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1、搅拌车设计计算书全解混凝土搅拌运输车设计计算书湖北汇合专用汽车有限公司二一四年五月二十日混凝土搅拌运输车设计计算书一.上车的设计计算。1.搅拌筒几何容积的确定根据中机函2015 7号文件关于规范混凝土搅拌运输车公告管理要求的通知中第1条1、2、3款要求：1）混凝土搅拌运输车应符合下表规定:车型最大总质量（kg）搅拌筒搅动容量（m3）搅拌筒几何容量（m3）二轴混凝土搅拌运输车w16000 aW4w 7.72） 混凝土搅拌运输车的搅拌筒填充率应不小于 51.5 % （填充率定义:搅拌筒搅动容量与几何容量之比，用百分比表示 ）。3） 混凝土搅拌运输车的搅动容量应符合下式要求：搅动容量w载质量（kg

2、） /混凝土密度（kg/m3 ） X110% 注：混凝土密度采用 GB/T 26408-2011 混凝土搅拌运输车推荐的2400kg/m3 。根据上述要求：HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车搅拌筒几何容积 搅拌容积（搅拌容积二载质量（kg） /混凝土密度（kg/m3 ）应满 足如下要求：Vd/ V j 0.515V 51.5%V V j=3.5*1.1/7.45*100%=51.67% 结论：综上所述，HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车搅拌筒的设计符合 国标要求。3传动系统的计算选择3.1设计输入参数根据客户意见或产品改进计划提出产品的性能要求 HH5142GBJ型混凝土搅拌运输车驱动系统

3、需要满足下表所示设计输入参数要求。表3.1 3.5方搅拌车驱动系统输入参数参数名称参数符号单位数值备注搅拌装载方量Vm 33.5搅拌桶最咼转速n jR/mi n14发动机最咼转速n mR/mi n2500发动机额疋转速n eR/mi n1900混凝土密度p iKg/m 32.45*10 33.2搅拌车工作状况如图3.1所示：01阶段：搅拌筒加料工况；12阶段：搅拌筒运料工况；23阶段：搅拌筒卸料工况；34阶段：搅拌筒空筒返回工况;搅拌简軀动独題N.图3.1搅拌筒工况载荷曲线由图可见，搅拌筒在卸料初始阶段，搅拌筒所需驱动扭矩最大，搅拌筒 液压系统设计时以满足此阶段超载时所需的驱动力来设计。3.2

4、参数计算321最大阻力矩的确定在超载且搅拌筒处于最高转速的工况时， 搅拌筒所受的阻力矩为最大阻力矩，目前工程计算阻力矩 Mj主要有两种方法：(1 )经验公式Mjs=2764.64+5336.36V (3-1)式中V-搅拌筒混凝土装载方量。Vj=V( (T j+1 ) (3-2 )式中，T j-搅拌筒超载量，取10% ；将式中(2-2 )代入式(2-1 )，得到式：Mjs=2764.64+5336.36V( t j+1) (3-3)此公式来源混凝土搅拌输送车搅拌筒驱动阻力矩和驱动功率的计 算，公式推导数据来源陕西中大机械集团有限责任公司所提供实验数 据，计算得到值为为稳定状态的 1.21.4 倍

5、，并已考虑长时间行驶后(混凝土沉淀)搅拌筒启动时的峰值。 现以 Ks=0.8 的系数对公式( 3-3 ) 进行修正，得式( 3-4 )：Mj=KsMjs=2212+4269Vj (3-4 )式中 Vj- 搅拌筒超载混凝土装载方量。Vj=V( (T j+1 ) (3-5 )式中T j搅拌筒超载量；将式( 3-5 )代入( 3-4 )，得到式：Mj=2212+4269V( T j+1 ) ( 3-6 )将 V=3.5 带入式( 3-6) ，计算得到 Mj=18647.65N.M 。3.2.2 搅拌筒最大驱动功率的确定 最高转速超载工况搅拌功率 :Pjm=2 n X n jMj/60/1000 (3

6、-7 )计算得到 Pjm=27.33KW3.3 设计选型设计思路： 如图 3.2 所示，搅拌筒必须满足扭矩和转速要求。 其中液压 马达输出扭矩并经减速机放大满足搅拌筒输出扭矩要求； 液压油泵输出 流量驱动减速机， 经减速机满足搅拌筒输出转速要求， 其中减速机起转 速、扭矩传递作用。液压马达输出扭矩的关键参数为压力和排量；而液 压油泵输出的关键参数为输入转速和排量。液压马达参数设计时， 先预 取发动机 PTO 口最大稳定转速，然后计算液压油泵最大排量，选型后 验证发动机 PTO 口最大稳定转速。搅拌筒转速1 1 1舷机 艇机褴由泵1 1厂 1压力(排量Ra转速1 扌幢J 1图3.2设计思路3.3

7、.1减速机的选取选择减速机型号 HL4F-B/P2300 , i=103，最大扭矩2400N.M满足搅拌筒扭矩传递要求。3.3.2液压马达的选取初选系统最大工作压力差 Pm=30MP 。马达最大输出转速n m为：n m= n ji (3-8)计算得到 n m=14*103=1442r/min 。马达最大输出扭矩 Mm二Mj/I (3-9 )计算得到 Mm=18647.65/103=181.05N.M 。则马达计算排量 Vm=2 n Mm/ ( P* n mm ) ( 3-10 )式中n mm-液压马达机械效率，取值 0.95。计算得到 Vm=6.28*181.05/ (30*0.95 ) =3

