[科普中国]-铲土车

分类行走方式分类

铲土车可分为履带式和轮胎式两种。履带式铲土车附着牵引力大，接地比压小(0.04一0.13MPa)，爬坡能力强，但行驶速度低。轮胎式铲土车行驶速度高，机动灵活，作业循环时间短，运输转移方便，但牵引力小，适用于需经常变换工地和野外工作的情况。1

按用途分类按用途可分为通用型及专用型两种。通用型是按标准进行生产的机型，广泛用于土石方工程中。专用型用于特定的工况下，有采用三角形宽履带板以降低接地比压的湿地铲土车和沼泽地铲土车、水陆两用铲土车、水下铲土车、船舱铲土车、无人驾驶铲土车、高原型和高湿工况下作业的铲土车等。1

结构与工作铲土车开挖的基本作业是铲土，运土，卸土。

铲土车产品种的开发拓展，既要满足不同工况条件的工作适应性，又必须与基本型保持最大限度的零部件通用性（或称互换性），这就为广大用户使用维修带来极大的方便。2

履带式铲土车主要由发动机、传动系统、工作装置、电气部分、驾驶室和机罩等组成。其中，机械及液压传动系统又包括液力变矩器、联轴器总成、行星齿轮式动力换挡变速器、中央传动、转向离合器和转向制动器、终传动和行走系统等。2

动力输出机构以齿轮传动和花键连接的方式带动工作装置液压系统中工作泵、变速变矩液压系统变速泵、转向制动液压系统转向泵；链轮代表二级直齿齿轮传动的终传动机构（包括左和右终传动总成）；履带板包括履带总成、台车架和悬挂装置总成在内的行走系统。2

传动系统铲土车采用机械传动或带液力变矩器的液力机械传动系统，也有少数采用液压传动系统。

液力变矩器泵轮组件中的泵轮由螺栓和驱动壳连接，驱动齿轮由螺栓和驱动壳连接。驱动齿轮直接插入发动机飞轮齿圈内，故泵轮随发动机一起旋转。导轮由螺栓和导轮毂连接，导轮毂通过花键和导轮座连接，导轮座又通过螺栓和变矩器壳连接，故导轮和变矩器壳一起，是不旋转的。涡轮和涡轮毂用铆钉铆接在一起，再通过花键和涡轮输出轴连接，涡轮输出轴通过花键和联轴节连接，将动力传递给其后的传动系统。泵轮随发动机一起旋转，将动力输入，导轮不旋转，涡轮旋转，将动力输出，三者之间相互独立，轮间间隙约为2mm。1

泵轮、涡轮、导轮自身由许多叶片组成，称之为叶栅，叶片由曲而构成，呈复杂的形状。变矩器在工作时，叶栅中是需要充满油液的，在泵轮高速旋转时，泵轮叶栅中的油液在离心力的作用下沿曲面向外流动，在叶栅出口处射向涡轮叶栅出口，然后沿涡轮叶栅曲面作向心流动，又从涡轮叶栅出口射向导轮叶栅进口，穿过导轮叶栅又流回泵轮。泵轮、涡轮、导轮叶栅组成的圆形空间，称之为循环圆。由于涡轮叶栅曲面形状的设计，决定了涡轮和泵轮在同一方向旋转。这样，变矩器叶栅循环圆中的油液，一方面在循环圆中旋转，一方面又随泵轮和涡轮旋转，从而形成了复杂的螺旋运动，在这种运动中，将能量从泵轮传递给涡轮。1

涡轮的负荷是铲土车负荷决定的。铲土车的负荷由铲刀传递给履带行走系统，再传给终传动、转向离合器、中央传动、变速器和联轴器总成，最终传递给变矩器涡轮。1

涡轮负荷小时，其旋转速度就快；负荷大时，旋转速度就慢。当铲土车因超载走不动时，涡轮的转速也下降为0，成为涡轮的制动状态。这时，因涡轮停止转动，由泵轮叶栅射来的油液，以最大的冲击穿过涡轮叶栅冲向导轮，在不转的导轮叶栅中转换成压力，该压力反压向涡轮，增大了涡轮的扭矩，该增加的扭矩和涡轮旋转方向一致，此时涡轮输出扭矩最大，为泵轮扭矩的2.54倍。涡轮随着负荷增大，转速逐渐降低，扭矩逐渐增加，这相当于一个无级变速器在逐渐降速增扭。这种无级变矩的性能与易操纵而挡位较少的行星齿轮式动力换挡变速器相配合，使铲土车获得了优异的牵引性能。1

