路面微觀在造車底盤液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫彥興

（陜汽控股技術(shù)中心，陜西 西安 710200）

路面微觀在造車底盤液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

孫彥興

（陜汽控股技術(shù)中心，陜西 西安 710200）

文章介紹了通過(guò)調(diào)速器控制液壓油流量使擺線液壓馬達(dá)變速，并由超越離合器來(lái)實(shí)現(xiàn)整車工作時(shí)行駛速度達(dá)到3-25m/min的一種設(shè)計(jì)方案和主要參數(shù)的確定，以及各元件的選型，并對(duì)整個(gè)底盤液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩和功率進(jìn)行了計(jì)算及校核，確保了設(shè)計(jì)的合理性和運(yùn)行的可靠性。

調(diào)速器；液壓馬達(dá)；超越離合器

Abstract:This paper describes a design scheme, in which the governor regulates the hydraulic oil flow to change the speed of the cycloid hydraulic motor and the running speed of 3-25m/min in working condition of the complete vehicle will be achieved through the overrunning clutch, and the determination of key parameters, as well as model selection of various elements. Calculations and verifications are also made for the turque and power of the whole hydraulic drive system of chassis to ensure adequate design and reliable operation.

Keywords: Governo; hydraulic motor; overrunning clutch

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)18-170-03

前言

路面微觀在造車俗稱拋丸車，此設(shè)備通常用于路面處理。拋丸主要是指通過(guò)機(jī)械的方法把金屬的丸料以很高的速度（約 70m/s）和一定的角度拋射到工作表面上，讓鋼丸高速?zèng)_擊工作表面，達(dá)到處理工作表面上的雜物、附著物以及其他需要清理的物質(zhì)的一種處理方法。打擊過(guò)表面的鋼丸在配套吸塵設(shè)備的負(fù)壓和本身撞擊的反彈作用下與雜質(zhì)一起回到機(jī)器自身的分離系統(tǒng)，并由分離系統(tǒng)將鋼丸自動(dòng)分離且與雜質(zhì)分別回收。

本文主要介紹車輛底盤與上裝專用設(shè)備配套使用時(shí)通過(guò)調(diào)速器、液壓擺線馬達(dá)以及超越離合器實(shí)現(xiàn)合理可靠的速度，并將車輛行駛速度控制在合理的范圍內(nèi)或指定速度行駛的一種專用工具。當(dāng)車輛需要正常行駛時(shí)只需通過(guò)超越離合器將之分離即可。

1 拋丸施工的相關(guān)概述

1.1 拋丸施工的特點(diǎn)

通過(guò)拋丸處理瀝青路面施工總結(jié)出，拋丸處理瀝青路面能達(dá)到以下效果：

（1）拋丸設(shè)備可以快速清理粘結(jié)在表面骨料上的失效瀝青或者油污等，暴露出高PSV骨料，并在骨料表面造成微觀紋理粗糙，提高路面的抗滑性能；

（2）使用拋丸設(shè)備處理舊路面，為抗滑層提供干凈、帶有粗糙度的基層，使得抗滑層能夠緊密地和暴露的骨料結(jié)合，大大提高抗滑層的使用壽命；

（3）使用拋丸設(shè)備可以直接去除瀝青路面的表面泛油，改善由于泛油引起的抗滑性能的降低，并且不會(huì)破壞上層結(jié)構(gòu)，拋丸后的粗糙度較高且與微表處結(jié)合能力好。

拋丸機(jī)的行進(jìn)速度與瀝青泛油厚度、拋丸機(jī)拋丸速度和拋丸機(jī)功率等參數(shù)有關(guān)。拋丸機(jī)的行進(jìn)速度慢、拋丸機(jī)功率大并且瀝青泛油厚度薄，則拋丸效果相對(duì)明顯；反之，則拋丸的效果較差。也就是說(shuō)，當(dāng)瀝青泛油厚度不能改變時(shí)，我們可以考慮減慢拋丸機(jī)的行進(jìn)速度或者加大拋丸機(jī)的功率來(lái)保證拋丸施工所能達(dá)到的效果。

2 驅(qū)動(dòng)型式的確定

目前我公司生產(chǎn)的路面微觀在造車中普遍應(yīng)用液壓—機(jī)械混合式驅(qū)動(dòng)形式。液壓—機(jī)械方式，由以下幾部分組成：

這種驅(qū)動(dòng)形式是利用液壓傳動(dòng)易于控制的特點(diǎn)，通過(guò)液壓傳動(dòng)部分的調(diào)速器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)速和控制，然后利用液壓擺線馬達(dá)的大減速比進(jìn)行增扭減速，通過(guò)超越離合器與之相結(jié)合，從而驅(qū)動(dòng)大質(zhì)量的整車使之行駛。此驅(qū)動(dòng)方式的轉(zhuǎn)速不受路面坡度及彎度影響，而且其結(jié)構(gòu)緊湊、油箱體積小、工作穩(wěn)定。傳動(dòng)軸通過(guò)取力器(PT0)直接從汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上獲取動(dòng)力，用調(diào)速器、變量柱塞泵和定量液壓擺線馬達(dá)組成閉式液壓回路，接合超越離合器帶動(dòng)車輛勻速行駛。

3 液壓擺線馬達(dá)選型與匹配

3.1 擺線馬達(dá)的選型

考慮到液壓擺線馬達(dá)需有一定的扭矩裕度，故選秦川機(jī)械公司生產(chǎn)的 P7300型減速機(jī)，其最大驅(qū)動(dòng)扭矩為 7200 N· m，減速比為：144.3。

