挖掘裝載機回轉機構性能研究及優化設計

王艷霞　牛學梅

[摘要]隨著國民經濟的發展，應用機械化施工技術越來越重要，促使現代工程建設機械的蓬勃發展。挖掘工作裝置的挖掘效率以及動態特性是衡量挖掘裝載機好壞與能否滿足用戶使用需求的重要指標。基于此，文章就挖掘裝載機回轉機構性能研究及優化設計進行分析。

[關鍵詞]挖掘裝載機；回轉機構；性能研究；優化設計

一、回轉機構組成及工作原理

（一）組成

液壓挖掘機回轉機構主要由回轉支承、回轉減速器、回轉制動器和回轉液壓系統等組成。

（二）工作原理

當操縱挖掘機回轉時，回轉先導閥輸出的壓力油進入回轉換向閥1閥芯一側，推動回轉換向閥1閥芯移動，打開回轉換向閥1油路。主泵輸出的壓力油經回轉換向閥1進入回轉馬達的工作油路（A、B油口），驅動回轉馬達5旋轉。

來自回轉先導閥的先導壓力油同時進入延時制動閥8的SH油口，SH油口的先導壓力油推動延時制動閥的換向閥9閥芯，使先導泵輸出的壓力油（PG油口）進入回轉制動器6活塞室。將制動活塞頂起，使制動摩擦片分離以解除制動，回轉馬達5方可通過回轉減速器10驅動轉臺旋轉。

二、回轉機構參數優化

（一）優化模型建立

1.目標函數建立

回轉機構回轉性能的好壞，由幾個方面可以判斷：制動時刻角加速度、最大回轉角度、系統能量消耗。

根據以上三點建立回轉機構的優化目標函數：

化成標準形式為：

2.設計變量選取

液壓缸的初始安裝角α₀、β₀，液壓缸鉸接點與回轉中心的垂直距離H，以及回轉半徑r，都對上面的優化目標函數有較大影響。因此選定α₀、β₀、H和r作為優化目標函數的設計變量。

3.約束條件確定

（1）啟動力矩的約束

液壓系統的啟動壓力為=Mpap5.17起，因此要使機構在初始安裝位置，在啟動壓力作用下能夠啟動起來，約束條件用數學表達式表示為：

p_起L₀（A₁+A₂）≥M_j

其中：A₁：液壓缸有桿腔面積。A₂：液壓缸無桿腔面積。L₀：安裝起始位置液壓缸驅動力臂，由于結構對稱，左右兩缸力臂相等。M_j：回轉靜阻力矩。

（2）液壓缸結構參數的約束

由液壓缸最大行程和結構尺寸的限制，液壓缸伸長到最長時，液壓缸鉸接點到活塞桿端的距離要小于液壓缸的結構尺寸加最大行程。液壓缸收縮到最短，液壓缸鉸接點到活塞桿端的距離要大于液壓缸的結構尺寸。反映到數學表達式上。

L+r≤XV+S_max（1）

L-r≥XV （2）

其中：L：液壓缸鉸接點與回轉中心的距離。r：回轉半徑。XV：液壓缸結構尺寸。S_max：這一系列的液壓缸允許的最大行程。

由于0max