基于物-场分析的滑管式多油道液压缸的设计

　　在中型履带起重机、旋挖钻机等工程机械设备中，广泛采用了伸缩履带式液压底盘，这种底盘的履带中心距可以改变，在非工作状态下履带架缩回，整机宽度减小，以适应窄路面或运输时的宽度限制；在施工作业时履带架伸出，加大两侧履带接地跨距，提高整机稳定性。

　　伸缩履带式液压底盘主要由回转支承架（称 H形架）、左右履带架、四轮一带以及伸缩液压缸、行走驱动装置、限位锁紧装置等组成。综合市场产品，伸缩履带架的驱动形式主要有两种：一种是中间液压缸驱动，即在两个伸缩导向架中间安装一个或两个液压缸；另一种是将液压缸安装隐藏在两个伸缩导向架中，在外观上看不到液压缸。前者安装简单，维修方便；后者集成性好，外观简洁，液压缸隐藏起来，减少了液压系统的意外碰损。

　　行走驱动装置均采用液压马达做动力，其液压管路一端连接中心回转接头，另一端连接到马达，一般有 3 路液压管，从 H 形架的支承圆筒壁上开孔引出（图 1（a）），或者从伸缩导向架中间处开孔引出（图1（b））。无论采用何种外部连接液压管的方式，液压管外露在底盘外，易受到意外碰损，需要包裹金属丝网等保护层，履带架的伸缩加剧了液压管与接触件之间的磨损；当进行正前正后作业时，在 H 形架的前后方向的支承圆筒和伸缩导向架受力较大，而在此开孔穿液压管，影响了 H 形架的整体刚强度，易产生应力集中现象。

　　为了解决因液压缸、液压管路布置产生的安全问题，同时为了改善底盘外观，将液压缸内藏在伸缩导向架内，行走驱动装置的液压管路由柔性软管连接改为刚性管路连接，基于此目的，采用 TRIZ 理论的物 - 场分析方法，对伸缩履带式液压底盘液压系统的管路布置进行了分析和改进设计。

　　1 问题分析

　　1.1 理论依据

　　物－场模型是 TRIZ 理论中重要的问题描述和分析工具，用以建立与已经存在的系统或新技术系统问题相联系的功能模型。所有的功能都可分解为两种物质及一种场，即一种功能由两种物质及一种场的三元件组成。产品是功能的一种实现，依据该模型，提出了 76 种标准解，并分为 5 类：1）不改变或仅少量改变已有系统：13 种标准解；2）改变已有系统：23 种标准解；3）系统传递：6 种标准解；4）检查与测量：17 种标准解；5）简化与改善策略：17 种标准解。

　　在解决问题的过程中，可以根据物－场模型分析，来查找相对应的问题的标准解法和一般解法。

　　1.2 物－场分析

　　1.2.1 定义系统

　　将液压管定义为系统，主要包括液压软管及其管接头两要素，液压管的输送性能取决于软管的材料及刚性接头密封性能，在有外负载或周期负载作用下，软管受力发生弯曲，软管材料内部、接头与软管结合部位受力不均，力作用时间持续够长后，材料疲劳失效，软管破损，导致液压油外漏。