铣刨机行走系统和铣刨系统的计算和选型

4.1 铣刨系统参数设计

铣刨鼓马达的基本参数主要是排量qmz和转速，在选取时就必须满足鼓的动力及转速的要求。

1m铣刨机设计参数

整机重量 设计速度 低速档 高速档 爬坡度要求 铣刨鼓速度 铣刨鼓直径 铣刨宽度 铣刨深度 行走速度 工作速度 45% 7m/s 860mm 1000mm 250mm 16t 1.5km⁄h 10km⁄h 0~10km/h 0~20m/min 4.1.1 铣削功率和铣削阻力

有前面第三章的铣刨系统的分析可知，铣削功率和铣削阻力的经验公式是 𝑃𝑚=𝐾1𝐵𝑎𝑝𝑉 （4-1） 式中：𝑃𝑚-铣削功率

𝐾1-铣削功率系数，取1.2×107 𝐵-铣刨宽度，取1000mm

𝑎𝑝-铣刨深度，范围是0~250mm 𝑉-工作速度，范围是0~20m/min

𝐹𝑇=

𝑃𝑚𝑉𝑇

=𝐾1

𝐵𝑎𝑝𝑉𝑢

（4-2）

式中：𝐹𝑇—铣削阻力

𝐾1-铣削功率系数，取1.2×107 𝐵-铣刨宽度，取1000mm

𝑎𝑝-铣刨深度，范围是0~250mm

𝑉-工作速度，范围是0~20m/min

现在还不知道发动机的型号，通过下面的表格计算和类比维特根W100H的发动机的型号，进行选择发动机。

表4-1 铣削功率的计算表 铣削功率 速度 铣削深度 0.01 0.03 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.18 0.21 0.24 0.26 0.28 0.33 0.01 0.02 0.03 1.20 2.40 3.60 3.60 7.20 10.80 4.80 9.60 14.40 7.20 14.40 21.60 9.60 19.20 28.80 12.00 24.00 36.00 14.40 28.80 43.20 21.60 43.20 .80 25.20 50.04 75.60 28.80 57.60 86.40 31.20 57.60 x 33.70 62.40 x 39.70 79.20 x 0.04 0.05 0.09 0.13 0.17 0.21 0.24 4.80 6.00 10.80 15.60 20.40 25.20 28.80 14.40 18.00 32.40 46.80 61.20 75.60 86.40 19.20 19.20 43.20 62.20 81.60 x x 28.80 36.00 .80 x x x x 38.40 48.00 86.40 x x x x 48.00 60.00 x x x x x 57.60 72.00 x x x x x 86.40 x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x 根据上面表格的统计，在和维特根的W100H铣刨机的铣刨功率作比较，可选择铣削功率 Pm=86.40kw

取液压传动效率ηm=80%

取铣削功率占发动机有效功率ηe=80%

取发动机有效功率占发动机额定功率ηp=87.5% 发动机功率Pe=

Pmηm×ηe×ηp

（4-3）

代入数据的Pe=159kw

所选的发动机的功率应该大于159kw，由下面国产1m路面铣刨机发动机型号统计表，可选择二汽CDMMINS生产的HD1000型的柴油发动机。

表4-2 国产1m路面铣刨机发动机型号统计表 设备厂家 华晨华通 西安宏达 徐工集团 柳工 设备型号 LXH1000D HD1000 XM101 563 制造商 康明斯 二汽CDMMINS 康明斯 康明斯 型号 D6114ZG1B 6BTA5.9 D6114ZG113 D6114ZG1B 冷却方式 水冷 水冷 水冷 水冷 气缸数 6缸 6缸 6缸 6缸 额定功率 140 160 125 140 额定转速 2300 2500 2200 2300 中联重科 BG1000B 铂金斯 1006-6TW 水冷 6缸 132 2200 4.1.2 液压马达的选型与计算

铣刨鼓马达的基本参数主要是排量qmz和转速，在选取时就必须满足鼓的动力及转速的要求。 铣刨功率Pm=99=扭矩M=

∆P∙Vg2π

M∙nQ∙∆P∙ηt

60

（ kw） （4-4）

∙ηm （Nm） （4-5）

ηt=ηv∗ηmh

式中：Vg--最大排量 ∆P--压差，取35MPa n--液压马达转速

ηv--容积效率，取0.95 ηmhv--机械效率，取0.98 ηt--总效率

N=

𝑣π∗D

×60 (4-6)

n=i∗N （4-7）

式中：N--铣刨鼓的转速

𝑣--铣刨鼓速度，此处取7m/s D--铣刨鼓直径，此处取860mm i--减速器减速比，

小型路面铣刨机铣削功率小，驱动装置承受的径向载荷小，采用低速大扭矩马达驱动，由o&k减速器样表可取减速比为19。 代入式（4-6）和式（4-7）中可得 N=155r/min n=2945r/min

把转速 n=2945 r/min代入式（4-4）可得 M=280.15Nm

把马达扭矩M=280.15Nm代入式（4-5）可得 Vg=52.9ml/r

表4-3 o&k cutter drive

根据以上计算出的排量选择力士乐A2FE55内藏式定量马达，图如下

图4-1 力士乐内藏式定量马达A2FE 其：排量Vg=.8mL⁄r；

最高允许转速nmax=3750rpm； 最大允许流量qv max=206L⁄min.

