装载机提升能力是衡量整机性能的一个重要参数。提升能力不足是指装载机不能将额定的载荷举升到额定高度。提升能力不足将影响整机性能的发挥，降低工作效率，因此必须加以改进。另外，为了特殊的用途，在原有提升能力基础上增加提升能力，同样可采用本文所述的方法。提高提升能力的改进设计，应考虑改动的部分越少越好，这样可以尽量不影响装载机的其它性能，既减少了工作量，也降低了因改动而增加的成本。
动臂之所以能提升是因为动臂缸所提供的动力矩大于阻力产生的阻力矩，动力矩与阻力矩随动臂转角变化而变化，如图1所示。提高动力矩曲线或降低阻力矩曲线，都可以增加提升能力。动臂的阻力矩是由动臂、铲斗、载荷的重量及重心位置以及摩擦力产生的。而为了保证工作装置有足够的强度和刚度，动臂、铲斗重量不宜改变，摩擦阻力也不容易减少。由此可见，减少阻力矩有一定的困难。提高提升能力的可行性方法是提高动臂缸的动力矩。由图1可知提高动臂在最大转角处θmax的力矩，就可以保证提升能力了。如果此处动力矩曲线在阻力矩曲线以上，那么其它各处就都在阻力矩曲线以上了。以下就以该处为计算依据，分析如何提高动臂的动力矩。
假设已知装载机改进后的提升能力（载荷）为G，（见图2）欲增加的提升能力为ΔG，载荷对动臂上铰点的作用力臂为L0，改进后动臂缸所需力矩为M，原2个动臂缸提供的力矩为M1。
根据力矩定义得：M1=2F1Ｌ１ （1）
式中L1为动臂缸作用力的力臂，F1为1个动臂缸的作用力，则：F1=S1p1
式中 D1为动臂缸直径 p1为液压系统压力
将上式代入（1）得M1= π p1L1 （2）
同理，改进后动臂缸力矩M为：M= πD2pL （3）
上式中D、p、L分别为改进后动臂缸的直
径、系统压力和作用力臂。当要求提升能力为G的载荷其增加值为ΔG时，M与M1的关系应为： M≥M1+ΔGL0将(2)(3)带入上式整理后得： (4)
从（4）式可以看出，公式的右边是定值，只要D、p、L满足式（4），提升能力就可以达到要求。实现式（4）的关系有以下几种途径：
（1）增加动臂缸直径
只增加动臂缸直径D，而不改变系统压力及动臂缸作用力臂，即p=p1，L=L1，带入式（4）并整理得：
计算出动臂缸的直径D以后，应进行圆整。圆整的原则是向液压缸直径系列中最靠近的较大尺寸圆整，而液压缸的直径系列是与其活塞密封件的直径系列相联系的。另外，动臂缸径加大，系统流量不变，则提升时间要增加，三项和变大。所以应校核改进后的动臂提升时间T2。
如果圆整后的液压缸直径为D2，改进后的提升时间为T2，得：
式中 T1——原提升时间
如果提升时间T2在设计值或国家标准要求范围之内，则本方案可行。否则应通过其它途径提高提升能力，如采用提高系统的压力等方法。
（2）提高系统压力
保持动臂缸直径及作用力臂不变，即D=D1，L=L1，增加液压系统压力，
根据式（4）整理得：
系统压力增大，掘起力和液压功率损失也会相应增大，此时需要校核掘起力和液压功率损失的大小（具体方法本文不再赘述）。经过校核如果掘起力太大，会造成工作装置过载，对机器的自我保护有影响；如果液力功率损失太大，将对热平衡不利。同时由于压力的增高，容易产生泄漏，对系统密封性能的要求也高。这时要全盘考虑各种因素，再决定改进方案。
（3）增加动臂缸作用力臂
只增加动臂缸作用力臂L，不改变动臂直径及系统压力的大小，
由式（4）得：
动臂缸作用力的力臂是动臂上铰点到动臂缸中心线的垂直距离。加大这个距离，可以采用以下三种方法
1）动臂缸-动臂铰点不变，只改变动臂缸-前车架铰点，这种方法结构上变动最少。
2）只改变动臂缸-动臂铰点，而不改动动臂缸-前车架铰点。注意不应使动臂横梁处尺寸太大，以免增加动臂的重量。
3）动臂缸-动臂铰点与动臂缸-前车架铰点同时变动。
在变动铰点时，通常动臂缸的行程和最小安装距也要改变。应校核动臂缸和最小安装距等参数，判断动臂缸在结构上是否允许。
（4）综合多种因素
在计算过程中，有时发现单独增加动臂缸径、压力和作用力臂时，会出现以下问题：
1）动臂缸直径尺寸太大，制造安装困难，提升时间长；
2）系统压力太高，不易实现或热平衡温度太高；
3）动臂太重，或结构不合理，难以制造。
解决以上问题，应综合考虑，可同时增加动臂缸径、系统压力和作用力臂的任意两项或全部，使各参数在设计范围之内，满足改进后的力矩要求，既能达到提高提升能力的目的，而且方便生产制造。
在实际操作时，应先考虑单独改变一种参数的方法，然后再考虑改变两个或多个参数的方法。总之，在改进设计时，应全面考虑各种因素，避免出现解决了一个问题，又出现其它问题的现象，确保设计质量。
作者地址：江苏省徐澳州市矿山路38号 徐州装载机厂研究所（221006)
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