王艷霞　牛學(xué)梅

[摘要]隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，應(yīng)用機(jī)械化施工技術(shù)越來(lái)越重要，促使現(xiàn)代工程建設(shè)機(jī)械的蓬勃發(fā)展。挖掘工作裝置的挖掘效率以及動(dòng)態(tài)特性是衡量挖掘裝載機(jī)好壞與能否滿足用戶使用需求的重要指標(biāo)?；诖耍恼戮屯诰蜓b載機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能研究及優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行分析。

[關(guān)鍵詞]挖掘裝載機(jī)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；性能研究；優(yōu)化設(shè)計(jì)

一、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成及工作原理

（一）組成

液壓挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由回轉(zhuǎn)支承、回轉(zhuǎn)減速器、回轉(zhuǎn)制動(dòng)器和回轉(zhuǎn)液壓系統(tǒng)等組成。

（二）工作原理

當(dāng)操縱挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)時(shí)，回轉(zhuǎn)先導(dǎo)閥輸出的壓力油進(jìn)入回轉(zhuǎn)換向閥1閥芯一側(cè)，推動(dòng)回轉(zhuǎn)換向閥1閥芯移動(dòng)，打開(kāi)回轉(zhuǎn)換向閥1油路。主泵輸出的壓力油經(jīng)回轉(zhuǎn)換向閥1進(jìn)入回轉(zhuǎn)馬達(dá)的工作油路（A、B油口），驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)馬達(dá)5旋轉(zhuǎn)。

來(lái)自回轉(zhuǎn)先導(dǎo)閥的先導(dǎo)壓力油同時(shí)進(jìn)入延時(shí)制動(dòng)閥8的SH油口，SH油口的先導(dǎo)壓力油推動(dòng)延時(shí)制動(dòng)閥的換向閥9閥芯，使先導(dǎo)泵輸出的壓力油（PG油口）進(jìn)入回轉(zhuǎn)制動(dòng)器6活塞室。將制動(dòng)活塞頂起，使制動(dòng)摩擦片分離以解除制動(dòng)，回轉(zhuǎn)馬達(dá)5方可通過(guò)回轉(zhuǎn)減速器10驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)。

二、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化

（一）優(yōu)化模型建立

1.目標(biāo)函數(shù)建立

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)性能的好壞，由幾個(gè)方面可以判斷：制動(dòng)時(shí)刻角加速度、最大回轉(zhuǎn)角度、系統(tǒng)能量消耗。

根據(jù)以上三點(diǎn)建立回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)：

化成標(biāo)準(zhǔn)形式為：

2.設(shè)計(jì)變量選取

液壓缸的初始安裝角α₀、β₀，液壓缸鉸接點(diǎn)與回轉(zhuǎn)中心的垂直距離H，以及回轉(zhuǎn)半徑r，都對(duì)上面的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)有較大影響。因此選定α₀、β₀、H和r作為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的設(shè)計(jì)變量。

3.約束條件確定

（1）啟動(dòng)力矩的約束

液壓系統(tǒng)的啟動(dòng)壓力為=Mpap5.17起，因此要使機(jī)構(gòu)在初始安裝位置，在啟動(dòng)壓力作用下能夠啟動(dòng)起來(lái)，約束條件用數(shù)學(xué)表達(dá)式表示為：

p_起L₀（A₁+A₂）≥M_j

其中：A₁：液壓缸有桿腔面積。A₂：液壓缸無(wú)桿腔面積。L₀：安裝起始位置液壓缸驅(qū)動(dòng)力臂，由于結(jié)構(gòu)對(duì)稱，左右兩缸力臂相等。M_j：回轉(zhuǎn)靜阻力矩。

（2）液壓缸結(jié)構(gòu)參數(shù)的約束

由液壓缸最大行程和結(jié)構(gòu)尺寸的限制，液壓缸伸長(zhǎng)到最長(zhǎng)時(shí)，液壓缸鉸接點(diǎn)到活塞桿端的距離要小于液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸加最大行程。液壓缸收縮到最短，液壓缸鉸接點(diǎn)到活塞桿端的距離要大于液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸。反映到數(shù)學(xué)表達(dá)式上。

L+r≤XV+S_max（1）

L-r≥XV （2）

其中：L：液壓缸鉸接點(diǎn)與回轉(zhuǎn)中心的距離。r：回轉(zhuǎn)半徑。XV：液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸。S_max：這一系列的液壓缸允許的最大行程。

由于0max