YZJ10C压路机计算.docx
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YZJ10C压路机计算
一、YZJ10C型振动压路机液压系统设计计算
一·驱动液压系统设计计算
【1】总体计算确定的参数
系统压力P0=35MPa
驱动桥的总传动比iFD=24.25
变速箱传动比
iI=3.699iII=2.025iIII=1.0
【2】驱动马达最大排量的确定
1．后轮行驶时所能产生的最大牵引力
F=mW
m：
后轮轮胎与土的最大附着系数，取m=0.7
W：
后轮驱动轴上分配质量产生的载荷，W=5．36×104（N）
F=0.7×5．36×104=3.752×104（N）
2．作用于后轮上相应扭矩
M=F·r
式中：
r---动力半径（cm）,轮胎由表查出，r=0．656
3．马达输出扭矩
MM=M/（iFD··h）
h：
后轮驱动机械效率，取h=0.85
4．驱动马达排量
q=628F·r/（iFD·iI·h·P0·hM）
hM：
马达机械效率，取hM=0.99
q=628×3.752×104×0.656/（24.25×3.699×35×0.9×0.99）
=55.2cm3/r
根据上述计算，选择SAUER---SUNDSTRAND公司生产的SMF21型马达
标准qm=51.6cm3/r
【3】计算马达转速（r/min）
nm=60Vmax·iFD·iIII/（2·r）
Vmax---压路机最大前进和后退速度（）
nm=60×24/（3.6×6.28×0.656）×1×24.25=2355r/min
【4】根据标准qm计算系统流量Q（m3/s）
Q=nmqm/60v
=51.6×2355×10-6/（60×0.95）
=0.00213m3/s
【5】计算泵的排量（m3/r）
qpmax=60Q/（ne·ipd·pv）
式中：
ne----发动机额定转速r/min
ipd---分动箱传动比
pv----泵的容积效率,取pv=0.99
qpmax=60×2.13×10-3/（2400×0.978×0.99）
=54.9×10-6m3/r
取qpmax=51.6ml/r,为SAUER--SUNDSTRAND公司生产的SP21型泵
选其生产的SMF21型马达Q=n·q=2400×51.6×10-3=123.8L/min
【6】计算折算到发动机的最大功率H
H=P1Q/（pv·pm·pd）×103
式中：
pm---泵的机械效率，取0.94
pd---分动箱的机械效率，取0.97--0.98
H=35×123.8×103/（60×0.94×0.98）
=78.4kw
【7】验算最大的压路机行驶速度Vmax（m/s）
Vmax=2r·Q/（qm·ifd·igear）
=6.28×656×123.8/（51.6×24.25×60）
=6.79m/s
二、液压振动系统的设计计算
1.液压振动系统主要是在总体参数计算确定的基础上，根据拟定的液压系统图，选择泵和马达.
总体计算确定的参数应有：
振动功率Nv=3.65Mg/1000=3.65×5.02×103/1000=18.3kw
开式系统：
额定工作压力P1=120bar,回油背压P2=10bar,
压力差P=P1-P2=110bar.
2.设计计算过程：
【1】计算马达排量qm（ml/r）
qm=Nv·mv．mm/（P·f）
由马达样本查得mv=0.99,mm=0.94
则qm=18.3×0.99×0.94（110×30）×10=51.57ml/r
【2】重新计算P=18.3×0.94×0.99/（62.7×30）
=90.5bar
考虑实际情况，取P2=20bar
P1=P+P2
=90.5+20
=110.5bar
【3】马达转速
nm=60f=1800rpm
由上面确定参数选择美国commericalHydraulic液压马达，型号为M51A型.
【4】计算系统流量Q（l/min）
Q=60fqm×10-3/mv
=60×30×62.7/0.99
=114l/min
【5】计算泵排量qp
qp=Q×1000/（ne·ipd·pv）
=114×1000/（2400×0.978×0.99）
=49.1ml/r
选qp=48.5ml/r
np=ne·ipd=2400×0.978
=2347rpm
选择commerical公司P31D型液压泵.
np=2400rpm
【6】计算折算到发动机上的振动功率H（kw）
H=P1Q/（600pm·pv·mm·pd·mv）
=110.5×114/（600×0.94×0.98×0.940.978×0.99）
25kw
【7】总效率：
=pm·pv·mm·pd·mv
=0.838
【8】由系统的压力P1和流量Q选择相应的参数和结构型式.
