45T厂内运输车液压驱动系统设计

刘 佳

（秦皇岛天业通联重工股份有限公司,河北 秦皇岛 066004）

1 厂内运输车设计要求

主要性能及技术参数：

额定装载质量（最大） 45,000kg

整车自重 约15,000kg

总轴线/驱动轴线 4/1

空载最大车速 2Km/h

满载最大车速 1Km/h

满载最大爬坡能力 1%

轮胎规格/数量 533×229×381/16（理论直径533mm）

转向形式 电机驱动独立转向

2 驱动系统元件选型计算

当重载时，考虑到轮胎被压缩，实际轮胎半径R1=D/2*0.95=0.533/2*0.95=0.253m

空载平地时需要的驱动力F1=f*m1*g=0.025*15*9.8=3.68KN

重载平地时需要的驱动力F2=f*（m1+m2）*g=0.025*(15+45)*9.8=14.70KN

由主要性能及技术参数可知，满载爬坡能力1%，爬坡角度α=arctan（1/100）=0.573°

重载爬坡时需要的驱动力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

已知轮胎直径D=0.533m，马达个数N=4，空载平地时单个马达驱动扭矩 M1=F1*1000*（D/2）/N=3.68*1000*（0.533/2）/4=245.18N·m

重载平地时单个马达驱动扭矩M2= F2*1000* R1/N=14.70*1000*0.253/4=929.78 N·m

重载爬坡时单个马达驱动扭矩M3= F3*1000* R1/N=20.58*1000*0.253/4=1301.69 N·m

由主要性能及技术参数可知，运输车轴线数量N1=4，马达所承受的最大径向力（重载平地时）F4=（m1+m2）*g/（N1*4）=（15+45）*9.8/(4*4）= 36.75 KN

运输车空载平地时最高行走速度V1=2Km/h，空载平地马达转速 n1= （V1*1000/60）/[2*π*（D/2）]= （2*1000/60）/[2*3.14*（0.533/2）]=19.92rpm

运输车重载爬坡时最高行走速度V3=0.5Km/h，重载爬坡马达转速n3= （V3*1000/60）/[2*π* R1]= （0.5*1000/60）/[2*3.14*0.253]= 5.24 rpm

根据以上计算参数选择驱动马达：MCR05.750 4台

空载平地工况时，马达容积效率ηV1=0.95，液压系统流量Q1=V马达*n1/（1000*ηV1）*N=750*19.92/（1000*0.95）*4=62.9L/min

重载平地工况时，液压系统流量Q2=V马达*n2/（1000*ηV1）*N=750*10.49/（1000*0.95）*4=33.1L/min

初选电机转速n4=1400rpm

泵容积效率ηV2=0.95，则空载平地工况时泵排量，V泵=Q1*1000/（n4*ηV2）=62.9*1000/（1400*0.95）=47.3 cm3/r

空载平地工况下，马达机械效率ηm1=0.98，此时系统压力ΔP1=M1*（20*π*ηm1）/V马达=245.18*（20*3.14*0.98）/750=20.12bar

满载爬坡工况下，系统压力ΔP3= M3*（20*π*ηm1）/V马达=1301.69*（20*3.14*0.98）/750=106.81bar

根据以上计算参数选择驱动泵：A4VG 56 1台

空载平地工况下，驱动系统功率P1= M1* n1/9550*N=245.18*19.92/9550*4=2.05Kw

重载平地工况下，驱动系统功率P2= M2* n2/9550*N=929.78*10.49/9550*4=4.09Kw

重载爬坡工况下，驱动系统功率P3= M3* n3/9550*N=1301.69*5.24/9550*4=2.84Kw

驱动泵内置补油齿轮泵排量V补=11.6 cm3/r，工作压力ΔP补=25bar

补油泵容积效率ηV3=0.9，机械效率ηm2=0.95，则补油消耗功率P4=V补* n4*ηV3/1000*ΔP补/（600*ηV3*ηm2）=11.6*1460*0.9/1000*25/（600*0.9*0.95）=0.74Kw

由上述计算得液压系统总功率P总= P2+ P4=4.09+0.74=4.83Kw

根据以上计算参数选择电机：Y3-132M-4 1台

3 结论

本文详细介绍了45T厂内运输车驱动液压系统元件选型计算，为该运输车后续的调试及道路实验提供了理论数据，也为同类运输车的驱动系统提供了一种合理的设计方式。