技術(shù)特征：

1.一種反鏟液壓挖掘機(jī)挖掘性能綜合表征方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)分析挖掘阻力特性，得出挖掘阻力系數(shù)和阻力矩系數(shù)的慣常作用區(qū)間；

(2)計(jì)算整機(jī)限制條件，所述整機(jī)限制條件包括主動(dòng)液壓缸工作壓力限制、被動(dòng)液壓缸閉鎖壓力限制以及整機(jī)傾翻和滑移限制；

(3)將步驟(1)得到的挖掘阻力系數(shù)和阻力矩系數(shù)的慣常作用區(qū)間與步驟(2)得到的整機(jī)限制條件相結(jié)合作為約束條件，構(gòu)造挖掘阻力系慣常作用區(qū)間多面體；

(4)根據(jù)步驟(3)得到的多面體，計(jì)算出單個(gè)挖掘姿態(tài)下最大挖掘力F_rmax、最大挖掘力矩M_max、單個(gè)挖掘姿態(tài)下挖掘能力測度V和主動(dòng)液壓缸充分發(fā)揮比例及各限制因素所占比例η_i作為挖掘機(jī)挖掘性能的評價(jià)指標(biāo)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反鏟液壓挖掘機(jī)挖掘性能綜合表征方法，其特征在于：所述分析挖掘阻力特性，是將挖掘阻力系簡化為與齒尖運(yùn)動(dòng)方向相切的切向挖掘阻力F_t、垂直于齒尖運(yùn)動(dòng)方向的法向挖掘阻力F_n以及挖掘阻力矩M，計(jì)算出阻力系數(shù)ε和阻力矩系數(shù)δ，阻力系數(shù)ε即為挖掘阻力方向角β的正切值，由ε的主值區(qū)間并考慮挖掘阻力總是阻礙鏟斗的運(yùn)動(dòng)可計(jì)算得出β的主值區(qū)間，β的主值區(qū)間即為不確定條件下挖掘阻力方向的慣常作用區(qū)間，而δ的主值區(qū)間反映了不確定條件下挖掘阻力矩大小的慣常作用區(qū)間；液壓缸大腔推力為正值，小腔拉力為負(fù)值，得出反鏟液壓挖掘機(jī)工作機(jī)構(gòu)液壓缸的作用力空間W_o；

$W_o=\left\{F_p\right|F_{p1}^k\≤F_p\≤F_{p2}^k\},(p=1,2,3;k=1,2)$

式中F_p—液壓缸小腔、液壓缸大腔作用力極限以及液壓缸實(shí)際作用力，其中p＝1、2、3分別對應(yīng)于動(dòng)臂液壓缸、斗桿液壓缸和鏟斗液壓缸；k＝1、2分別對應(yīng)于鏟斗挖掘和斗桿挖掘。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的反鏟液壓挖掘機(jī)挖掘性能綜合表征方法，其特征在于：所述計(jì)算整機(jī)限制條件，是將鏟斗所受挖掘阻力分解為豎直方向的力F_y和水平方向的力F_x,鏟斗挖掘時(shí)，斗桿液壓缸作用力極限限制和動(dòng)臂閉鎖限制作為被動(dòng)液壓缸閉鎖壓力的限制條件，鏟斗液壓缸作用力極限限制作為主動(dòng)液壓剛工作壓力限制，斗桿挖掘時(shí)，斗桿缸液壓缸作用力極限限制是主動(dòng)液壓缸工作壓力限制，動(dòng)臂閉鎖限制和鏟斗液壓缸作用力極限限制作為被動(dòng)液壓缸閉鎖壓力限制；挖掘機(jī)自身五種限制條件限定得到關(guān)于水平方向阻力F_x、豎直方向阻力F_y以及阻力矩M的三元一次不等式：

1)動(dòng)臂閉鎖限制，當(dāng)動(dòng)臂液壓缸大腔作用時(shí)，大腔的作用力不超過其作用力極限，得限制條件：

${\mathrm{\λ}}_{Ax}{F}_X+{\mathrm{\λ}}_{Ay}{F}_Y+M\≥F_{11}{e}_1+\underset{j=2}{\overset{8}{\Σ}}{G}_j{r}_{Aj}$

式中，λ_Ax—挖掘阻力水平分量對A點(diǎn)的力臂；λ_Ay—挖掘阻力豎直分量對A點(diǎn)的力臂；e₁—?jiǎng)颖垡簤焊鬃饔昧點(diǎn)的力臂；G₂～G₆—分別為動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、連桿、搖桿和鏟斗液壓缸與斗桿液壓缸的重力；r_Aj—重力G_j對A點(diǎn)的力臂，

當(dāng)動(dòng)臂液壓缸小腔作用時(shí)，得限制條件：

${\mathrm{\λ}}_{Ax}{F}_X+{\mathrm{\λ}}_{Ay}{F}_Y+M\≤F_{12}{e}_1+\underset{j=2}{\overset{8}{\Σ}}{G}_j{r}_{Aj}$

2)斗桿液壓缸作用力極限限制，當(dāng)斗桿液壓缸大腔作用時(shí)，大腔作用力不得超過其作用力極限，得：

${\mathrm{\λ}}_{Bx}{F}_X+{\mathrm{\λ}}_{By}{F}_Y+M\≤F_{21}{e}_2+\underset{j=3}{\overset{7}{\Σ}}{G}_j{r}_{Bj}$