三、转向系统设计计算
（一）操纵系统的计算
【1】操纵力的计算：
操纵力主要由全液压转向器转动力矩M来定．
M＝F·ｄ（Nｍ）
F：
操纵力
d：
方向盘直径 ｄ＝０．３７５ｍ
M：
转向器转动力矩．取M=5Nｍ
F=M/d=5/0.375=13.3N
【2】转向阻力矩计算
轮胎23.1宽度23.1×25.4=586mm
载荷分布：
前桥：
5020Kg
后桥：
5470Kg
阻力矩M阻=fG×（a2+k2）1/2
=8600Nm
f:
轮胎组合摩擦系数，取f=o.2
G:
桥的载荷重量，5470Kg
（a2+k2）1/2:
转动力臂
k2=b2/8（b=0.586m）
k=0.207
a=0.5×C（C为轮距）
C=1.55ma=0.775m
【3】转向时间计算
交叉连接油缸的容积V
V=0.785（2D2-d2）·S=2865cm3
D:
缸筒直径：
D=9cm
d:
活塞杆直径：
d=4cm
S:
油缸行程S=25cm.
转向时间计算：
t=V/Q
Q:
流进油缸的流量
当发动机转速为650转/分时，转向时间：
t650=2865×60/（100×650×0.1614×0.93）
=17秒
当发动机转速为2400转/分，转向时间
t2400=2865×60/（100×2400×0.1614×0.93）
=4.70秒
（二）转向液压系统的计算
1.油泵参数
转向与振动泵选用美国commerical公司的P31D－578BI0G15-25RBAB5-1型双联泵
【1】油泵的实际流量Q
Q=nq·=2400×0.01614×0.98
=36.02l/min
n:
油泵转速 ｎ＝２４００ｒｐｍ
q1:
公称排量：
q=0.01614l/r
:
容积效率：
=0.98
Q：
转向泵流量
【2】油泵的驱动功率（不计振动泵）
Nmax=Pmax·Q/（612·）
=140×36.02/（612×0.92）
=9KW
【3】油泵轴的扭矩M
M=974·N/n=322Nm
【4】油泵油口流量V
V=21.22Q/d2
Q:
过泵口流量，取Q=34l/min
d:
泵口直径
进油口流速：
V=21.22×34/31.752
=0.72m/s
出油口流速：
V=21.22×34/19.052
=1.99m/s
对振动泵：
进油口：
V=21.22×114/31.752=2.40m/s
出油口：
V=21.22×114/25.42=3.75m/s
2·转向缸的计算
【1】转向油缸的往复推力：
F1=0.785D2（P1-P0）+d2P0·m大腔进油
F2=0.785D2（P1-P0）-d2P1·m小腔进油
F1:
大腔产生的推力（kgf）
F2:
小腔产生的推力（kgf）
P1:
进油口压力（kgf/cm）,P1max=140bar
P0:
回油口压力（kgf/cm），P0max=5bar
D:
缸筒直径，D=9
d:
活塞杆直径，d=4cm
m:
液压缸的机械效率取m=0.98
F1max=0.78592（140-5）+42×5×0.98
=8720kgf
F2max=0.78592（140-5）-42×140×0.98
=6689kgf
【2】转向油缸伸缩长度与力臂长度计算
R=（OD2+BD2）1/2=（6402+2252）1/2
=661.4mm
H=（AC2+CO2）1/2=（182+1952）1/2
=196mm
l右=（H2+R2-2HRCOS）1/2
r右=OE=R·HSIN右/l右
0=（AC/OC）=tg-1（195/18）=84.730
0=tg-1（BD/OD）
=tg-1（225/622）=19.890
转向油缸最小安装距=520mm
转向油缸最大安装距=770mm
转向
转角Q
=（180o-o-o）Q
COS
SIN
l右
r右
l右
r左
38o
37.4o
0.7954
0.6073
520
151.3
760
156.5
左
35o
40.4o
0.7615
0.6481
527
159.3
752
161.5
30o
45.4o
0.7022
0.7120
543
170.2
738
169.2
25o
50.4o
0.6374
0.7705
559
179.2
723
176.3
转
20o
55.4o
0.5678
0.8231
573
186.1
707
182.4
15o
60.4o
0.4939
0.8695
589
191.3
691
187.5
10o
65.4o
0.4147
0.9092
607
194.1
674
191.6
5o
70.4o
0.3355
0.9421
623
195.9
657
194.4
0o
75.4o
0.2521
0.9677
640
196.0
640
196.0
5o
80.4o
0.1668
0.9860
659
194.4
623
195.9
右
10o
85.4o
0.0802
0.9968
679
191.6
607
194.1
15o
90.4o
-0.0070
0.9999
695
187.5
589
191.3
20o
95.4o
-0.0941
0.9956
707
182.4
573
186.1
转
25o
100.4o
-0.1805
0.9836
728
176.3
557
179.2
30o
105.4o
-0.2656
