1.负载分类
挖掘机工作时，铲斗、斗杆、移动楔和机架承受挖掘载荷、制动载荷和附加载荷(操作不当和非法操作载荷)。
(1)挖掘荷载
铲斗齿尖沿弧线移动，对土壤进行剥离、剪切和挤压。其切向力为挖掘力F，其阻力FZ与挖掘力F相反，与切割角度和切割速度成正比，如图1所示。
这种挖掘载荷通过铲斗、臂和动臂传递到回转平台和回转支承上。只要进行开挖作业，必然会产生开挖荷载。传输路径如图2所示。挖掘载荷会对工作装置的销轴、轴套和回转支承造成磨损，并对斗杆焊缝、动肾和框架结构产生不同程度的应力。
(2)制动负荷
在挖掘机的耳部作业循环中，铲斗从地面上下移动。由于铲斗、臂杆和动臂的质量以及铲斗内的泥土和石头的质量，特别是当臂杆和动臂突然停止上下移动时，必然会产生较大的惯性冲击载荷。惯性冲击载荷作用在斗杆和动臂上时，会形成较大的惯性冲击力，称为制动载荷。显然，频繁的制动，尤其是一些习惯急停的司机造成的紧急制动力，会对整机的斗杆、动臂及相关部件造成很大的冲击载荷。
(3)附加载荷
挖掘机操作不当挖掘时，铲斗处于挖掘机下方的沟槽内，无法观察到驾驶员的视线。此时，如果铲斗初始位置不当，铲斗底板外侧会推压挖掘出的上体，造成土壤压实。司机误认为挖掘遇到了强大的阻力FZ，但他仍然加大油门，甚至采用增压的方法挖掘，从而形成了操作不当造成的附加载荷，如图3所示。可见，操作不当产生的荷载附加荷载远大于正常开挖荷载。
违章作业荷载：如果在挖掘现场遇到较大的建筑构件或石料，无法在整个运输车上铲下，有的司机会用铲斗以落臂的方式快速将建筑构件或石料砸碎，如图4a所示。有的司机在拆楼的时候，会先把棍子和水桶完全缩回，然后迅速伸出棍子，用水桶的底部砸墙，如图4b所示。
操作不当的附加载荷和违章操作载荷都是人为载荷，在产生较大冲击力的同时，会对铲斗、斗杆和动臂造成较大的损伤。
2.应力分析
(1)工作装置的应力分析
对挖掘机铲斗挖掘、斗杆挖掘、铲斗和斗杆复合挖掘、拆壁等工况进行了应力分析。分析结果表明，无论是单作用还是复合作用，铲斗、斗杆和动臂都处于受力状态。各种载荷越大，受力越大，因此工作装置在第一阶段就容易损坏，缩短使用寿命。
(2)液压缸的受力分析
挖掘时，动作液压缸是实现挖掘的执行元件，但非动作液压缸必须锁定并与之配合才能实现土壤的挖掘。
作用在液压缸上的力取决于挖掘阻力，其液压上限由系统的主溢流阀控制，而有无杆腔的非作用液压缸的液压是被动建立的，与主溢流阀的开启压力无关。当动臂和斗杆在一定位置工作时，液压缸和非液压缸的油压会有很大的差异。由于挖掘机动臂和斗杆较长，非工作液压缸的压力往往远远大于工作液压缸的油压，因此应通过安全阀释放压力，控制非工作液压缸的油压保持上升，避免斗杆和斗杆过早损坏。
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