摘要：本文通过列举单斗大型液压挖掘机的工作原理，来对液压挖掘机液压系统设计的性能要求进行动力系统、机械系统、液压系统、控制系统的分析来进行液压挖掘机液压系统设计的调速性、操作性、节能性、安全性及其其它性能的要求进行分析。
关键词：液压系统；液压挖掘机；工作性能
1.引言
随着社会经济飞速的发展，各个行业取得显著的进步，各个行业对挖掘机机械的应用逐渐普遍。[1]挖掘机，作为一种专门用来进行挖掘矿岩用的专用挖掘机械。它主要用途是用铲斗齿的刀刃来切削整个采场内部的矿岩并将其全部装入铲斗内，整个矿岩装满后即可通过提升回转带动起铲斗并通过回转完成挖掘目的。而液压动力挖掘机由于在液压动力装置和液压工作传动装置之间分别采用较为容积式的的液压动力传动，靠着对液体的流动压力更加能效地进行液压工作。
2.液压挖掘机作原理
挖掘机的液压系统也是由许多基本回路构成，包括限压回路、卸荷回路、缓冲回路、行走限速回路、直线行走回路、节流调速回路等。将这些回路通过串并联，再添加一些辅助回路，就能构成复杂的挖掘机液压系统。[2]以一台单斗大型液压液力挖掘机来作为举例，单斗大型液压液力挖掘机主要是一台装有一只液力铲斗并同时采用一台液压液力传动系统进行液力挖掘装卸作业的一种机械。单斗反铲挖掘机工作装置主要由动臂、斗杆、斗杆油缸、铲斗、铲斗油缸、摇臂、连杆、销轴等组成斗杆铰与动臂的一端连接，斗杆油缸控制斗杆和动臂的运动角度。斗杆油缸伸缩带动斗杆绕动臂上铰点运动。铲斗与斗杆一端以铰接方式连接，铲斗油缸伸缩运动时带动铲斗进行转动。
液压传动挖掘机系统可以细分为：机械动力系统、机械系统、液压传动系统、控制传动系统。液压传动挖掘机系统作为一个有机的整体，其机械性能的整体优劣不仅与内部工作传动装置内部机械以及零部件本身性能优劣有关，还与内部液压传动系统、控制器等系统设备性能优劣有关。
（1）动力系统
挖掘机负荷倾斜移动工作的主要运行性能物理特点之一也就是由于工作期和环境物理条件
由于温度大和季节移动变化大，灰尘以及其他污物经常堆积的比较多，负荷移动强度季节变化大，经常需要进行各种倾斜大和移动大的工作，维护期和运行环境条件差。因此采用大型液压柴油动力大型挖掘机柴油设备中的原动力一般由大型液压柴油机发电设备动力提供。
（2）机械系统
液压动力挖掘机的基本机械系统部分：它是负责完成液压挖掘机各项基本机械动作的直接者和执行者，主要部分包括全部行走传动装置。它是整个挖掘机器的主要支撑运动部分，承受整个机器的全部运动重量和整个工作传动装置的全部反力，同时它也能确保使液压挖掘机能够作短途高速行驶.按照机械结构的不同，分履带式和电动轮胎式。回转传动机构目前使用的挖掘机车在上车时是围绕齿轮中央驱动回转机构轴承工360度的高速回转的传动机构，包括齿轮驱动回转装置和中央回转机构支撑。工作结构装置反铲是各种挖掘机械中完成各种实际挖掘作业的主要机械组成的一部分。
（3）液压系统
液压压力挖掘机的机械回转、行走和液压工作传动装置的每个动作都由一台液压压力传动系统用来实现，原动机可以驱动一台双联轴式液压泵，把机械压力和机油分别地输送到两组多路压力换向阀，通过汽车司机的手动操纵，将汽车压力和机油单独或同时直接送往两个液压马达执行控制元件（一个液压马达和两个液压执行油缸）上并驱动液压执行控制机构继续工作。
（4）控制系统
液压自动挖掘机执行控制传动系统主要是对液压发动机、液压泵、多路液压换向阀和自动执行控制元件（包括液压缸、液压马达）等元件进行自动控制的整套系统。
3.挖掘机液压系统的设计要求
