装载机是一种按照一定顺序间歇地或连续地进行铲装作业的工程机械,广泛应用于工业和民用建筑,土石方施工中约有50%左右的土石方量是由装载机完成的,在工程机械中占据着重要的地位。并且,近年来国家对节能减排工作提出了严格要求,国内工程机械企业为响应国家号召和提升产品竞争力,把“节能技术”作为技术攻关的重点,主要包括开发清洁燃料、开发混合动力、提升配件性能、控制系统研究和整体性能优化等方面,这些技术的攻关都需要以装载机的作业负载和功率匹配作为研究基础。目前,装载机作业负载多是经过静态的理论公式或仿真建模来获取的,由于受到经验参数和建模仿真参数精度的影响,获得的理论作业负载与实际作业负载差异较大,导致后续的负载与液压系统的功率匹配误差也会很大;并且,发动机与作业负载的功率匹配研究常基于发动机与液力变矩器共同工作的数学模型进行的,通过检测液压系统的压力和前轴扭矩等参数,获得液压系统的输出功率,由于液压系统易受到液压泵和密封件等的影响,使获得的数据具有一定的波动,导致装载机整体功率匹配的误差较大。本文针对以上问题,设计搭建一种装载机作业负载测试试验台,用于直接获得装载机工作前端作业负载,并根据作业负载和速度匹配动力源输出功率。本文主要研究内容:（1）对获取负载的方法进行对比研究。装载机设计人员在设计装载机时,主要考虑的负载是铲斗受到的水平阻力、竖直阻力、前倾力矩以及偏载力矩,但现在获取装载机作业负载的四种主流方法（经验公式计算、离散元仿真、液压传感器测量、力传感器测量）,前三种方法主要问题是获得的数据误差较大,后一种方法主要问题是无法获得装载机作业所有负载。针对以上现有方法存在的问题,进行多个一维力传感器组合测量多维力的方法研究,设计制作多维力测试系统并对其进行测试检验,用于多维力的精准获取。（2）通过对装载机理论作业负载进行分析,设计搭建装载机作业负载测试试验台。通过建立料堆模型,对装载机工作前端进行离散元仿真获得作业负载,并对作业负载进行分析,得到铲斗受到的水平阻力、竖直阻力、前倾力矩以及偏载力矩。然后基于理论数据和机械设计原理,设计装载机作业负载测试试验台,并搭建小试验台进行验证。（3）测量装载机作业负载。使用装载机作业负载测试系统对基本物料（如:岩石堆、沙堆和煤堆）进行反复的铲装试验,获得多组作业负载数据和装置零部件运动状态数据,并对数据进行统计分析,统计不同物料的负载变化趋势与范围,以及对装置零部件运动状态的影响。（4）基于不同物料的作业负载变化趋势和范围对装载机动力源输出功率进行匹配。将获得的作业负载数据和装置零部件运动状态数据求解装载机作业时的功率,然后根据相关零部件的能量利用率求解动力源输出功率,最后根据动力源外特性曲线进行功率匹配研究,得到合理的动力源功率输出曲线。综上所述,本文设计搭建一种装载机作业负载测试试验台,用于直接获得装载机工作前端作业负载,并根据作业负载和速度匹配动力源输出功率。