装载机在公路工程中的运用技巧百玲.doc

工程机械技术论文 运行一部 百玲作为一名露天煤业的装载机司机，在多年的工作实践中，我一直兢兢业业的工作在一线，在工作中我善于发现、解决问题，并经常学习相关专业知识，这让我获得了许多宝贵的经验和专业知识，尤其是在公路工程中的运用和发动机油温水温同时过高的处置方面有独到的见解。一、装载机在公路施工中的运用技巧装载机的基本作业过程是装料、转运、卸料及返回。根据施工作业对象的不同，应选择不同的作业方法。我要重点介绍的是装载机在公路施工中的运用技巧。 1、装载碎石、砂子等松散材料 在公路工程中，目前装载机主要用于在拌和场铲装各种碎石、砂子等松散材料。铲装时宜采用直形带齿铲斗。首先将铲斗置于料堆底部，斗口朝前，机器低速前进，斗齿插入料堆。若铲装阻力较大，可操纵动臂使钭斗上下颤动，这样可降低物料颗料间的磨擦阻力，加快物料进斗的速度，直至满斗；然后收斗，使斗口朝上，用动臂将铲斗升起约离地面50cm的转运位置，机器倒退，转驶至卸料处。 2、铲装停机面以下的土壤 在公路工程中，可利用装载机剥离表层土壤，此时装载机宜采用直形斗刃铲斗，类似于推土机作业。铲装时先放下铲斗并转动使其与地面呈一定的铲土角（10-30），对于I、II级土壤铲土角可大些，对于III级以上的土壤铲土角可大些，对于III级以上的土壤铲土角要小些；然后机器以I挡前进，使斗刃切入土内，切土深度一般保持在15-20cm左右。对于难铲的土壤，为了减小铲装的阻力，可操纵动臂使铲斗上下颤动或稍改变一下铲土角，直至铲斗装满为止；装满物料后收斗。将铲斗举升到运输位置，驶离工作面，运至卸料处。这种方法也常用于采集河沙，亦可用于作业场地的平整。 3、铲装土堆 目前对二灰土基层的施工，常采用石拌稳定土。稳定土拌和时，可利用装载机装土堆。铲装时，可根据土壤堆积的情况和驾驶人员操作技术水的差异采用下列3种不同的方法。 （1）分层铲装法 将铲斗下降贴近坡底，面向土堆，低速前进；当铲斗插入土堆一定深度时，配合动臂提升铲斗；在斗齿离开土堆后，将铲斗转至运输位置。这种作业方法由于插入不深，而且插入后又有提升动作的配合，所以插入阻力小，作业比较平稳。另外，由于铲装面较长，可以得到较高的充满系数。因其特点类似于正铲挖掘机作业的方法。因此又称为挖掘机铲装法。 （2）分段铲装法 作业时，铲斗稍稍前倾，从坡底插入，待插入一定深度后，提升铲斗，当发动机转速降低时，切断离合器，使发动机恢复转速；在恢复转速过程中，铲斗将继续上升并装入一部分土；转速恢复后，接着进行第二插入。如此反复，直至装满铲斗或升到高出工作面为止。有时将铲斗装满后还使铲斗继续向工作面稍稍顶进，将土顶松以利于下一次铲装。这种方法适用于土质较硬的场合，其特点是能使发动机始终维持在额定工况作业，提高作业能力，并依靠铲斗依次进行插入和提升操作比较复杂，驾驶员易疲劳，离合器易磨损。 （3）配合铲装法 首先将铲斗下降至坡底，装载机在前进的同时，配合转斗或动臂提升的动作进行铲装作业，即当铲斗插入料堆约0.2-0.5斗深时，在装载机前进的同时，间断的操纵铲斗上翻，并配合动臂提升，直至装满铲斗；在斗齿离开土堆后，将铲斗转至运输位置。采用配合铲装方法，铲斗不需要插得很深。靠插入运动、斗齿转动和提升运动的配合，使插入阻力大大减少，铲斗也容易装满；但是对驾驶员要求有较高的的操作水平。 以上3种方法，在作业时要随时注意对铲斗内外粘结土壤的清理，否则不但会影响其有效容量，同时也会增加作业的阻力。 4、清理爆破现场的土石方 在路基土石方爆破工程中，常用装载机（或挖掘机）清理爆破现场。利用装载机清理时，宜换装V型带齿铲斗，以提高其装载和挖掘的能力。清理时，爆破后碎石的粒径不能超过铲斗允许的容量，超过时需对石料进行再次爆破。另外，当清理距离在40-100m以内时，装载机可自铲自运，当运距超过100m时，需要与自卸汽车配合进行。清理结束后，应将装载机转移停入在爆破警戒线以外，以确保人机的安全。 5、起吊各种作业工具和设备 在公路工程施工现场，若无专用的起重设备，可利用装载机起吊各种作业工具和设备。