斗容為13.76立方米,在當(dāng)時(shí)是世界最大的輪式裝載機(jī)。
1977年“成都工程機(jī)械廠”,聯(lián)合天津工程機(jī)械研究所聯(lián)合設(shè)計(jì)ZL20型和ZL30型輪式裝載機(jī)。ZL20型、ZL30型輪式裝載機(jī)通過鑒定,并在全國科學(xué)大會(huì)上獲獎(jiǎng)。
1978年,天工所根據(jù)機(jī)械部的要求,制訂出以Z450為基型的我國輪式裝載機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn)。制訂標(biāo)準(zhǔn)時(shí),保留用Z代表裝載機(jī),用L取代“4”代表輪式,改Z450為ZL50,就這樣制訂出了以柳工ZL50型為基型的我國ZL輪式裝載機(jī)系列標(biāo)準(zhǔn),這是我國裝載機(jī)發(fā)展鳴上的重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)。該標(biāo)準(zhǔn)制訂出來后按當(dāng)時(shí)的行業(yè)分工,柳工、廈工制造ZL40以上的大中型輪式裝載機(jī),成工、宜工制造ZL30以下的中小型輪式裝載機(jī),逐步形成了柳工、廈工、成工和宜工當(dāng)時(shí)的裝載機(jī)四大骨干企業(yè)。
1979年,通用汽車建造了特雷克斯72-81型–裝載機(jī),斗容6.88立方米。
1988年,小松建造了Haulpak4000型裝載機(jī),斗容量18.34立方米。
1990年,卡特彼勒生產(chǎn)了994系列,斗容量17.58立方米。
2000年,LeTourneau(勒?qǐng)D爾勒)公司生產(chǎn)了L-2350型裝載機(jī),斗容量40.5立方米。截至2011年,它仍然是世界上最大的輪式裝載機(jī)。
許多輪式裝載機(jī)領(lǐng)域早期發(fā)展中出現(xiàn)的名字,如Allis-Chalmers, Clark Equipment Euclid, Michigan or Yale,早已離開裝載機(jī)領(lǐng)域。
但是他們的產(chǎn)業(yè)在繼續(xù)發(fā)展?;舴颍℉ough)并入國際收割機(jī)公司,后來成立了Dresser(德萊賽)公司最終被小松所收購。國際收割機(jī)公司在1985年把農(nóng)機(jī)業(yè)務(wù)出讓給了凱斯(CASE),剩余部分成立了航星國際公司。同樣,由瓦格納兄弟建立的公司主營地下采礦設(shè)備業(yè)務(wù),最終由阿特拉斯科普柯集團(tuán)收購。目前的阿特拉斯科普柯生產(chǎn)的鏟運(yùn)機(jī)是鉸接前端式鏟斗裝載機(jī)LD-5型的直系后裔。
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