江西科技学院本科论文
求各个执行元件能够相互配合实现复杂的复合动作，因此如何实现多执行元件的复合动作也是挖掘机液压系统操纵性要求的一方面。
当多执行元件共同动作时，要求其相互间不千涉，能够合理分配共同动作时各个执行元件的流盘，实现理想的复合动作。尤其对行走机构来说，左、右行走马达的复合动作问题，即直线行驶性也是设计中需要考虑的重要一方面。如果挖掘机在行使过程中由于液压泵的油分流供应，导致一侧行走马达速度降低，形成挖掘机意外跑偏，很容易发生事故。
另外，当多执行元件同时动作时，各个操纵阀都在大开度下工作，往往会出现系统总流量需求超过油泵的最大供油流量，这样高压执行元件就会因压力油优先供给低压执行元件而出现动作速度降低，甚至不动的现象。因此，如何协调多执行元件复合动作时的流量供应问题也是挖掘机液压系统设计中需要考虑的。 (3) 节能性要求
挖掘机工作时间长，能量消耗大，要求液压系统的效率高，就要降低各个执行元件和管路的能耗，因此在挖掘机液压系统中要充分考虑各种节能措施。当对各个执行元件进行调速控制时，系统所需流量大于油泵的输出流量，此时必然会导致一部分流量损失掉。系统要求此部分的能量损失尽量小;当挖掘机处于空载不工作的状态下，如何降低泵的输出流量，降低空载回油的压力，也是降低能耗的关键。 (4) 安全性要求
挖掘机的工作条件恶劣，载荷变化和冲击振动大，对于其液压系统要求有良好的过载保护措施，防止油泵过载和因外负载冲击对各个液压作用元件的损伤。回转机构和行走装置有可靠的制动和限速；防止动臂因自重而快带下降和整机超速溜坡。 (5) 其它性能要求
实现零部件的标准化、组件化和通用化，降低挖掘机的制造成本:液压挖掘机作业条件恶劣，各功能部件要求有很高的工作可靠性和耐久性;由于挖掘机在城市建设施工中应用越来越多，因此要不断提高挖掘机的作业性能，降低振动和噪声，重视其作业中的环保性。
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§2.3 液压系统方案拟订
(1) 在液压挖掘机一个工作循环中的四种工况一挖掘工况、满斗举升回转工况、卸载工况和卸载返回工况进行详细分析的基础上，总结每个工况下各执行机构的主要复合动作后提出初步方案。
(2) 根据液压挖掘机的主要工作特点，系统地总结出挖掘机液压系统的设计要求:动力性要求、操纵性要求、节能性要求、安全性要求和其它性能的要求。
(3) 提出一种有效、直观的挖掘机液压系统的设计方案，并详细介绍设计的步骤。
第3章 液压系统的设计
§3.1 确定油缸所受的作用力
§3.1.1 铲斗油缸作用力的确定
反铲装置在作业过程中，当以转斗挖掘为主时，其最大挖掘力为铲斗缸设计的依据。初步设计时按额定斗容及工作条件（土壤级别），参考有关资料可初选斗齿最大挖掘力（最大挖掘力有任务书要求为F1max?350KN），并按反铲最重要的工作位置——最大挖掘深度时能保证具有最大挖掘力来分析确定铲斗油缸的工作力，如图所示。为简单起见，可以忽略斗和土的质量，并且忽略了各构件质量及连杆机构效率影响因素，此时铲斗油缸作用力为
F1maxlc （3-1）
Fd?l1式中 l1—铲斗油缸作用力对摇臂与斗杆铰点的力臂（此位置为摇臂长度） lc—F1max对铲斗与斗杆铰点C的力臂
已知 lc?RD?150mm0 l1?450mm
350?1500Fd??1166.67KN450 而这时斗杆及动臂油缸均处于闭锁状态，斗杆油缸闭锁力Fg?应满足
Fg??F1maxlB?F2lB? （3-2） l2l2 13
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式中 l2—斗杆闭锁力Fg?对斗杆与动臂铰点的力臂，m； lB—F1max对斗杆与动臂铰点B的力臂，m； lB?—F2对斗杆与动臂铰点B的力臂，m；
图3-1 铲斗缸受力分析图 F2——挖掘阻力的法向分力，取F2?(0.1~0.2)F1max,N
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已知 l2?430mm lB?3900mm lB??650mm F2?0.1F1max?0.1?350KN?35KN
350?390035?650Fg????1060.4KN430430 动臂油缸闭锁力Fb?应满足 Fb??F1maxlAF2lA?? （3-3） l3l3式中 l3——动臂油缸闭锁力Fd?对铰点A的力臂，m；
lA——F1max对动臂下铰点A的力臂，m； lA?——F2对铰点A的力臂，m。
已知 l3?330mm lA?6300mm lA??4600mm Fb??350?630035?4600??2458KN
330330Fb?2458??1229KN 22又动臂缸两个油缸同时作用，则每个缸闭Fb???§3.1.2 斗杆油缸作用力的确定
当挖掘机以斗杆挖掘时，其最大挖掘力则有斗杆油缸来保证。斗杆油缸最大作用力位置为动臂下放到最低位置，斗杆缸作用力对斗杆与动臂铰点有最大力臂，即对斗杆产生最大作用力矩，并使斗齿尖和铰点B、C在一条直线上，如图所示。
与前面推导铲斗油缸作用力一样，忽略各构件及斗中土壤质量和连杆机构效率影响因素，此时斗杆油缸作用力Fg为
F1maxlB350?3900Fg???720KNl2650而铲斗油缸及动臂油缸处于闭锁状态，所以铲斗油缸闭锁力Fd?应满足
F1malxC350?1370Fd????336.5KNl1570 动臂缸闭锁力Fd?应满足
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F1maxlA?F2lA?350?3881.6?21?4795Fb????1880.6KNl3342.5 动臂缸有两个，则每个缸闭锁力
Fb?1880.6Fb?????940.3KN22
图3-2斗杆缸受力分析图
§3.1.3 动臂油缸作用力的确定
动臂油缸的作用力，即最大提升力，以能提升铲斗内装满土壤的工作装置至最大卸载距离位置进行卸载来确定，其计算简图如图所示，此时动臂油
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