例如：需要在施工现场对某一施工机械进行维修或组装时，装载机可作业各零部件拆卸与组装的起吊设备。在利用装载机作起重设备使用时，起吊重物必须绑扎牢固，将钢丝绳或吊钩挂在装载机斗齿间，重物中心必须与铲斗中心在同一铅垂位置上。操作时，要有专人指挥，驾驶员要精心操作，起吊时应先收斗再缓慢举升动臂，组装时要慢速轻放；同时，装载机的起吊能力要大于起吊重物的重量，以确保吊装的安全可靠性，防止人员和机械设备的损伤。二、发动机油温水温同时过高的处置方法在装载机施工中，我们会经常遇到发动机的油温和水温同时过高的情况，根据我多年的经验认为，如果油、水数量足够或欠缺不多，应先降油温、后降水温，理由如下： 1、油温过高对发动机危害大 所谓发动机的温度过高，是指发动机的油温、水温超过90。当这两个温度同时过高时，将会影响发动机的正常工作，并给发动机带来一定的危害。由于水温的高低主要表明发动机燃烧和活塞、缸壁等高温零件的热状况。因此，水温过高会导致燃烧条件恶化，高温零件产生热膨胀，活塞与缸壁间隙缩小，形成严重磨损或“拉缸”。油温主要表明曲轴与轴承因摩擦而生热，机油则把其大部分热量散发，而产热量与散热量之间的平衡(表现为油温稳定)是相对的。当产热量超过散热量时，轴瓦温度就会上升，局部温度达到铅的熔点，轴瓦中的铅就会熔化、析出。当铅大量析出之后，轴瓦承载面越来越小和不平，使磨损加剧，严重时局部温度可超过铜的熔点（1083），铜也开始熔化，最终导致曲轴与轴承严重烧蚀或产生“瓦抱轴”的后果。根据试验，当油温达到110时，轴承间隙内的油膜温度可达150。若油膜温度高达150以上时，即容易破裂形成半干摩擦。由于曲轴轴承是铜铅合金，如果降低措施不当，就会使轴承温度过高而使其铅熔化析出，后果不堪设想。因此，当油和水的温度同时过高时，应当先降油温。2、降油温可减缓水温升高的速度 降油温通常采用“降负荷，低转速”的方法。这时，冷却液虽然在高温零件处热交换的时间长，但水流速度减缓了，延长了散热时间。同时，又由于负荷减少、转速降低，各运动机件摩擦产生的热量也相应减少。所以，降油温不但可以减少发动机产生的热量，而且，间接地减少了冷却液吸收的热量，从而也可以减缓水温升高的速度。3、油温是影响油压的主要因素之一 当发动机油温过高时，不但使耗油量增加(渗漏、蒸发、燃烧)，而且影响机油质量，使发动机各机件摩擦表面的油膜不易形成和保持，造成主油道油压不能建立，从而加剧机件磨损。而水温对油压的影响必须通过油温才能实现。所以，具有一定的间接性，需要一定的时间。4、先降水温对发动机主轴油道油压的建立影响极大 众所周知，降水温一般是采取“降负荷，高转速”的方法。当转速过高时，就会增大活塞连轩组的惯性力和离心力，使曲轴轴承的负荷加大。同时，轴颈与轴瓦的相对摩擦速度也会增大，使单位时间内产生的热量增加，机油泵油量下降，大量的机油从主油道内被甩出，从而导致各机件摩擦表面因无足够的润滑油而加剧磨损，油温会进一步上升。 上述方法是经过多年的实践摸索而来，在实际操作中确实也受到了良好的效果。这一点成绩进一步激励着我努力工作，为露天煤业的发展贡献自己的一番力量。装载机安全使用注意事项1、一般安全注意事项 驾驶员及有关人员在使用装载机之前，必须认真仔细地阅读制造企业随机提供的使用维护说明书或操作维护保养手册，按资料规定的事项去做。否则会带来严重重果和不必要的损失。 驾驶员穿戴应符合安全要求，并穿载必要的防护设施。 在作业区域范围较小或危险区域，则必须在其范围内或危险点显示出警告标志。 绝对严禁驾驶员酒后或过度疲劳驾驶作业。 在中心铰接区内进行维修或检查作业时，要装上“防转动杆”以防止前、后车架相对转动。 要在装载机停稳之后，在有蹬梯扶手的地方上下装载机。切勿在装载机作业或行走时跳上跳下。 维修装载机需要举臂时，必须把举起的动臂垫牢，保证在任何维修情况下，动臂绝对不会落下。 2、发动机启动前的安全注意事项 检查并确保所有灯具的照明及各显示灯能正常显示。特别要检查转向灯及制动显示灯的正常显示。 检查并确保在启动发动机时，不得有人在车底下或靠近装载机的地方工作，以确保出现意外时不会危及自己或他人的安全。 启动前装载机的变速操纵手柄应扳到空挡位置。 