3.2 液壓擺線馬達(dá)的選型與校核計(jì)算

3.2.1 液壓擺線馬達(dá)主要參數(shù)的確定

通過(guò)對(duì)減速機(jī)型號(hào)及參數(shù)選定，可確定液壓擺線馬達(dá)的最大轉(zhuǎn)速、扭矩及排量：

式中：nm—液壓擺線馬達(dá)輸出的最大轉(zhuǎn)速，r/min；

i— 減速機(jī)速比。

式中：Mmax—液壓擺線馬達(dá)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的所需要的最大輸出扭矩，N·m。

式中：qmax—液壓擺線馬達(dá)的最大排量，mL/r；

ΔP—液壓擺線馬達(dá)的進(jìn)出口壓差，即系統(tǒng)壓力，系統(tǒng)壓力初步定義為35MPa；

ηm—液壓擺線馬達(dá)的機(jī)械效率，ηm= 0.9[2]。

根據(jù)上述計(jì)算，暫選定秦川機(jī)械研發(fā)的A2FM90液壓擺線馬達(dá)，其排量為90mL/r。

3.2.2 液壓擺線馬達(dá)校核計(jì)算

液壓馬達(dá)扭矩校核：

式中：Tmax1—液壓擺線馬達(dá)在ΔP時(shí)輸出的扭矩N·m；

vm—液壓擺線馬達(dá)的排量，mL/r。

液壓擺線馬達(dá)功率校核：

式中：Pmax1—液壓擺線馬達(dá)驅(qū)動(dòng)功率，Kw。

通過(guò)上述計(jì)算，液壓擺線馬達(dá)在ΔP時(shí)輸出的扭矩Tmax1＞液壓擺線馬達(dá)驅(qū)動(dòng)后橋傳動(dòng)的所需要的最大輸出扭矩Mmax，Pmax1＞N，選擇秦川機(jī)械研發(fā)的A2FM90液壓擺線馬達(dá)能夠滿足其設(shè)計(jì)要求。

3.3 液壓油泵的選型與校核計(jì)算

3.3.1 核計(jì)算液壓油泵主要參數(shù)的確定

液壓油泵最大工作壓力由負(fù)載的決定，根據(jù)下式確定液壓油泵的最大工作壓力。

式中：P —液壓油泵的實(shí)際工作壓力，MPa。

式中：ΔPb—液壓油泵的最大工作壓力，MPa；

∑ΔP0—液壓油泵和液壓擺線馬達(dá)之間的壓力損失之和，0.5 MPa。

確定液壓油泵的流量qb，根據(jù)液壓擺線馬達(dá)的最大工作流量和泄漏量可得到：

式中：qb—液壓油泵工作的最大流量，L/min。

式中：vb—液壓油泵初定排量，mL/r。

根據(jù)上述計(jì)算初步確定了液壓油泵的主要參數(shù)，因此初步選定A4VTG90液壓油泵，此液壓油泵帶恒速裝置，其排量為90mL/r，最高轉(zhuǎn)速3050 r/min，最高工作壓力40 MPa。

液壓油泵實(shí)際輸出的最大轉(zhuǎn)速：

式中：nb—液壓油泵輸出的最大轉(zhuǎn)速，r/min；

3.3.2 液壓油泵校核計(jì)算

液壓油泵扭矩校核：

式中：Tmax2—液壓油泵的實(shí)際輸出的扭矩，N·m；

vb0—液壓油泵的排量，90mL/r。

液壓油泵功率校核：

式中：Pmax2—液壓油泵的實(shí)際輸出的功率，Kw。

通過(guò)以上分析可以得出，液壓油泵的實(shí)際輸出的扭矩（Tmax2） ＞液壓馬達(dá)輸出的扭矩（Tmax1），液壓油泵的實(shí)際輸出的功率（Pmax2）＞液壓擺線馬達(dá)驅(qū)動(dòng)功率（Pmax1），故選定A4VTG90液壓油泵，滿足其工作需求。

4 相關(guān)結(jié)論

（1）整個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)從攪拌筒的負(fù)載開始計(jì)算，逐步計(jì)算出減速機(jī)、液壓馬達(dá)、液壓油泵的重要參數(shù)，并逐一進(jìn)行校核；

（2）從整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)扭矩流程來(lái)看，發(fā)動(dòng)機(jī)→液壓油泵（488.21 N·m）→液壓擺線馬達(dá)（451.43 N·m），扭矩是依次遞減的，能夠滿足系統(tǒng)各元件扭矩的匹配要求；

（3）從整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)功率流程來(lái)看，發(fā)動(dòng)機(jī)→液壓油泵（98.36 Kw）→液壓擺線馬達(dá)（81.86Kw）→，功率是依次遞減的，能夠滿足系統(tǒng)各元件功率的匹配要求；

（4）在瀝青路面上進(jìn)行拋丸施工，能有效去除掉瀝青泛油層，不會(huì)破壞路面面層的結(jié)構(gòu)，能夠提高路面的抗滑性能，增大路面的摩擦系數(shù)。

[1] 王懷勇.北方交通[M].拋丸施工在瀝青路面上的技術(shù)研討[D].2010.08

[2] 徐達(dá).專用汽車工作裝置原理與設(shè)計(jì)(修訂版)[M].北京:北京理工大學(xué)出版社,2002.9.

The microstructure of pavement is designed for hydraulic transmission system

Sun Yanxing
（Shaanxi automobile holding technology center, Shaanxi Xi'an 710200）

U462.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7988 (2017)18-170-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.059

孫彥興，（1986.8-），就職于陜汽控股技術(shù)中心?，F(xiàn)從事汽車設(shè)計(jì)研發(fā)及技術(shù)管理工作。