液压移动挖掘机的运行动作繁复，且需要具有多种传动机构，如移动行走机构、回转运行机构、动臂、斗杆和移动铲斗等，是一种完全具有多样化自由度的大型工程机械。这些主要制动机构经常需要起动、制动、换向，外力和负载变化很大，冲击和机械振动多，因此液压挖掘机对各种液压制动系统设计提出了很高的基本设计要求。根据专用液压颚式挖掘
机的不同工作功能特点，其专用液压挖掘系统的总体设计结构需要特别满足以下几个要求：
1、动力性要求
所谓的对动力性能的要求，就是在能够保证大型发动机不过载的必要前提下，尽量充分地综合利用大型发动机的最大功率，提高大型挖掘机的批量生产使用效率。例如，当外挂机负载较小时，往往用户希望通过增大执行油泵的动力输出量和流量，提高系统执行油泵元件的正常运动运行速度。双泵合流液压传动系统中就常常看到采用双泵合流的液压方式输出来用以提高液压发动机的最大功率综合利用率。
2、操纵性要求
（1）调速性要求
挖掘机对调速操作的要求很高，如何按照驾驶工作者的意图来实现方便的操作控制，是各个液压系统的执行元件的调速是否稳定进行的保障，而挖掘机在作业中阻力变化大，各种不一样的作业情景使得挖掘机的功率变化变大，因此对于各个执行元件的调速性要求要好。
（2）复合操纵性要求
挖掘机对符合动作的协调性要求非常高。挖掘机在复合作业执行过程中虽然需要各个复合执行操作元件单独执行动作，但是在目前更多数的情况下还是要求各个复合执行操作元件之间能够通过相互配合能够实现复杂的多个复合单独动作。[4]因此，如何有效协调和管理控制多通道执行压力元件的自动复合压力运算时的压力流量和控制电源电力供给不足问题等也是压力挖掘机专用液压压力传感器控制系统在实际设计应用过程中必须重点考虑的。
4、节能性要求
由于挖掘机的工作时间长，能源消耗大，要求整个液压系统的运行效率高，就要减少和降低各种执行元件及其管路的功率，因此我们在建造挖掘机的液压系统过程中要做到充分考虑各项节能的措施。但是当对每一个执行器元件都进行了调速和自动化的控制时，系统的所需流量远超油泵输出的所需流量，此时必然地还可能会造成一部分的流量亏损，因此，系统设计要求这一部分的电动机能量损失应该尽量减少。
5、安全性要求
由于大型挖掘机的正常工作内部环境空气条件恶劣，载荷的快速变化及外部冲击力的振动较大，对于它们的内部液压传动系统通常需要同时具备一个有良好的压力过载载荷保护措施，防止内部油泵的压力过载及因外部载荷负载的外力冲击对各种类型液压系统运动机械作用控制单元的严重损坏。回转传动机构和操作人员的自动行走控制设备需要具有可靠的高速刹车和制动限速；有效防止快带运动臂由于自重过大导致高速快带运动减慢转速下降及运动整机的自重超速运动滑斜。
6、其它性能要求
实现了零部件的标准化、构配件的专用化和国际通用化，降低了挖掘机的生产制造费用：由于液压挖掘机的作业环境条件差，各种功能零部件都要求具备良好的工作可靠性和良好的耐久性；由于目前挖掘机已经被广泛地应用到了城市建筑物的施工中，所以我们需要不断地改善挖掘机的操作性能，降低其振动及噪声，并且要注意它们在操作过程中的环境卫生。
参考文献：ac97
[1]孙祥云，王卓，付圣灵.一种矿用液压挖掘机铲斗开闭液压控制系统设计[J].中国新技术新产品，2020（01）：45-46.
[2]周蓓，李瑞芳.小型挖掘机液压控制系统设计[J].价值工程，2011，30（35）：52-53
[3]黄宗益，叶伟，李兴华.液压挖掘机液压系统概述[J].建筑机械化，2003（09）：12-16.
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