不带紧急制动的制动系统，应将手制动手柄板到停车位置。 只能在空气流动好的场所启动或运转发动机。如在室内运转时，要把发动机的排气口接到或朝向室外。 3、发动机启动后及作业时安全注意事项 发动机启动后，等制动气压达到安全气压时再准备起步，以确保行车时的制动安全性。有紧急制动的把紧急及停车制动阀的按钮按下（只有当气压达到允许起步气压时，按钮才能按下，否则按下去会自动跳起来），使紧急及停车制动释放下，才能挂I挡起步。无紧急制动的只需将停车制动手柄放下，释入停车制动即可起步。 清除装载机在行走道路上的故障物，特别要注意铁块、沟渠之类的障碍物，以免割破轮胎。 将后视镜调整好，使驾驶员入座后能有最好的视野效果。 确保装载机的喇叭、后退信号灯，以及所有的保险装置能正常工作。 在即将起步或在检查转向左右灵活到位时，应先按喇叭，以警告周围人员注意安全。 在起步行走前，应对所有的操纵手柄、踏板、方向盘先试一次，确定已处于正常状态才能开始进入作业。要特别注意检查转向、制动是否完好。确定转向、制动完全正常，方可起步运行。 行进时，将铲斗置于离地400mm左右高度。在山区坡道作业或跨越沟渠等障碍时，应减速、小转角，要注意避免倾翻。当装载面在陡坡上开始滑向一边时，必须立即卸载，防止继续滑下 作业时尽量避免轮胎过多、过份打滑；尽量避免两轮悬空，不允许只有两轮着地而继续作业。 作牵引车时，只允许与牵引装置挂接，被牵引物与装载机之间不允许站人，且要保持一定的安全距离，防止出现安全事故。 4、停机时的安全注意事项 装载机应停入在平地上，并将铲斗平放地面。当发动机熄火后，需反复多次扳动工作装置操纵手柄，确保各液压缸处于无压休息状态。当装载机只能停在坡道上时，要将轮胎垫牢。 将各种手柄置于空挡或中间位置 先取走电锁钥匙，然后关闭电源总开关，最后关闭门窗。 不准停在有明火或高温地区，以防轮胎受热爆炸，引起事故。 利用组合阀或储气罐对轮胎进行充气时，人不得站在轮胎的正面，以防爆炸伤人。变频器在使用中遇到的问题和故障防范 由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析显得尤为重要。外部的电磁感应干扰 如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。提高变频器自身的抗干扰能力固然重要，但由于受装置成本限制，在外部采取噪声抑制措施，消除干扰源显得更合理、更必要。以下几项措施是对噪声干扰实行“三不”原则的具体方法：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上需加装防止冲击电压的吸收装置，如RC吸收器；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主线路分离；指定采用屏蔽线回路，须按规定进行，若线路较，应采用合理的中继方式；变频器接地端子应按规定进行，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装噪声滤波器，避免由电源进线引入干扰。 安装环境, 电源异常, 雷击、感应雷电, 电源高次谐波 1, 安装环境 变频器属于电子器件装置，在其规格书中有详细安装使用环境的要求。在特殊情况下，若确实无法满足这些要求，必须尽量采用相应抑制措施：振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因，对于振动冲击较大的场合，应采用橡胶等避振措施；潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件生锈、接触不良、绝缘降低而形成短路，作为防范措施，应对控制板进行防腐防尘处理，并采用封闭式结构；温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素，特别是半导体器件，应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。 