式中λ_Bx—挖掘阻力水平分量對B點(diǎn)的力臂；

λ_By—挖掘阻力豎直分量對B點(diǎn)的力臂；

e₂—斗桿液壓缸作用力對B點(diǎn)的力臂；

r_Bj—重力G_j對B點(diǎn)的力臂，

當(dāng)斗桿液壓缸小腔作用時(shí)，小腔作用力不得超過其限定值，得：

${\mathrm{\λ}}_{Bx}{F}_X+{\mathrm{\λ}}_{By}{F}_Y+M\≥F_{22}{e}_2+\underset{j=3}{\overset{7}{\Σ}}{G}_j{r}_{Bj}$

3)鏟斗液壓缸作用力極限限制，當(dāng)鏟斗液壓缸大腔作用時(shí)，考慮大腔的作用力極限，有：

${\mathrm{\λ}}_{Gx}{F}_X+{\mathrm{\λ}}_{Gy}{F}_Y+M\≤F_{31}{e}_3+\underset{j=4}{\overset{6}{\Σ}}{G}_j{r}_{Gj}$

式中λ_Gx—挖掘阻力水平分量對G點(diǎn)的力臂；

λ_Gy—挖掘阻力豎直分量對G點(diǎn)的力臂；

e₃—鏟斗液壓缸對G點(diǎn)的當(dāng)量力臂；

r_Gj—重力G_j對G點(diǎn)的力臂，

當(dāng)鏟斗液壓缸小腔作用時(shí)，考慮小腔的作用力極限，有：

${\mathrm{\λ}}_{Gx}{F}_X+{\mathrm{\λ}}_{Gy}{F}_Y+M\≥F_{32}{e}_3+\underset{j=4}{\overset{6}{\Σ}}{G}_j{r}_{Gj}$

4)整機(jī)滑移限制，考慮向前滑移的限制方程為：

F_X+μF_Y≤G_gμ

式中μ—地面附著系數(shù)，取0.6；

G_g—整機(jī)重量，

考慮向后滑移的限制方程為：

F_X-μF_Y≥-G_gμ

5)整機(jī)穩(wěn)定性限制，取整機(jī)為隔離體，對前傾點(diǎn)T取力矩平衡，得前傾限制條件：

${\mathrm{\λ}}_{Tx}{F}_X+{\mathrm{\λ}}_{Ty}{F}_Y+M\≥\underset{j=1}{\overset{9}{\Σ}}{G}_j{r}_{Tj}$

式中λ_Tx—挖掘阻力水平分量對T點(diǎn)的力臂；

λ_Ty—挖掘阻力豎直分量對T點(diǎn)的力臂；

r_Tj—重力G_j對T點(diǎn)的力臂，

對后傾點(diǎn)S取力矩平衡，得后傾限制條件：

${\mathrm{\λ}}_{Sx}{F}_X+{\mathrm{\λ}}_{Sy}{F}_Y+M\≤\underset{j=1}{\overset{9}{\Σ}}{G}_j{r}_{Sj}$

式中λ_Sx—挖掘阻力水平分量對S點(diǎn)的力臂；

λ_Sy—挖掘阻力豎直分量對S點(diǎn)的力臂；

r_Sj—重力G_j對S點(diǎn)的力臂。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反鏟液壓挖掘機(jī)挖掘性能綜合表征方法，其特征在于：所述步驟(3)為將挖掘阻力和阻力矩分別除以參考值得出無量綱當(dāng)量挖掘阻力F_Xr、F_Xr和當(dāng)量阻力矩M_r：

[F_Xr F_Yr M_r]＝[F_X/F_ref F_Y/F_ref M/M_ref]

式中F_ref為整機(jī)重量G_g；M_ref＝G_gl_GJ其中l(wèi)_GJ為鏟斗上G點(diǎn)與J點(diǎn)的距離，M_ref、F_ref分別為力矩和阻力的參考值。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的反鏟液壓挖掘機(jī)挖掘性能綜合表征方法，其特征在于：步驟(4)中各性能評價(jià)指標(biāo)為：

1)單個(gè)挖掘姿態(tài)下最大挖掘力F_rmax和最大挖掘力矩M_max；

2)單個(gè)挖掘姿態(tài)下挖掘能力測度V；

3)主動(dòng)液壓缸充分發(fā)揮比例及各限制因素所占比例η_i；

$F_{rmax}=F_{ref}\sqrt{(F_{Xr}^2+F_{Yr}^2)}$

M_max＝M_refM_r

$V=V_G+\underset{i=1}{\overset{10}{\Σ}}{V}_i$

式中V₁～V₁₀分別依次為整機(jī)限制條件(3)～(12)所對應(yīng)的挖掘能力空間，V_G為重力影響區(qū)域，主動(dòng)液壓缸大腔作用力限制區(qū)域V_i(i＝3,5)與挖掘能力測度V的比值定義為主動(dòng)液壓缸充分發(fā)揮比例；其余各限制區(qū)域體積V_i(i＝1,2,4,6,…,10)與挖掘能力測度V的比值定義為相應(yīng)限制因素所占比例。

${\mathrm{\η}}_i=\frac{V_i}{V},(i=1,2,3...,10).$

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的反鏟液壓挖掘機(jī)挖掘性能綜合表征方法，其特征在于：還包括對反鏟液壓挖掘機(jī)挖掘性能綜合表征方法的驗(yàn)證，分別采用慣常多面體方法和SAE J1179標(biāo)準(zhǔn)中的挖掘力計(jì)算方法對實(shí)測挖掘軌跡和挖掘點(diǎn)上的挖掘能力進(jìn)行分析。