表4-4为该元件的主要参数：

4.1.3 铣刨系统减速机的选型

由表4-3 o&k cutter drive可选取O&k的FA30型的减速机，图如下

图4-2 o&k的FA30的减速机

4.1.4 液压泵的选型与计算

旋转是由一个液压泵驱动一个液压马达提供动力，故该液压泵的流量为：

𝑄=𝜎×𝑛×Vg （4-8） 式中：𝜎—液压马达的排量比，取0.6

𝑛—马达输出轴上的转速，此处取2945r/min Vg—马达排量,此处取.8ml/r

代入式（4-8）可求得

Q=96831.6ml/min

由于选取的柴油机的转速为2500r/min，可得泵的排量为： V=

Q×ηv775.25×0.95ne

=2500

=36.79ml/r （4-9）

式中：ηv−容积效率，取0.95 ne-发动机转速 Q-泵的流量 V-泵的排量

由上面计算结果可选取力士乐A4VG系列中的A4VG40HW斜盘式变量柱塞泵，如图4-3下

图4-3 力士乐变量泵A4VG40HW

表4-5 力士乐变量泵A4VG40HW参数

力士乐变量泵A4VG40HW结构型式

图4-4 力士乐变量泵A4VG40HW结构型式

4.2 行走系统参数设计

根据路面铣刨机的作业特点，行走工况下，液压马达排量较小，系统压力最高；作业工况下，马达处于最大排量，液压系统工作压力较低。液压马达的基本参数主要是排量和转速，在选取时就必须满足机械的动力及行驶速度的要求。 4.2.1液压马达的选型与计算 (1) 液压马达转速的确定 驱动轮转速： nc=

vmax2πR

（4-10）

其中， nc——驱动轮转速，r⁄min；

vmax——铣刨机最大行驶速度，此处取vmax=10km⁄h； R——驱动轮动力半径，此处R=0.33m； 代入（4-10）式后，得

nc=80r⁄min

行走系统需要的牵引力为

Fx=mgsinθ+μmg （4-11） 式中，Fx——铣刨机所受行驶阻力，kN； mz——整机重量，此处m=16t；

——行驶阻力系数，此处取=0.0055；

最大爬坡设定为45%的坡，则

sinθ=0.41

代入（4-11）式，得

Fx=66.48kN

一个车轮的阻力矩：M= 单个马达的扭矩T=

式中，i−− 减速比,由o&k减速机查表可选取51,

𝜂𝑟−− 传动效率，取0.98 则 T=109.Nm

由马达的输出轴扭矩推算，可得马达的排量

𝑀𝑖𝜂𝑟

Fx4

×R=5.48KNm

（4-11）

V=

2πTΔP𝜂𝑚

（4-12）

式中,ΔP−−马达工作压力，取35MP ηmh−−机械效率，取0.98

代入（4-4） 式中，得

V=20.1ml/r

查o&k减速机样机表可选减速机FD10。

根据以上计算出的排量选择力士乐A6V28斜轴式轴向变量马达，图如下

表4-6 o&k减速机

图4-5 力士乐斜轴式轴向变量马达A6V28

表4-7 力士乐斜轴式变量马达A6V28的参数

力士乐斜轴式电控双速变量马达A6V28的结构

图4-6 力士乐斜轴式电控双速变量马达A6V28结构

4.2.2 行走系统减速机的选型

由上面可知，行走系统减速器选用的O&K的FD10，图如下

图4-7 O&K的FD10型的减速器的结构

减速器FD10的结构参数表4-8所示 表4-8减速器FD10的参数

4.2.2 液压泵选型与计算

旋转是由一个液压泵驱动4个液压马达提供动力，故该液压泵的流量为：

𝑄=𝜎×4×𝑛×𝑉 （4-13） 式中：𝜎—液压马达的排量比，试取0.3 𝑛—马达输出轴上的转速 𝑉—马达排量

由于驱动轮的转速nc=80r⁄min，得n=80×51=4080r/min 得 Q=98409.6ml/min

由于选取的柴油机的转速为2500r/min，可得泵的排量为： V=

Q×ηv98409.6×0.95ne

=

2500

=37.39ml/r （4-14）

式中：ηv−容积效率，取0.95 ne-发动机转速 Q-泵的流量 V-泵的排量

由上面计算结果可选取力士乐A4VG系列中的A4VG40HW柱塞泵，图如下

图4-8 力士乐变量泵A4VG40HW

表4-9 力士乐变量泵A4VG40HW参数

力士乐变量泵A4VG40HW结构型式

图4-9 力士乐变量泵A4VG40HW结构型式