除上述3点外，定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合，为防止微处理器因温度过低不能正常工作，应采取设置空间加热器等必要措施。 2, 电源异常 电源异常表现为各种形式，但大致分以下3种，即缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混和形式。这些异常现象的主要原因多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。 如果附近有直接起动电动机和电磁炉等设备，为防止这些设备投入时造成的电压降低，应和变频器供电系统分离，减小相互影响；对于要求瞬时停电后仍能继续运行的场合，除选择合适价格的变频器外，还因预先考虑负载电机的降速比例。变频器和外部控制回路采用瞬停补偿方式，当电压回复后，通过速度追踪和测速电机的检测来防止在加速中的过电流；对于要求必须量需运行的设备，要对变频器加装自动切换的不停电电源装置。 二极管输入及使用单相控制电源的变频器，虽然在缺相状态也能继续工作，但整流器中个别器件电流过大及电容器的脉冲电流过大，若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响，应及早检查处理。 3, 雷击、感应雷电 雷击或感应雷击形成的冲击电压有时也能造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路器开闭也能产生较高的冲击电压。 变压器一次侧真空断路器断开时，通过耦合在二次侧形成很高的电压冲击尖峰。 为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件，保证输入电压不高于变频器主回路期间所允许的最大电压。当使用真空断路器时，应尽量采用冲击形成追加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，因在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。 过去的晶体管变频器主要有以下缺点：容易跳闸、不容易再起动、过负载能力低。由于IGBT及CPU的迅速发展，变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能，大幅度提高了变频器的可靠性。 如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”，其中“起动转矩不足”、“环境条件变化造成出力下降”等故障原因，将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算，计算出当前时刻所需要的转矩，迅速对输出电压进行修正和补偿，以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。 此外，由于变频器的软件开发更加完善，可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施，并使故障化解后仍能保持继续运行，例如：对自由停车过程中的电机进行再起动；对内部故障自动复位并保持连续运行；负载转矩过大时能自动调整运行曲线，避免Trip；能够对机械系统的异常转矩进行检测。 变频器对周边设备的影响及故障防范 变频器的安装使用也将对其他设备产生影响，有时甚至导致其他设备故障。因此，对这些影响因素进行分析探讨，并研究应该采取哪些措施时非常必要的。 4,电源高次谐波 由于目前的变频器几乎都采用PWM控制方式，这样的脉冲调制形式使得变频器运行时在电源侧产生高次谐波电流，并造成电压波形畸变，对电源系统产生严重影响，通常采用以下处理措施：采用专用变压器对变频器供电，与其它供电系统分离；在变频器输入侧加装滤波电抗器或多种整流桥回路，降低高次谐波分量，对于有进相电容器的场合因高次谐波电流将电容电流增加造成发热严重，必须在电容前串接电抗器，以减小谐波分量，对电抗器的电感应合理分析计算，避免形成 LC振荡。 