三节臂轮式液压挖掘机整机理论挖掘力分析

太原科技大学机械工程学院 山西太原 030024

挖 掘机的挖掘力是其作业性能的主要参数之一，也是生产厂商和用户最为关注的性能指标。整机理论挖掘力是进行结构设计和强度计算的依据[1]116，其限制因素包括主动液压缸的发挥能力、被动液压缸的闭锁能力、整机的前后倾稳定性、整机与地面的附着条件、各构件的重力及工作装置的位姿等。三节臂轮式液压挖掘机比两节臂式增加了一个动臂辅助液压缸，该液压缸扩大了挖掘机的作业范围、并增加了其作业灵活性，但对整机挖掘力的发挥存在一定的影响。为了更好地掌握该类型挖掘机挖掘力的发挥情况，为结构设计、性能研究和使用提供借鉴，笔者在参考了相关文献的基础上，利用空间矢量力学原理建立并推导了包括工作装置几何关系和主要限制因素在内的整机理论挖掘力计算公式，并通过实例进行了分析验证。

针对某三节臂轮式液压挖掘机的结构特点，首先对整机理论挖掘力进行理论分析；其次，借助于 Pro/E 建立该机型的虚拟样机模型，然后利用ADAMS 对该机型在铲斗挖掘工况下进行挖掘过程仿真，得出工作装置在固定位姿下的整机理论挖掘力；然后，通过调节动臂辅助液压缸的长度，分析该液压缸在极限长度时对整机理论挖掘力的影响。

1 整机理论挖掘力数学模型

图1 所示为三节臂轮式液压挖掘机的受力分析。其中A、B、C、D、E、F、G、H、K、M、N、Q、U为各铰接点中心，V为铲斗齿尖，G1～G12依次为底盘、转……