【正文】 lt, b12, a13, b13, ajA, b14和arl、brl, ar2, br2, ar3, br3?；赜拖涞倪B接口。因此可以把上述系統(tǒng)圖進一步簡化，突出核心內(nèi)容。簡化步驟具體為:1 為了突出挖掘機液壓系統(tǒng)的核心部分— 多路閥液壓系統(tǒng)，首先去掉液壓泵及其控制油路，各個液壓作用元件及其油路，如動臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和行走裝置，以及多路閥先導(dǎo)液壓操縱系統(tǒng)()。挖掘機多路閥液壓系統(tǒng)圖通常十分復(fù)雜，對各種液壓作用元件的供油路線、回油路線以及控制油路等紛雜在一起，很難對整個液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一目了然，這樣就需要花費很多的時間才能將其分析透徹。多路閥是挖掘機液壓系統(tǒng)中的重要部件，它確定了液壓泵向各個液壓作用元件的供油路線和供油方式；確定了多個液壓作用元件同時作用時的流量分配情況和如何實現(xiàn)復(fù)合動作；決定了挖掘機作業(yè)時的運動學(xué)和動力學(xué)特性、動作優(yōu)先和配合以及合流供油和直線行走性等等。由于挖掘機在城市建設(shè)施工中應(yīng)用越來越多，因此要不斷提高挖掘機的作業(yè)性能，降低振動和噪聲，重視其作業(yè)中的環(huán)保性[21]?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)和行走裝置有可靠的制動和限速；防止動臂因自重而快帶下降和整機超速溜坡。當(dāng)挖掘機處于空載不工作的狀態(tài)下，如何降低泵的輸出流量，降低空載回油的壓力，也是降低能耗的關(guān)鍵[23]。當(dāng)對各個執(zhí)行元件進行調(diào)速控制時，系統(tǒng)所需流量大于油泵的輸出流量，此時必然會導(dǎo)致一部分流量損失掉。因此，如何協(xié)調(diào)多執(zhí)行元件復(fù)合動作時的流量供應(yīng)問題也是挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計中需要考慮的。如果挖掘機在行使過程中由于液壓泵的油分流供應(yīng)，導(dǎo)致一側(cè)行走馬達速度降低，形成挖掘機意外跑偏，很容易發(fā)生事故。當(dāng)多執(zhí)行元件共同動作時，要求其相互間不千涉，能夠合理分配共同動作時各個執(zhí)行元件的流盤，實現(xiàn)理想的復(fù)合動作。挖掘機在工作過程中作業(yè)阻力變化大，各種不同的作業(yè)工況要求功率變化大，因此要求對各個執(zhí)行元件的調(diào)速性要好。雙泵液壓系統(tǒng)中就常常采用合流的方式來提高發(fā)動機的功率利用率。尤其是當(dāng)負(fù)載變化時，要求液壓系統(tǒng)與發(fā)動機的良好匹配，盡量提高發(fā)動機的輸出功率。這些主要機構(gòu)經(jīng)常起動、制動、換向，外負(fù)載變化很大，沖擊和振動多，因此挖掘機對液壓系統(tǒng)提出了很高的設(shè)計要求。②雙泵合流并聯(lián)向左、右行走馬達和作業(yè)裝置液壓作用元件同時供油， 所示。為了保證挖掘機的直線行駛性，在三泵供油系統(tǒng)中，左右行走馬達分別由一個油泵單獨供油，另一個油泵向其它液壓作用元件(如動臂、斗桿、鏟斗和回轉(zhuǎn))供油， 所示。5 行走時復(fù)合動作在行走的過程有可能要求對作業(yè)裝置液壓元件(如回轉(zhuǎn)機構(gòu)、動臂、斗桿和鏟斗)進行調(diào)整。由于動臂下降有重力作用，壓力低、變量泵流量大、下降快，要求回轉(zhuǎn)速度快，因此該工況的供油情況為一個油泵的全部流量供回轉(zhuǎn)馬達，另一油泵的大部分油供給動臂，少部分油經(jīng)節(jié)流閥供給斗桿， 所示?！』剞D(zhuǎn)舉升供油情況4 空斗返回工況分析當(dāng)卸載結(jié)束后，轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn)，同時動臂油缸和斗桿油缸相互配合動作，把空斗放在新的挖掘點。