Contents — find the section you need
尽管外观简单——前后轮都装有轮胎——但轮式装载机的转向和挖掘设计理念与液压挖掘机和推土机截然不同。“铰接式转向”（车身前后部分像铰链一样折叠）和“装载单元”（通过液压缸和连杆机构提升前铲斗）是这款机器的独特之处。
正在作业的轮式装载机图片：Volvo 加利福尼亚州帕洛阿尔托一处工地上的 L90G 装载机 (Grendelkhan, CC BY-SA 4.0), Wikimedia Commons.文中并未讨论小松WA系列——该系列是解读铰接式转向和铲斗连杆机构布局的典型示例。
图1——Z形连杆机构利用曲柄来重新定向力，从而获得较大的转向力。平行连杆机构即使在垂直运动中也能保持铲斗角度几乎恒定。下半部分显示了铰接式转向的铰接角度。
0. 30秒总结
-
大多数轮式装载机采用铰接式转向，其前后车架在中间折叠。转向油缸的伸缩产生铰接角度，从而改变整个车身的方向。
-
铲斗连杆机构有两种类型。类型：Z型连杆（Z-link）式，使用曲柄来重新定向力；以及平行连杆式，使用四杆平行连杆机构来保持铲斗角度几乎恒定。这两种类型在铲斗挖掘力、视野和水平输送性能的平衡方面有所不同。
-
挖掘力（铲斗切削刃产生的力）是指铲斗油缸的推力通过连杆机构的力臂传递的量，即使在相同的液压下，它也会随连杆角度而变化。SAE J732 提供了一套通用的装载机规格术语，用于比较此类数据。
-
液压挖掘机集“挖掘和装载”于一体，推土机则用于“推土和整平”，而轮式装载机则针对“铲取、装载和运输”进行了优化。工作半径和接地压力的差异也反映了这种功能划分。
-
小松 WA 系列公布了从小型到中型装载机的发动机输出功率、铲斗容量和挖掘力。模型选择的基础。
1. 铰接式转向的运动学
许多轮式装载机采用“铰接式”转向，而非转向前轮。在这种转向方式中，车身本身在前后车架的中点处折叠。一对左右转向油缸推动和拉动连接前后车架的垂直铰链，形成铰接角\gamma。
设a为铰链到前轴的距离，b为铰链到后轴的距离，一个简化的模型（假设低速行驶时轮胎滑移可忽略不计，纯滚动）得出铰链位置的转弯半径约为：
铰接角越大，转弯半径越小，从而减少了在狭窄场地所需的来回转向次数。另一方面，前后车架的重叠部分越大，转弯半径也越大。最小转弯半径和轴距之间存在权衡。与前轮转向车辆相比，铰接式车辆在转弯过程中重心与接地点之间的关系变化更大，铲斗满载泥土时急转弯会增加倾覆或侧翻的风险。这是轮式装载机特有的稳定性设计挑战，与液压挖掘机或推土机的履带式转弯截然不同。
2. 铲斗连杆机构：Z形杆和平行连杆式
在提升臂末端，铲斗通过铲斗油缸和连杆机构（曲柄连杆）上下移动、铲取和卸料。以下是两种典型的类型。
Z形杆（Z形连杆）式：曲柄连杆位于提升臂中部，通过“九字形”（或“Z”形）连杆将铲斗油缸的运动导向铲斗。由于可以使用较大的连杆比，这使得在相同的油缸推力下更容易获得较大的铲斗力（铲斗扭矩），适用于以挖掘为中心的作业。另一方面，在高位提升臂位置，铲斗角度往往会发生变化，这在一定程度上会影响视野和卸料角度的控制。
平行连杆式：一个与提升臂平行的辅助连杆支撑铲斗，四杆机构使铲斗角度几乎保持不变，即使提升臂角度发生变化。这适用于诸如装载卡车等需要高位姿态稳定性和视野的作业。通常认为其铲斗力不如Z型连杆式，两者根据应用场景的不同而有所区别。小松公司自身的技术论文也发表了关于评估平行连杆式机械作业设备性能的研究。
无论哪种类型，铲斗油缸的推力F_{cyl}=\Delta p\,A_{cyl}都通过连杆机构转换为绕铲斗旋转轴的扭矩。因为力臂r_m(\phi)会随连杆角度的变化而变化。 \phi，铲斗尖端产生的挖掘力取决于油缸推力和连杆机构几何形状：
