45T廠內運輸車液壓驅動系統設計

劉 佳

（秦皇島天業通聯重工股份有限公司,河北 秦皇島 066004）

1 廠內運輸車設計要求

主要性能及技術參數：

額定裝載質量（最大） 45,000kg

整車自重 約15,000kg

總軸線/驅動軸線 4/1

空載最大車速 2Km/h

滿載最大車速 1Km/h

滿載最大爬坡能力 1%

輪胎規格/數量 533×229×381/16（理論直徑533mm）

轉向形式 電機驅動獨立轉向

2 驅動系統元件選型計算

當重載時，考慮到輪胎被壓縮，實際輪胎半徑R1=D/2*0.95=0.533/2*0.95=0.253m

空載平地時需要的驅動力F1=f*m1*g=0.025*15*9.8=3.68KN

重載平地時需要的驅動力F2=f*（m1+m2）*g=0.025*(15+45)*9.8=14.70KN

由主要性能及技術參數可知，滿載爬坡能力1%，爬坡角度α=arctan（1/100）=0.573°

重載爬坡時需要的驅動力F3=f*（m1+m2）*g*cosα+(m1+m2)*g*sinα=0.025*（15+45）*9.8*cos0.573+（15+45）*9.8*sin0.573= 20.58 KN

已知輪胎直徑D=0.533m，馬達個數N=4，空載平地時單個馬達驅動扭矩 M1=F1*1000*（D/2）/N=3.68*1000*（0.533/2）/4=245.18N·m

重載平地時單個馬達驅動扭矩M2= F2*1000* R1/N=14.70*1000*0.253/4=929.78 N·m

重載爬坡時單個馬達驅動扭矩M3= F3*1000* R1/N=20.58*1000*0.253/4=1301.69 N·m

由主要性能及技術參數可知，運輸車軸線數量N1=4，馬達所承受的最大徑向力（重載平地時）F4=（m1+m2）*g/（N1*4）=（15+45）*9.8/(4*4）= 36.75 KN

運輸車空載平地時最高行走速度V1=2Km/h，空載平地馬達轉速 n1= （V1*1000/60）/[2*π*（D/2）]= （2*1000/60）/[2*3.14*（0.533/2）]=19.92rpm

運輸車重載爬坡時最高行走速度V3=0.5Km/h，重載爬坡馬達轉速n3= （V3*1000/60）/[2*π* R1]= （0.5*1000/60）/[2*3.14*0.253]= 5.24 rpm

根據以上計算參數選擇驅動馬達：MCR05.750 4臺

空載平地工況時，馬達容積效率ηV1=0.95，液壓系統流量Q1=V馬達*n1/（1000*ηV1）*N=750*19.92/（1000*0.95）*4=62.9L/min

重載平地工況時，液壓系統流量Q2=V馬達*n2/（1000*ηV1）*N=750*10.49/（1000*0.95）*4=33.1L/min

初選電機轉速n4=1400rpm

泵容積效率ηV2=0.95，則空載平地工況時泵排量，V泵=Q1*1000/（n4*ηV2）=62.9*1000/（1400*0.95）=47.3 cm3/r

空載平地工況下，馬達機械效率ηm1=0.98，此時系統壓力ΔP1=M1*（20*π*ηm1）/V馬達=245.18*（20*3.14*0.98）/750=20.12bar

滿載爬坡工況下，系統壓力ΔP3= M3*（20*π*ηm1）/V馬達=1301.69*（20*3.14*0.98）/750=106.81bar

根據以上計算參數選擇驅動泵：A4VG 56 1臺

空載平地工況下，驅動系統功率P1= M1* n1/9550*N=245.18*19.92/9550*4=2.05Kw

重載平地工況下，驅動系統功率P2= M2* n2/9550*N=929.78*10.49/9550*4=4.09Kw

重載爬坡工況下，驅動系統功率P3= M3* n3/9550*N=1301.69*5.24/9550*4=2.84Kw

驅動泵內置補油齒輪泵排量V補=11.6 cm3/r，工作壓力ΔP補=25bar

補油泵容積效率ηV3=0.9，機械效率ηm2=0.95，則補油消耗功率P4=V補* n4*ηV3/1000*ΔP補/（600*ηV3*ηm2）=11.6*1460*0.9/1000*25/（600*0.9*0.95）=0.74Kw

由上述計算得液壓系統總功率P總= P2+ P4=4.09+0.74=4.83Kw

根據以上計算參數選擇電機：Y3-132M-4 1臺

3 結論

本文詳細介紹了45T廠內運輸車驅動液壓系統元件選型計算，為該運輸車后續的調試及道路實驗提供了理論數據，也為同類運輸車的驅動系統提供了一種合理的設計方式。