為了調(diào)整卸載位置，還需要動臂配合動作。各個油泵分別向一個液壓作用元件供油，復(fù)合動作時無相互干擾。但是由于動臂提升時油壓較高，單向閥大部分時間處于關(guān)閉狀態(tài)，因此左側(cè)油泵只向回轉(zhuǎn)馬達和斗桿供油。這時是回轉(zhuǎn)馬達、動臂、斗桿和鏟斗進行復(fù)合動作[18]。在雙泵系統(tǒng)中，回轉(zhuǎn)起動時，由于慣性較大，油壓會升得很高，有可能從溢流閥溢流，此時應(yīng)該將溢流的油供給動臂， 所示。由于卸載所需的回轉(zhuǎn)角度不同，隨液壓挖掘機相對自卸車的位置而變，因此動臂提升速度和回轉(zhuǎn)馬達的回轉(zhuǎn)速度的相對關(guān)系應(yīng)該是可調(diào)整的。2 滿斗舉升回斗工況分析挖掘結(jié)束后，動臂油缸將動臂頂起，滿斗舉升，同時回轉(zhuǎn)液壓馬達使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸載處，此時主要是動臂和回轉(zhuǎn)馬達的復(fù)合動作。因此隨著回轉(zhuǎn)操縱桿行程的增大，回轉(zhuǎn)馬達油壓增加，回轉(zhuǎn)力增大。在斗桿油缸活塞桿端回油路上設(shè)置可變節(jié)流閥，此節(jié)流閥的開口度即節(jié)流程度由回轉(zhuǎn)先導(dǎo)壓力來控制。當(dāng)進行溝槽側(cè)壁掘削和斜坡切削時，為了有效地進行垂直掘削，還要求向回轉(zhuǎn)馬達提供壓力油，產(chǎn)生回轉(zhuǎn)力，保持鏟斗貼緊側(cè)壁進行切削，因此需要同時向回轉(zhuǎn)馬達和斗桿供油，兩者復(fù)合動作。 三泵供油系統(tǒng)示意圖當(dāng)動臂、斗桿和鏟斗復(fù)合運動時，為了防止同一油泵向多個液壓作用元件供油時動作的相互干擾，一般三泵系統(tǒng)中，每個油泵單獨對一個液壓作用元件供油較好。當(dāng)斗桿油壓接近溢流閥的壓力時，原來溢流的油液此時供給鏟斗有效利用。液壓馬達使轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)向卸土處，此時主要是動臂和回轉(zhuǎn)的復(fù)合動作[16]。單獨采用鏟斗挖掘時，也有采用雙泵合流的情況。如果需要鏟斗保持一定切削角度并按照一定的軌跡進行切削時，或者需要用鏟斗斗底壓整地面時，就需要鏟斗、斗桿、動臂三者同時作用完成復(fù)合動作，,。一般在平整土地或切削斜坡時，需要同時操縱動臂和斗桿，以使斗尖能沿直線運動。（4）空斗返回:卸載結(jié)束，轉(zhuǎn)臺反向回轉(zhuǎn)，動臂液壓缸和斗桿液壓缸配合，把空斗放到新的挖掘點，此時是回轉(zhuǎn)和動臂或斗桿的復(fù)合動作。（3）卸載:轉(zhuǎn)到卸土點時，轉(zhuǎn)臺制動，用斗桿液壓缸調(diào)節(jié)卸載半徑，然后鏟斗液壓缸回縮，鏟斗卸載。(2)為了充分利用發(fā)動機功率和縮短作業(yè)循環(huán)時間，工作過程中往往要求有兩個主要動作(例如挖掘與動臂、提升與回轉(zhuǎn))同時進行復(fù)合動作液壓挖掘機一個作業(yè)循環(huán)的組成和動作的復(fù)合主要包括:（1）挖掘:通常以鏟斗液壓缸或斗桿液壓缸進行挖掘，或者兩者配合進行挖掘，因此，在此過程中主要是鏟斗和斗桿的復(fù)合動作，必要時，配以動臂動作。除了輔助動作(例如整機轉(zhuǎn)向等)不需全功率驅(qū)動以外，其它都是液壓挖掘機的主要動作，要考慮全功率驅(qū)動[14]。三 液壓挖掘機工況分析及液壓系統(tǒng)設(shè)計方案的確定要了解和設(shè)計挖掘機的液壓系統(tǒng)，首先要分析液壓挖掘機的工作過程及其作業(yè)要求，掌握各種液壓作用元件動作時的流量、力和功率要求以及液壓作用元件相互配合的復(fù)合動作要求和復(fù)合動作時油泵對同時作用的各液壓作用元件的流量分配和功率分配。在實際挖掘作業(yè)中，由于土質(zhì)情況、挖掘面條件以及挖掘機液壓系統(tǒng)的不同，反鏟裝置三種液壓缸在挖掘循環(huán)中的動作配合可以是多樣的、隨機的[13]。