8、9.89ml/r 。选择海特克马达 HAA2FM45 ，排量为 Vm=45ml/r ，最高工作转 速 3200r/min ， 40MPa 压差作用下输出扭矩 258N.M 。海特克马达HAA2FM45马达最大工作压力 Pm校核： Pm=2 n Mm/ (Vm* n mm ) ( 3-11 )计算得到厶 Pm=6.28*181.05/ (45*0.95 ) =26.59Pa 。查液压马达 HAA2FM45 样本手册， 额度输出扭矩为 258N.m 。所 选用液压马达能满足减速机驱动力设计要求。3.3.3 液压泵的选取选择海特克油泵 HP2VC45HW ，确定 ,液压泵的最大工作压力差 Pp Pm

9、+dp (3-12 )其中 Pm为液压马达的最大工作压力差，为 30MPa , dp为油泵与马达之间的压力损失，取 0.5MPa。计算的到 Pp30.5MPa。液压泵的流量按液压马达的最大输入流量和泄露量来确定， 液压泵 的最大流量 Qp 为：Qp Qm/ n pv (3-13 )计算得到 Qm=1442*45/ (1000*0.95 ) =68.31L/min 。代入式(3-13 )中得到 Qp 68.31 L/min /0.95=71.91 L/min 。从而可得到油泵排量 Vp Qp/ n v (3-14)式中 n v- 为发动机在液压系统最大载荷时的最高稳定速度，查 发动机万有特性曲线

10、，取值 2100r/min ，此转速发动机最大扭矩 1090N.M 。计算得到 71.91 L/min *1000 ml / L /2100 r/min 34.24ml/r 。选择海特克HP2VC45HW 变量柱塞泵，高压溢流阀设定压力40MPa , 最高工作转速3600r/min ，排量Vp=45ml/r 。当发动机转速为 2100r/mi n 时，油泵流量满足搅拌筒 14r/mi n 的最高转速需求。力士乐变量柱塞泵最大输入扭矩为：Mp=Vp Pp/2 n n pm (3-15 )式中n pm为柱塞泵机械效率，取值 0.92 。计算得到 Mp=45*30.5 (2*3.14*0.92 )

11、=237.56N.m 。3.4校核验算3.4.1减速机输出轴校核出于主轴轴承最大承压能力限制， 由PMP减速机样本可以得到：HL4F-B/P2300 减速机径向最大承受载荷为： Frad=75KN,则设计方案中:满载时 P=9.96*9.8=97.61KN,a =13.5 b仁910.5mm b2=2124.5mmF3=P/ (1+b2b1 ) cos a (3-16 )计算 F3=30.25 KNF1=P-F3cos( a )=97.61-30.25*cos13.5. =68.03KN(3-17 ) F2=F3sin(a)=30.25*sin13.5 =12.35KN ( 3-18 )Fra

12、d=F1sin( a )+F2cos( a )=Psin( a )=97.61*sin13.5 =39.85KNV 75KN (3-19 )Fax=F1cos( a)-F2sin( a)=Pcos( a )-F3=97.61*cos13.5 -30.25=20.38KNV 24KN。 (3-20 )通过校核得知，HL4F-B/P2300减速机满足搅拌筒工况设计要求。3.4.2发动机PTO输出验算当负载力矩大小相同时， 液压系统马达排量小则系统压力大， 对发动机输出扭矩的要求也大，以下将验算发动机PTO 口输出扭 矩要求。发动机PTO口最大输出扭矩 Mb。为：Mbo= Mp / n eo (3-

13、21 ) 式中n eo为传动轴机械效率，取值 0.92； 计算得到 MBO =526.35/0.92=572.11N.M。发动机在PTO最大扭矩为572.11N.M时，能稳定输出2100r/min 的转速。发动机PTO输出功率验算： 最大负载时，液压泵输入功率 Ppi 为：式中n p为液压泵总效率，取值 0.9计算得到 Ppi=45*0.95*2100*30/ (60*0.9)=49.88KW。 最大负载时，要求发动机输入功率 Pei 为：Pei=Ppi/n eo (3-23 )计算的到 Pei=49.88/0.92=54.21KW。玉柴130匹马力发动机额定功率 94.89KW能满足搅拌筒旋 转最大功率需求。3.5 总结通过对搅拌筒负载分析计算， 得到超载搅拌筒最高转速时，3.4方搅拌车搅拌筒阻力矩为 18647.65N.M。设计选型HL4F-B/P2300 减速机，其设计最大输出扭矩 24000NM,能满足 系统扭矩传递要求， 通过计算校核， 得到减速机输出轴满足搅拌 筒满载时轴向、径向载荷要求。设计选型 海特克油泵 HP2VC45HW 、海特克马达 HAA2FM45 ， 其最大输出扭矩分别为237.56和258NM，能满足最大负载扭矩 181.05NM 的驱动能力要求。