路面微观在造车底盘液压传动系统设计

孙彦兴

（陕汽控股技术中心，陕西 西安 710200）

路面微观在造车底盘液压传动系统设计

孙彦兴

（陕汽控股技术中心，陕西 西安 710200）

文章介绍了通过调速器控制液压油流量使摆线液压马达变速，并由超越离合器来实现整车工作时行驶速度达到3-25m/min的一种设计方案和主要参数的确定，以及各元件的选型，并对整个底盘液压传动系统的扭矩和功率进行了计算及校核，确保了设计的合理性和运行的可靠性。

调速器；液压马达；超越离合器

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

路面微观在造车俗称抛丸车，此设备通常用于路面处理。抛丸主要是指通过机械的方法把金属的丸料以很高的速度（约 70m/s）和一定的角度抛射到工作表面上，让钢丸高速冲击工作表面，达到处理工作表面上的杂物、附着物以及其他需要清理的物质的一种处理方法。打击过表面的钢丸在配套吸尘设备的负压和本身撞击的反弹作用下与杂质一起回到机器自身的分离系统，并由分离系统将钢丸自动分离且与杂质分别回收。

本文主要介绍车辆底盘与上装专用设备配套使用时通过调速器、液压摆线马达以及超越离合器实现合理可靠的速度，并将车辆行驶速度控制在合理的范围内或指定速度行驶的一种专用工具。当车辆需要正常行驶时只需通过超越离合器将之分离即可。

1 抛丸施工的相关概述

1.1 抛丸施工的特点

通过抛丸处理沥青路面施工总结出，抛丸处理沥青路面能达到以下效果：

（1）抛丸设备可以快速清理粘结在表面骨料上的失效沥青或者油污等，暴露出高PSV骨料，并在骨料表面造成微观纹理粗糙，提高路面的抗滑性能；

（2）使用抛丸设备处理旧路面，为抗滑层提供干净、带有粗糙度的基层，使得抗滑层能够紧密地和暴露的骨料结合，大大提高抗滑层的使用寿命；

（3）使用抛丸设备可以直接去除沥青路面的表面泛油，改善由于泛油引起的抗滑性能的降低，并且不会破坏上层结构，抛丸后的粗糙度较高且与微表处结合能力好。

抛丸机的行进速度与沥青泛油厚度、抛丸机抛丸速度和抛丸机功率等参数有关。抛丸机的行进速度慢、抛丸机功率大并且沥青泛油厚度薄，则抛丸效果相对明显；反之，则抛丸的效果较差。也就是说，当沥青泛油厚度不能改变时，我们可以考虑减慢抛丸机的行进速度或者加大抛丸机的功率来保证抛丸施工所能达到的效果。

2 驱动型式的确定

目前我公司生产的路面微观在造车中普遍应用液压—机械混合式驱动形式。液压—机械方式，由以下几部分组成：

这种驱动形式是利用液压传动易于控制的特点，通过液压传动部分的调速器对系统进行调速和控制，然后利用液压摆线马达的大减速比进行增扭减速，通过超越离合器与之相结合，从而驱动大质量的整车使之行驶。此驱动方式的转速不受路面坡度及弯度影响，而且其结构紧凑、油箱体积小、工作稳定。传动轴通过取力器(PT0)直接从汽车发动机飞轮上获取动力，用调速器、变量柱塞泵和定量液压摆线马达组成闭式液压回路，接合超越离合器带动车辆匀速行驶。

3 液压摆线马达选型与匹配

3.1 摆线马达的选型

考虑到液压摆线马达需有一定的扭矩裕度，故选秦川机械公司生产的 P7300型减速机，其最大驱动扭矩为 7200 N· m，减速比为：144.3。

3.2 液压摆线马达的选型与校核计算

3.2.1 液压摆线马达主要参数的确定

通过对减速机型号及参数选定，可确定液压摆线马达的最大转速、扭矩及排量：

式中：nm—液压摆线马达输出的最大转速，r/min；

i— 减速机速比。

式中：Mmax—液压摆线马达驱动转动的所需要的最大输出扭矩，N·m。

式中：qmax—液压摆线马达的最大排量，mL/r；

ΔP—液压摆线马达的进出口压差，即系统压力，系统压力初步定义为35MPa；

ηm—液压摆线马达的机械效率，ηm= 0.9[2]。

根据上述计算，暂选定秦川机械研发的A2FM90液压摆线马达，其排量为90mL/r。

3.2.2 液压摆线马达校核计算

液压马达扭矩校核：

式中：Tmax1—液压摆线马达在ΔP时输出的扭矩N·m；

vm—液压摆线马达的排量，mL/r。

液压摆线马达功率校核：

式中：Pmax1—液压摆线马达驱动功率，Kw。

通过上述计算，液压摆线马达在ΔP时输出的扭矩Tmax1＞液压摆线马达驱动后桥传动的所需要的最大输出扭矩Mmax，Pmax1＞N，选择秦川机械研发的A2FM90液压摆线马达能够满足其设计要求。

3.3 液压油泵的选型与校核计算

3.3.1 核计算液压油泵主要参数的确定

液压油泵最大工作压力由负载的决定，根据下式确定液压油泵的最大工作压力。

式中：P —液压油泵的实际工作压力，MPa。

式中：ΔPb—液压油泵的最大工作压力，MPa；

∑ΔP0—液压油泵和液压摆线马达之间的压力损失之和，0.5 MPa。

确定液压油泵的流量qb，根据液压摆线马达的最大工作流量和泄漏量可得到：

式中：qb—液压油泵工作的最大流量，L/min。

式中：vb—液压油泵初定排量，mL/r。

根据上述计算初步确定了液压油泵的主要参数，因此初步选定A4VTG90液压油泵，此液压油泵带恒速装置，其排量为90mL/r，最高转速3050 r/min，最高工作压力40 MPa。

液压油泵实际输出的最大转速：

式中：nb—液压油泵输出的最大转速，r/min；

3.3.2 液压油泵校核计算

液压油泵扭矩校核：

式中：Tmax2—液压油泵的实际输出的扭矩，N·m；

vb0—液压油泵的排量，90mL/r。

液压油泵功率校核：

式中：Pmax2—液压油泵的实际输出的功率，Kw。

通过以上分析可以得出，液压油泵的实际输出的扭矩（Tmax2） ＞液压马达输出的扭矩（Tmax1），液压油泵的实际输出的功率（Pmax2）＞液压摆线马达驱动功率（Pmax1），故选定A4VTG90液压油泵，满足其工作需求。

4 相关结论

（1）整个液压传动系统设计从搅拌筒的负载开始计算，逐步计算出减速机、液压马达、液压油泵的重要参数，并逐一进行校核；

（2）从整个传动系统扭矩流程来看，发动机→液压油泵（488.21 N·m）→液压摆线马达（451.43 N·m），扭矩是依次递减的，能够满足系统各元件扭矩的匹配要求；

（3）从整个传动系统功率流程来看，发动机→液压油泵（98.36 Kw）→液压摆线马达（81.86Kw）→，功率是依次递减的，能够满足系统各元件功率的匹配要求；

（4）在沥青路面上进行抛丸施工，能有效去除掉沥青泛油层，不会破坏路面面层的结构，能够提高路面的抗滑性能，增大路面的摩擦系数。

[1] 王怀勇.北方交通[M].抛丸施工在沥青路面上的技术研讨[D].2010.08

[2] 徐达.专用汽车工作装置原理与设计(修订版)[M].北京:北京理工大学出版社,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 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)18-170-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.18.059

孙彦兴，（1986.8-），就职于陕汽控股技术中心。现从事汽车设计研发及技术管理工作。