鏟斗裝滿后，鏟斗缸和斗桿缸停動并操縱動臂缸大腔進油，使動臂抬起，隨即接通回轉(zhuǎn)馬達，使工作裝置轉(zhuǎn)到卸載位置，再操縱鏟斗缸或斗桿缸回縮，使鏟斗翻轉(zhuǎn)進行卸土。挖掘作業(yè)時，接通回轉(zhuǎn)馬達，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)臺，使工作裝置轉(zhuǎn)到挖掘位置，同時操縱動臂缸小腔進油使液壓缸回縮。依靠斗桿缸使斗桿繞動臂的上鉸點轉(zhuǎn)動。反鏟工作裝置由鏟斗斗桿動臂連桿4及相應(yīng)的三組液壓缸5. 6. 7組成。液壓挖掘機傳動示意圖，柴油機驅(qū)動液壓泵，操縱分配閥，將高壓油送給各液壓執(zhí)行元件(液壓缸或液壓馬達)驅(qū)動相應(yīng)的機構(gòu)進行工作。土方卸完后，使平臺反轉(zhuǎn)并降低動臂，直到鏟斗回到作業(yè)點上方，以便進行下一工作循環(huán)[12]。3 液壓挖掘機工作循環(huán)過程首先液壓挖掘機驅(qū)動行走馬達和配套土方運輸車輛一起進入作業(yè)面，運輸車輛倒車、調(diào)停，?？吭谕诰驒C的側(cè)方或后方。鏟斗與斗桿前端鉸接，并通過鏟斗油缸伸縮使鏟斗轉(zhuǎn)動。斗桿鉸接于動臂的上端，由斗桿油缸控制斗桿與動臂相對角度。裝置各運動部件之間全部采用銷軸鉸接，以動臂油缸來支撐和改變動臂的傾角，通過動臂油缸的伸縮可使動臂繞下。鉸接式反鏟是單斗液壓挖掘機最常用的結(jié)構(gòu)型式，動臂、斗桿和鏟斗等主要部件彼此鉸接，在液壓缸的作用下各部件繞鉸接點擺動，完成挖掘、提升和卸土等動作。采用這種動臂有利于加大挖掘深度，且結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉。 3的中小型液壓挖掘機通常選用反鏟裝置，它分為整體臂式和組合臂式。挖掘機的基本性能決定于各部分的構(gòu)造、性能及其綜合的效果[11]。其中動力裝置、操縱機構(gòu)、回轉(zhuǎn)機構(gòu)和輔助設(shè)備均可在回轉(zhuǎn)平臺上，總稱上車部分，它與行走機構(gòu)(又稱下車部分)用回轉(zhuǎn)支撐相連，平臺可以圍繞中央回轉(zhuǎn)軸作3600的全回轉(zhuǎn)。機體是完成挖掘機基本動作并作為驅(qū)動和操縱挖掘機進行工作的荃礎(chǔ)，可以是履帶牽引車輛或輪式牽引車輛。目前挖掘機研究重點正逐步向智能化機電液控制系統(tǒng)方向轉(zhuǎn)移[10]。4 控制系統(tǒng)液壓挖掘機控制系統(tǒng)是對發(fā)動機、液壓泵、多路換向閥和執(zhí)行元件(液壓缸、液壓馬達)等進行控制的系統(tǒng)。同樣的元件，若系統(tǒng)設(shè)計不同，則挖掘機性能差異很大。該系統(tǒng)地功能是把發(fā)動機地機械能以油液為介質(zhì)，利用油泵轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，傳送給油缸、油馬達等轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，再傳動各執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)各種運動和工作過程。這些運動都靠液壓傳動。通過司機的操縱，將壓力油單獨或同時送往液壓執(zhí)行元件(液壓馬達和液壓油缸)驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)工作。工作裝置是挖掘機完成實際作業(yè)的主要組成部分，常用的有反鏟、正鏟、裝載、起重等裝置，而同一種裝置可以有多種結(jié)構(gòu)形式，前面所述的反鏟裝置應(yīng)用最為廣泛。2 機械系統(tǒng)液壓挖掘機的機械系統(tǒng)部分是完成挖掘機各項基本動作的直接執(zhí)行者，主要包括:行走裝置是整個機器的支撐部分，承受機器的全部重量和工作裝置的反力，分履帶式和輪胎式。挖掘機是指在額定轉(zhuǎn)速下一小時以上的額定功率。