电动机温度过高及运行范围 对于现有电机进行变频调速改造时，由于自冷电机在低速运行时冷却能力下降造成电机过热。此外，因为变频器输出波形中所含有的高次谐波势必增加电机的铁损和铜损，因此在确认电机的负载状态和运行范围之后，采取以下的相应措施：对电机进行强冷通风或提高电机规格等级；更换变频专用电机；限定运行范围，避开低速区。 5, 振动、噪声 振动通常是由于电机的脉动转矩及机械系统的共振引起的，特别是当脉动转矩与机械共振电恰好一致时更为严重。噪声通常分为变频装置噪声和电动机噪声，对于不同的安装场所应采取不同的处理措施：变频器在调试过程中，在保证控制精度的前提下，应尽量减小脉冲转矩成分；调试确认机械共振点，利用变频器的频率屏蔽功能，使这些共振点排除在运行范围之外；由于变频器噪声主要有冷却风扇机电抗器产生，因选用低噪声器件；在电动机与变频器之间合理设置交流电抗器，减小因PWM调制方式造成的高次谐波。 6,高频开关形成尖峰电压对电机绝缘不利 在变频器的输出电压中，含有高频尖峰浪用电压。这些高次谐波冲击电压将会降低电动机绕组的绝缘强度，尤其以PWM控制型变频器更为明显，应采取以下措施：尽量缩短变频器到电机的配线距离；采用阻断二极管的浪涌电压吸收装置，对变频器输出电压进行处理. 装载机适应高原环境的技术对策我国拥有世界上最辽阔的高原地域，面积约为270万km2,平均海拔2 0004 500m。青藏高原是其中最具代表性的，平均海拔4 500m，其独特的气候特点：空气稀薄、气压低、含氧量少、昼夜温差大、低温动土、紫外线辐射强、风沙尘大、降雨少、气候干燥等。建设青藏铁路不紧要解决高原冻土区的铁路勘察、设计、工程建设问题，也需要解决施工装备在该地区的“高原病”。这些问题在世界上毫无先例，需要我们基于当今的科学技术水平，解放思想，不断创新，去攻克施工建设中的一道道技术难题。 经过广泛的调查研究、技术分析与设计开发、高原实验与改进验证，对装载机的高原适应性技术进行了一系列研究。 1动力系统 1.1高原环境的影响 1)随着海拔升高、大气压降低、空气密度减少，空气中的氧分量也减少，这对以内燃机为的动力的工程机械影响十分突出。实验表明，对自然吸气型内燃机，海拔每上升1 000m，其功率、扭矩下降813、油耗上升69、热强度增加25；当海拔达到4 000m时其功率降低45左右。这是由于缸内充气量减小，散热性能下降，热负荷增加，燃烧不充分等原因所致，因此高原环境对发动机动力性能影响十分严重。 2)高原地区气压低、含氧量少、昼夜温差大、寒冷季节长，使内燃机的压缩压力和温度随海拔升高而降低。实验结果表明，海拔每升高1 000m，内燃机压缩压力降低17、温度下降23，原机最低极限启动温度提高22左右，同时，辅助装置在高原使用时凡涉及点火、燃烧、耗氧性能均表现出不同程度的不适应性，尤其在低压缺氧条件下启动困难程度超过低海拔许多。 3)高原地区多沙尘，空气中的含尘量是低海拔地区的515倍，它增加了进气阻力，使滤清效果下降，又由于空气中含氧量少，使发动机的燃烧性能迅速下降，不仅使功率下降，而且更加速了柴油机零部件的磨损，缩短了空滤器等部件的使用寿命。 1.2对策 1)为充分保证装载机在高原环境下使用的可靠性和适应性，我们选择了上柴引进Cat3306B技术生产的C6121高原补偿增压发动机，配用进口增压器，在高海拔地区柴油机的功率降小于3、烟度低于3.0，从而克服了高原环境下功率下降造成动力不足的问题。 2)采用容量大、免维修的进口沃铁马固体电平，可在4065内正常工作；在发动机系统中增加一套乙醚助燃装置或作为选购件的水套预热装置，使装载机在高原地区25正常启动。 3)采用低吸气阻力的三级旋流大容量型空滤器，并在排气消音器上安装排气引射管实现自动排尘，解决了高原地区风沙尘大、易使空滤器堵塞而影响发动机动力性能的问题。 2散热系统 2.1高原环境的影响 1)对发动机而言，由于汽缸内空气减少，过量空气系数下降，燃烧状况不良，后燃现象严重，使发动机热负荷增加；由于空气重度降低，使冷却风扇质量流量减少；由于海拔升高，冷却水的沸点降低（青藏线水的沸