礦用越野車傳動系統(tǒng)設(shè)計

卓義 佘千根

摘 要：礦用越野車主要用于井下人員運輸，整車采用整體式車架，四輪轉(zhuǎn)向減小了轉(zhuǎn)彎半徑，提高設(shè)備的靈活性，本車傳動系統(tǒng)采用靜液壓無級變速，爬坡速度快，提高了井下人員的作業(yè)效率，是未來坡道人員運輸?shù)陌l(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：礦用越野車；靜液壓傳動；濕式多盤制動器；變量泵；變量馬達

礦用越野車采用整體式車架，前、后橋采用礦用專用轉(zhuǎn)向橋，四輪轉(zhuǎn)向，驅(qū)動橋制動器為濕式多盤制動器，極大提高了車輛制動的可靠性、安全性，傳動系統(tǒng)采用變量泵加變量馬達靜液壓傳動，變速范圍大，為無級變速，發(fā)動機整個速度范圍內(nèi)變量泵和變量馬達效率高，降低了燃油消耗，而且此車較傳統(tǒng)的車輛爬坡速度快，大大縮短了車輛在井下人員運輸?shù)臅r間，設(shè)備運轉(zhuǎn)頻率高，減少礦山采購成本。

1 牽引力計算

已知：車重m=9000kg，G=90kN，井下最大坡度14°，按α=17°設(shè)計，加速度取a=0.2m/s2，滾動阻力系數(shù)f=0.025，地面摩擦系數(shù)f2=0.6。另外需保證10度坡爬坡速度20km/h。

因井下車輛速度較慢迎風阻力可以忽略不計。

2 發(fā)動機功率確定

（1）按坡度α=17°，V=14km/h速度爬坡，ηt=0.8最大驅(qū)動力時系統(tǒng)的總效率，θ=0.8發(fā)動機負荷系數(shù)。

（2）按坡度α=10°，V=20km/h速度爬坡，ηt=0.8最大驅(qū)動力時系統(tǒng)的總效率，θ=0.8發(fā)動機負荷系數(shù)。

考慮轉(zhuǎn)向、制動系統(tǒng)消耗功率約10kW。

綜上選用康明斯B系列水冷194kW發(fā)動機。

3 變量泵、變量馬達的排量選擇

1）馬達排量選擇：橋選用DANA，212橋，主減速比i1=2.7，輪邊速比i2=6，ΔP液壓系統(tǒng)壓差，單位bar；V馬達排量，單位ml；ηmh=0.95馬達機械效率，ηvol =0.90馬達容積效率；R=0.5m輪胎滾動半徑；柱塞泵、馬達一般額定壓力在420bar，為保證元件壽命持續(xù)工作壓力系數(shù)一般取0.6，因礦山建設(shè)最大坡度α=14°，此處計算按α=17°所以預選壓力系數(shù)稍微放大一些取0.75，所以ΔP液壓系統(tǒng)壓差范圍為，315bar。

Fmax=1.59*ΔP*V*ηmh*10-5*i1*i2/R（此處按坡度α=17°）

計算得V=196ml，根據(jù)樣本選擇排量210ml馬達。

反推計算壓差ΔP=295bar，工作壓力系數(shù)為0.7。

如果按礦山最大建設(shè)坡度α=14°計算壓差ΔP=251bar，工作壓力系數(shù)為0.5958，綜上馬達排量選擇合理。

2）泵排量選擇：變量泵加變量馬達傳動系統(tǒng)，馬達排量變化時從最大變小，泵由小變大，所以泵是完全可以提供ΔP=295bar，為保證發(fā)動機使用過程不熄火，選擇最大功率點扭矩，根據(jù)選擇的發(fā)動機最大功率點的扭矩為757Nm@2200rpm。

Mb=1.59*ΔP*V/100ηmh（ηmh取0.92）

計算得V=148ml，根據(jù)泵的排量變化，所以泵排量選擇比計算的要大一些，根據(jù)樣本選擇V=165ml。

4 牽引曲線及泵、馬達排量壓力變化過程曲線

以上1-3計算為車輛初步計算，主要為了確定發(fā)動機功率，泵、馬達排量，整個變化過程比較復雜無法每個點計算，此種發(fā)動機油門控制系統(tǒng)目前還需依賴進口，元件廠商需要根據(jù)發(fā)動機曲線軟件匹配，匹配結(jié)束后還要上試驗臺進行調(diào)試。

5 結(jié)論

目前整車已經(jīng)完成測試，各項指標滿足井下使用要求，已經(jīng)實現(xiàn)銷售，井下靜液壓傳動系統(tǒng)服務(wù)車的誕生豐富了公司產(chǎn)品品種，為客戶提供更多的選擇余地。

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[5]王意.車輛與行走機械的靜液壓驅(qū)動[M].北京：化學工業(yè)出版社，2014.

作者簡介：卓義（1982-），男，安徽泗縣人，本科，工程師，主要從事技術(shù)管理工作，現(xiàn)任安徽銅冠機械股份有限公司技術(shù)中心主任；佘千根（1976-），男，安徽銅陵縣人，本科，工程師，主要從事機械設(shè)計工作，現(xiàn)任安徽銅冠機械股份有限公司產(chǎn)品開發(fā)室技術(shù)主管。