挖掘機的額定負(fù)荷與汽車。 液壓挖掘機整體系統(tǒng)圖1 動力系統(tǒng)挖掘機工作的主要特點是環(huán)境溫度變化大，灰塵污物較多，負(fù)荷變化大，經(jīng)常傾斜工作，維護條件差。（一）液壓挖掘機整機性能液壓挖掘機可分為:動力系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。當(dāng)挖掘機挖完一段土后，機械移動一段距離，以便繼續(xù)作業(yè)。單斗液壓挖掘機的作業(yè)過程是以鏟斗(一般裝有斗齒)的切削刃切削土壤并將土裝入斗內(nèi)，斗滿后提升。單斗液壓挖掘機是裝有一只鏟斗并采用液壓傳動進行挖掘作業(yè)的機械。本設(shè)計旨在采用通用的多路閥系統(tǒng)，配以專用控制閥和簡單的伺服控制系統(tǒng)]二 液壓挖掘機結(jié)構(gòu)與工作原理液壓挖掘機由于在動力裝置和工作裝置之間采用容積式液壓傳動，靠液體的壓力能進行工作，相對機械傳動具有許多優(yōu)點:能無極調(diào)速且調(diào)速范圍大，最大速度和最小速度之比可達1000:1能得到較低的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速；快速作用時，液壓元件產(chǎn)生的運動慣性較小，并可作高速反轉(zhuǎn)；傳動平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，可吸收沖擊和振動；操縱省力靈活，易實現(xiàn)自動化控制；易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、系列化。3 挖掘機液壓系統(tǒng)的設(shè)計分析了傳統(tǒng)挖掘機液壓系統(tǒng)中的單泵定量系統(tǒng)、雙泵定量系統(tǒng)和雙變量泵液壓系統(tǒng)，詳細(xì)分析了其主要優(yōu)點和存在的問題。2 挖掘機液壓系統(tǒng)設(shè)計要求對液壓挖掘機一個工作循環(huán)中的四種工況一挖掘工況、滿斗舉升回轉(zhuǎn)工況、卸載工況和卸載返回工況進行了詳細(xì)的分析，總結(jié)了每個工況下各執(zhí)行機構(gòu)的主要復(fù)合動作。1 挖掘機液壓系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展動態(tài)的分析研究大量搜集國內(nèi)外挖掘機液壓系統(tǒng)方面的相關(guān)技術(shù)資料，系統(tǒng)了解挖掘機液壓系統(tǒng)的發(fā)展歷史。以20t級的中型液壓挖掘機為例，國產(chǎn)20t級挖掘機大多數(shù)是歐洲80年代初的技術(shù)，同90年代初以來在國內(nèi)形成批量的日本小松、日立、神鋼以及韓國大宇、現(xiàn)代等機型相比，其主要差距柴油機功率偏低，液壓系統(tǒng)流量偏小，液壓系統(tǒng)特性差，導(dǎo)致平臺回轉(zhuǎn)速度低，行走速度低，各種性能參數(shù)均偏小，整機性能和作業(yè)效率較國外偏低[6]。國內(nèi)大部分挖掘機企業(yè)在挖掘機液壓系統(tǒng)傳統(tǒng)技術(shù)方面的研究具有一定基礎(chǔ)，但由于采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機產(chǎn)品在性能、質(zhì)量、作業(yè)效率、可靠性等方面均較差，因此采用傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的挖掘機在國內(nèi)市場上基本失去了競爭力，取而代之的是采用各種高新技術(shù)的國外挖掘機產(chǎn)品。日本住友公司生產(chǎn)的FJ系列五中新型號挖掘機配有與液壓回路連接的計算機輔助的功率控制系統(tǒng)，利用精控模式選擇系統(tǒng)，減少燃油、發(fā)動機功率和液壓功率的消耗，并延長了零部件的使用壽命。目前國外先進品牌的挖掘機在電液聯(lián)合控制方面的研究己趨成熟。各種高新技術(shù)的應(yīng)用，使得挖掘機液壓系統(tǒng)操縱特性大大提高。