其中 r_{edge} 是铲斗旋转中心到切削刃的距离。产品目录中的“最大挖掘力”通常是在铲斗姿态接近该比值最大值时测得的值，而实际作业中，并非所有姿态都能产生相同的力。
3. 挖掘力及规格解读
挖掘力是指铲斗插入地面后，在切削刃处施加负载时产生的力，直至油缸泄压阀的压力。SAE J732 是一项统一定义装载机规格术语的标准，为比较不同制造商的挖掘力和铲斗容量等参数提供了一个通用框架。然而，由于参数的含义会随测量条件（铲斗姿态、提升臂角度以及主油缸）而变化，因此有必要……在比较产品目录值之前，请确认其是否在相同的测试条件下测得。
小松公司公开的规格说明中，WA40-8 的最大铲斗挖掘力为 29.4–29.9 kN (3000–3050 kgf)。即使是同一系列的产品，挖掘力也会随着机器尺寸的增大而增加，这是由于缸径、液压和连杆比的综合作用所致。
4. 液压挖掘机和推土机的角色分工
本网站其他部分介绍的液压挖掘机和推土机主要用于“切割和整平地面”。轮式装载机的优化方向则不同——用于“铲取现有的泥土、碎石或骨料，并将其装载到运输车辆或堆场上”。
| 用途 | 液压挖掘机 | 推土机 | 轮式装载机 |
|---|---|---|---|
| 主要功能 | 挖掘、装载、整平 | 推土、平整 | 铲运、装载、运输 |
| 行驶方式 | 履带（可原地旋转/反向旋转） | 履带 | 轮胎、铰接式转向 |
| 接地压力 | 低（履带） | 低（履带，适用于重载） | 高（轮胎，适用于公路行驶） |
| 行驶速度 | 慢 | 慢 | 相对较快（场地间移动/场地内移动） |
| 最适用 | 自然地面、斜坡、开挖沟渠 | 大宗土方作业、平整 | 装载堆土、碎石、积雪等 |
轮式装载机选择轮胎是因为它通常可以在公共道路或场地内的平整地面上自行行驶，速度比履带更快，而且其易损件更容易更换。另一方面，它在松软或崎岖地面上的牵引力以及反向旋转转弯的灵活性不如履带式机械。在工地上，常见的分工是液压挖掘机……挖掘机挖土并堆放土方，然后由轮式装载机将其装载到自卸卡车上。
5. 当前产品中常见的轮式装载机系列
| 型号 | 发动机额定输出功率（净值） | 铲斗容量 | 最大挖掘力（铲斗） |
|---|---|---|---|
| 小松 WA40-8（小型轮式装载机） | 28.4 kW (38.6 PS) | 0.5–0.6 m³ | 29.4–29.9 kN (3000–3050 kgf) |
| 小松 WA80 | 44.3 kW (60.2 PS) | 0.9 m³ | 参见官方规格表 |
| 小松 WA100-8 | 73.1 kW (99.4 PS) | 1.3 m³ | 参见官方规格表 |
输出功率和铲斗容量大致成正比，但由于挖掘力……连杆比和油缸缸径也会影响其性能，即使在同一输出功率级别内，不同制造商和型号的性能趋势也会有所不同。选择型号时，不仅要考虑输出功率和铲斗容量，还要考虑连杆类型（Z形杆或平行杆）与所需的装载高度和现场视野之间的关系。
6. 总结
轮式装载机的性能不能仅用发动机输出功率和铲斗容量来衡量。铰接式转向的几何结构（通过折叠车身实现灵活的机动性）以及连杆将油缸推力转化为切削刃上作用力的比率，才是决定实际作业能力的关键。Z形杆和平行杆之间的选择需要在挖掘力和姿态稳定性/高空视野之间进行权衡，而了解液压挖掘机和推土机之间的角色分工，才是决定现场整体生产率的关键。
装载机和挖掘机是否适用于相同的作业环境？
工作？装载机将行驶与铲斗结合起来；挖掘机则用其机械臂进行挖掘。比较挖掘位置、行驶距离、接地方式和循环时间。
评论
请先登录。
暂无数据。