液力变矩器是依靠液力工作的。油液在叶栅中流动时，由于冲击、摩擦，会消耗能量，使油发热，故液力变矩器的传动效率是较低的。国内外最好的液力变矩器其最高效率为88%。当变矩器的涡轮因铲土车超负荷而停止转动时，由泵轮传来的能量全部转化成热量而消耗掉，此时变矩器效率为0。要想提高变矩器的传动效率，就要掌握铲土车的负荷，使涡轮有适当的转速、铲土车有适当 的速度；即当铲土车因负荷过大而走不动时，要及时减小负荷，提一下铲刀或由II挡换为I挡。1

由变矩器的结构和工作原理知，变矩器工作时油会有内泄、会发热。这就要求要及时给变矩器内部补充油，并将发热的油替换出来冷却，形成一个循环。1

变速器行星齿轮式动力换挡变速器主要由四个行星排和一个旋转闭锁离合器构成。图3中标的“I”“II”“III”、“IV”是四个行星排，“V”是旋转闭锁离合器。1

“I”“II”和“IV”行星排都是固定齿圈，用行星架同向旋转进行输出的。1

“II”行星排的行星架上多装一个行星轮，若将齿圈C用离合器固定，当太阳轮A右转时，行星齿轮B左转，行星齿轮E右转，行星架D左转，则形成了以太阳轮输入、行星架反向旋转输出的行星齿轮减速机构。TY220型推土机变速器即利用第II行星排作为倒挡使用。1

离合器有5个。第1至第4离合器的油缸体都由螺栓连接在端盖上，它们是不运动的。当油缸体和活塞之间充满压力油时，压力油在油超过计划的密封下，建立油压并推活塞压紧摩擦片，则可将齿圈固定。1

第5号旋转闭锁离合器的结构比较特殊，它没有行星机构，其工作时是整体旋转的。向旋转油缸中供油时，需先向中心轴供油。工作时，压力油通过第5离合器固定不动的壳体19中的油道，进入旋转油缸，推动活塞工作。为防止泄漏，要用旋转密封环进行密封。工作完的油液，由于旋转油缸不停地旋转，离心力向外甩出，无法经供油道排出，会增加摩擦片的磨损。为解决此问题，在旋转油道排出，会增加摩擦片的磨损。为解决此问题，在旋转油缸体上增加一个钢球止回阀，在压力油的作用下，它密封油孔以建立油压，停止供油时，它会甩开，开放回油孔以回油。1

发展方向除高速公路建设需要大、中马力铲土车外，高等级公路建设和县乡级公路网的建设和水利工程、环保工程建设，势必造就大批量的个体施工者。这样，对小型铲土车（100马力以下）的需求量必然要增加。同时，我国已建成的高速公路和高等级公路已逐渐进入维修期，随着东部沿海地区经济的发展和人民生活水平的提高，小型铲土车将逐步成为人们替代体力劳动的工具。这正是小型铲土车的市场所在。与北美、西欧和日本市场相比，中国小型铲土车市场无论是销量，还是小型铲土车与重型铲土车销售总量中所占的比重，都有相当大的差距。铲土车行业必须借这次机遇，努力满足这一新市场的需求。据有关杂志介绍，小型机市场已进入成长期，2008-2012年前后进入成长期后期和成熟期前期，2020年前后进入成熟期。2

所以，铲土车行业的有关企业，应从战略角度着眼，决不能忽视小型产品的未来市场。但，在中国这样的发展中国家开发小型工程机械产品，其定位一定要准。应该用不同的技术、针对不同用户群来解决定位准的问题。应首先开发满足发达地区广大农村市场的低端产品。而高端产品更多应考虑未来用户的需求。2