(4) 重視操縱特性挖掘機液壓系統(tǒng)的操縱特性越來越受到重視。美國提出了考核動強度的動態(tài)設(shè)計分析方法。系統(tǒng)的可靠性日益受到重視。如德國Orenstteinamp。流量通常在每分鐘數(shù)百升。(3) 提高負(fù)載能力和可靠性為了提高挖掘機的負(fù)載能力，直接的方法是提高其液壓系統(tǒng)工作壓力、流量和功率。日前以韓國現(xiàn)代(HYUNDAI)、日本小松(KOMATSU)和日本日立(HITACHI)為代表的許多國外著名品牌的挖掘機生產(chǎn)商都在自己的挖掘機液壓系統(tǒng)中使用了負(fù)流量控制技術(shù)。該系統(tǒng)不僅易于操縱，而且微動控制特性很好。負(fù)載敏感技術(shù)是一種利用泵的出口壓力與負(fù)載壓力差值的變化而使系統(tǒng)流量隨之相應(yīng)變化的技術(shù)。(2) 節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用目前液壓挖掘機上典型的節(jié)能技術(shù)基本上有兩種。這種系統(tǒng)非常符合挖掘機操作的要求，它操縱簡單，對司機的操縱技巧要求低，在國際上己經(jīng)獲得較廣泛的使用，是挖掘機液壓系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。近年來在國外的挖掘機液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)了閉式負(fù)載敏感系統(tǒng)(CLSS)。另外，當(dāng)液壓作用元件一起復(fù)合動作時，相互干擾大，使得復(fù)合動作操縱非常困難。(1) 開式向閉式液壓系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變采用三位六通閥，其特點是有兩條供油路，其中一條是直通供油路，另一條是并聯(lián)供油路。 (4)系統(tǒng)的操縱特性上升到很重要的地位。(2)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)成為研究的重點。日本制定了液壓挖掘機構(gòu)件的強度評定程序，研制了可靠性信息處理系統(tǒng)使液壓挖掘機的運轉(zhuǎn)率達到85%95%，使用壽命超過1萬小時。美、英、日等國家推廣采用有限壽命設(shè)計理論，以替代傳統(tǒng)的無限壽命設(shè)計理論和方法，并將疲勞損傷累積理論斷裂力學(xué)、有限元法、優(yōu)化設(shè)計、電子計算機控制的電液伺服疲勞試驗技術(shù)、疲勞強度分析方法等先進技術(shù)應(yīng)用于液壓挖掘機強度研究方面，不斷提高設(shè)備的可靠性。Koppe制造的目前世界上首臺最大的RH40。目前國際上先進的挖掘機產(chǎn)品的額定壓力大都在30MPa以上，并且隨著材料科學(xué)技術(shù)的進步，有朝著更高的壓力甚至采用超高壓液壓技術(shù)方向發(fā)展的趨勢；流量通常在每分鐘數(shù)百升；功率在數(shù)百千瓦以上。在技術(shù)方面，挖掘機產(chǎn)品的核心技術(shù)就是液壓系統(tǒng)設(shè)計，所以對其液壓系統(tǒng)的分析研究具有十分重要的現(xiàn)實意義。挖掘機的發(fā)展主要以液壓技術(shù)的應(yīng)用為基礎(chǔ)，其液壓系統(tǒng)已成為工程機械液壓系統(tǒng)的主流形式。據(jù)有關(guān)專家估算，全世界各種施工作業(yè)場約有65%至70%的土石方工程都是由挖掘機完成的。在危險地區(qū)或水下作業(yè)采用無線電操縱，利用電子計算機控制接收器和激光導(dǎo)向相結(jié)合，實現(xiàn)了挖掘機作業(yè)操縱的完全自動化。自第一臺手動挖掘機誕生以來的160多年當(dāng)中，挖掘機一直在不斷地飛躍發(fā)展，其技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到相對成熟穩(wěn)定的階段。從二十世紀(jì)六十年代到八十年代中