0.9641
745
169.2
542
170.2
35o
110.4o
-0.3486
0.9373
758
161.5
527
159.3
38o
113.4o
-0.3971
0.9178
770
156.5
520
151.3
转向油缸行程=770-520=250mm
转向油缸往复速度最大平均
V=240/4.7=51.5mm/s
rmax=241.1mm
力臂变化曲线
【3】转向油缸产生的最大转向力矩M
M=F1·r右+F2r左（kgf.m）
从一极限位置至另一极限位置的最大转向力矩（右380~左380）
38o
35o
30o
25o
20o
15o
10o
5o
0o
5o
10o
15o
20o
25o
30o
35o
38o
2366
2469
2616
2742
2843
2922
2974
3009
3020
3006
2969
2915
2835
2736
2614
2474
2377
【4】转向缸缸筒壁厚计算
按薄壁缸筒计算按缸筒三向应力
由第二强度理论计算
=D/2（（（+0.4Pp）/（-1.3Pp））1/2-1）
:
缸筒壁厚（cm）
D:
缸筒内径（cm）.D=9cm
:
许用应力
Pp:
液压缸的最大工作压力；Pp=160bar
=B/n=800kgf/cm2
B:
缸筒材料的抗拉强度极限，对20钢B=4000kgf/cm2
n:
安全系数，取n=5
代入式中
=4.5（（800+0.4×160）/（800-1.3×160）1/2-1）
=0.93cm
取=0.9cm
【5】转向缸的稳定性计算
转向缸的稳定条件为
F=Fk/nk
F:
活塞杆的最大推力
F=P1·A1-P2·A2=140×92-10×（92-42）×0.785
=8391Kgf
Fk:
转向缸稳定临界力
nk:
纵向弯曲安全系数，一般取nk=2--4
=l/i
:
活塞杆计算柔度
：
长度折算系数，对两端球绞=1
l:
活塞杆计算长度，l=77cm
i:
活塞杆横断回转半径，对圆断面i=d/4
=1×77×4/4=77
用欧拉公式
Pk2EJ1/（l）2
E:
弹性系数，对45钢取E=2.1×106kgf/cm2
J1:
活塞杆横断的最小惯性矩.J1=d4/64
代入计算：
Fk=3.142×2.1×106×3.14×44/（1×772×64）
=43862kg
将F、Fk、nk代入计算式
Fk/F=45622/8391=5.44>2--4
所以转向缸稳定性满足要求
【6】活塞杆强度验算
判别最大挠度点位置的x值
x=1.57（EJ1/F）1/2=2280（J1/F）1/2
=88.2cm
当l/a>5且xl1时，转向缸的初始挠度值0
0=（1+2）l1l2/（2al）+Gl1l2·COS/（2Fl）（cm）
1:
活塞杆与导向套的配合间隙，1=0.0089cm
2:
活塞与缸筒内壁的配合间隙，2=0.0202cm
l1:
活塞杆头部销轴孔至导向中心A的距离，l1=34.4cm
l2:
缸底尾部销轴孔至导向中心A的距离，l2=42.6cm
l:
转向缸最大安装距，l=77cm
a:
活塞杆全部外伸时，导向套滑动面前端至活塞滑动面后端的距离，a=6.3cm
F:
转向缸最大推力：
F=8391kgf
G:
转向缸自重，G=34kgf
:
油缸轴线与水平面的交角=0
0=（0.0089+0.0202）×34.4×42.6/（6.3×77）
+34×34.4×42.6/（2×8391×77）
=0.124cm
活塞杆在偏心载荷作用下的合成应力
=F/A+F0/W
A活塞杆断面积A=12.56cm2
W：
活塞杆断面模数，W=d3/32=6.28cm3
=8391/12.56+8391×0.124/6.28=835kgf/cm2
对调质45钢s=3600kgf/cm2,安全系数为
n=s/=3600/835=4.3>1.4
所以活塞杆强度满足要求
【7】转向缸缸筒和缸头焊缝计算
焊缝应力
=F/0.785·（D12—d12）·=506kgf/cm2
F:
大腔产生的推力，F=140×D2/4=8902kgf
D1:
油缸外径，D1=10.8cm
d1:
焊缝底径，d1=9.2cm
D:
缸筒内径，D=9cm
:
焊接效率，取=0.7
安全系数n=b/=4000/506=7.9>2--4
焊缝强度符合要求
【8】活塞与活塞杆螺纹联接计算
螺纹处的拉应力：
=KF/（0.785d22）
=1.4×7143.5/（0.785×2.822）
=1602kgf/cm2
螺纹处的剪应力
=K1KFd0（0.2d23）=0.12×1.4×7143.5×3/（0.2×2.823）
803kgf/cm2
合成应力
n=（2+32）1/2=2122kgf/cm2
许用应力=s/n=5500/1.4=3929kgf/cm2
n<安全
F:
小腔产生的拉力，F=7143.5kgf
d2:
螺纹内径，d2=d0-1.224t=2.82cm
d0:
螺纹直径，d0=3.0cm
k:
拧紧螺纹系数取k=1.4
s:
螺钉材料的屈服强度，对Cr取s5500kgf/cm2
n:
安全系数取n=1.4
k1:
螺纹连接摩擦系数，取k1=0.12
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