路面微觀在造車底盤液壓傳動系統設計

孫彥興

（陜汽控股技術中心，陜西 西安 710200）

路面微觀在造車底盤液壓傳動系統設計

孫彥興

（陜汽控股技術中心，陜西 西安 710200）

文章介紹了通過調速器控制液壓油流量使擺線液壓馬達變速，并由超越離合器來實現整車工作時行駛速度達到3-25m/min的一種設計方案和主要參數的確定，以及各元件的選型，并對整個底盤液壓傳動系統的扭矩和功率進行了計算及校核，確保了設計的合理性和運行的可靠性。

調速器；液壓馬達；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，此設備通常用于路面處理。拋丸主要是指通過機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，讓鋼丸高速沖擊工作表面，達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的一種處理方法。打擊過表面的鋼丸在配套吸塵設備的負壓和本身撞擊的反彈作用下與雜質一起回到機器自身的分離系統，并由分離系統將鋼丸自動分離且與雜質分別回收。

本文主要介紹車輛底盤與上裝專用設備配套使用時通過調速器、液壓擺線馬達以及超越離合器實現合理可靠的速度，并將車輛行駛速度控制在合理的范圍內或指定速度行駛的一種專用工具。當車輛需要正常行駛時只需通過超越離合器將之分離即可。

1 拋丸施工的相關概述

1.1 拋丸施工的特點

通過拋丸處理瀝青路面施工總結出，拋丸處理瀝青路面能達到以下效果：

（1）拋丸設備可以快速清理粘結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合，大大提高抗滑層的使用壽命；

（3）使用拋丸設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，并且不會破壞上層結構，拋丸后的粗糙度較高且與微表處結合能力好。

拋丸機的行進速度與瀝青泛油厚度、拋丸機拋丸速度和拋丸機功率等參數有關。拋丸機的行進速度慢、拋丸機功率大并且瀝青泛油厚度薄，則拋丸效果相對明顯；反之，則拋丸的效果較差。也就是說，當瀝青泛油厚度不能改變時，我們可以考慮減慢拋丸機的行進速度或者加大拋丸機的功率來保證拋丸施工所能達到的效果。

2 驅動型式的確定

目前我公司生產的路面微觀在造車中普遍應用液壓—機械混合式驅動形式。液壓—機械方式，由以下幾部分組成：

這種驅動形式是利用液壓傳動易于控制的特點，通過液壓傳動部分的調速器對系統進行調速和控制，然后利用液壓擺線馬達的大減速比進行增扭減速，通過超越離合器與之相結合，從而驅動大質量的整車使之行駛。此驅動方式的轉速不受路面坡度及彎度影響，而且其結構緊湊、油箱體積小、工作穩定。傳動軸通過取力器(PT0)直接從汽車發動機飛輪上獲取動力，用調速器、變量柱塞泵和定量液壓擺線馬達組成閉式液壓回路，接合超越離合器帶動車輛勻速行駛。

3 液壓擺線馬達選型與匹配

3.1 擺線馬達的選型

考慮到液壓擺線馬達需有一定的扭矩裕度，故選秦川機械公司生產的 P7300型減速機，其最大驅動扭矩為 7200 N· m，減速比為：144.3。

3.2 液壓擺線馬達的選型與校核計算

3.2.1 液壓擺線馬達主要參數的確定

通過對減速機型號及參數選定，可確定液壓擺線馬達的最大轉速、扭矩及排量：

式中：nm—液壓擺線馬達輸出的最大轉速，r/min；

i— 減速機速比。

式中：Mmax—液壓擺線馬達驅動轉動的所需要的最大輸出扭矩，N·m。

式中：qmax—液壓擺線馬達的最大排量，mL/r；

ΔP—液壓擺線馬達的進出口壓差，即系統壓力，系統壓力初步定義為35MPa；

ηm—液壓擺線馬達的機械效率，ηm= 0.9[2]。

根據上述計算，暫選定秦川機械研發的A2FM90液壓擺線馬達，其排量為90mL/r。

3.2.2 液壓擺線馬達校核計算

液壓馬達扭矩校核：

式中：Tmax1—液壓擺線馬達在ΔP時輸出的扭矩N·m；

vm—液壓擺線馬達的排量，mL/r。

液壓擺線馬達功率校核：

式中：Pmax1—液壓擺線馬達驅動功率，Kw。

通過上述計算，液壓擺線馬達在ΔP時輸出的扭矩Tmax1＞液壓擺線馬達驅動后橋傳動的所需要的最大輸出扭矩Mmax，Pmax1＞N，選擇秦川機械研發的A2FM90液壓擺線馬達能夠滿足其設計要求。

3.3 液壓油泵的選型與校核計算

3.3.1 核計算液壓油泵主要參數的確定

液壓油泵最大工作壓力由負載的決定，根據下式確定液壓油泵的最大工作壓力。

式中：P —液壓油泵的實際工作壓力，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之間的壓力損失之和，0.5 MPa。

確定液壓油泵的流量qb，根據液壓擺線馬達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。

根據上述計算初步確定了液壓油泵的主要參數，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，最高轉速3050 r/min，最高工作壓力40 MPa。

液壓油泵實際輸出的最大轉速：

式中：nb—液壓油泵輸出的最大轉速，r/min；

3.3.2 液壓油泵校核計算

液壓油泵扭矩校核：

式中：Tmax2—液壓油泵的實際輸出的扭矩，N·m；

vb0—液壓油泵的排量，90mL/r。

液壓油泵功率校核：

式中：Pmax2—液壓油泵的實際輸出的功率，Kw。

通過以上分析可以得出，液壓油泵的實際輸出的扭矩（Tmax2） ＞液壓馬達輸出的扭矩（Tmax1），液壓油泵的實際輸出的功率（Pmax2）＞液壓擺線馬達驅動功率（Pmax1），故選定A4VTG90液壓油泵，滿足其工作需求。

4 相關結論

（1）整個液壓傳動系統設計從攪拌筒的負載開始計算，逐步計算出減速機、液壓馬達、液壓油泵的重要參數，并逐一進行校核；

（2）從整個傳動系統扭矩流程來看，發動機→液壓油泵（488.21 N·m）→液壓擺線馬達（451.43 N·m），扭矩是依次遞減的，能夠滿足系統各元件扭矩的匹配要求；

（3）從整個傳動系統功率流程來看，發動機→液壓油泵（98.36 Kw）→液壓擺線馬達（81.86Kw）→，功率是依次遞減的，能夠滿足系統各元件功率的匹配要求；

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

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

[2] 徐達.專用汽車工作裝置原理與設計(修訂版)[M].北京:北京理工大學出版社,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 文獻標識碼：A 文章編號：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中心。現從事汽車設計研發及技術管理工作。