液压驱动车辆计算实例

算例简介：一辆由柴油机驱动的搬运车，由柴油机带动液压泵，再由液压泵带动液压马达。

由液压马达的输出扭矩驱动车辆行驶。

本计算实例是根据已知的配置，计算该配置所能提供的扭矩，该值可用来检验车辆的爬坡能力。

已知条件：
基本参数：重量：11t；速度：10km/h；轴距：5.5m；轮径：675mm；坡度3度；减速比：1:6.5。

液压参数：柴油机额定功率为31.1 kW，转速为2400 r/min，扭矩为160 N⋅m；液压泵的额定压力为21.6 MPa，转速为2600 r/min，排量为27.5⨯2 mL/r。

液压马达的额定压力35 MPa，排量为45 mL/r。

一、设计所需扭矩
1 车辆受到的斜坡阻力为：
Fi=mgsinα=1.1*104*10*pi/60=575.66N
(重力加速度近似取10；小坡度取sinx=x)
2 车辆受到的摩擦阻力Ff=μmgcosα=μ*1.1*104*10*0.998=10984μ
滚动摩擦系数暂时按照0.1计算，则Ff=1098.4N
3 车辆风阻Fw=CdAV2/21.15=0.8*5*100/21.15=20N(近似)
4 车辆所需转矩
M=(Fi+Ff+Fw)R/iη=(575.66+1098.4+20)*0.3375/6.5*0.9=97.7Nm (传动效率取0.9，一般路面)
砂石等特殊路面可能导致滚动摩擦系数增加，转矩可能增加到150~200Nm 二、液压提供扭矩计算
计算假设：这里假设液压泵机械效率ηmp= 0.95，容积效率ηVp= 0.9；液压马达机械效率ηmM= 0.95，容积效率ηVM= 0.9。

1.当液压泵只有一个泵供油时：
（1）液压泵输出流量：
p 11Vp q V n η=/1000
式中q p ——液压泵输出流量，L/min ；
V 1——液压泵排量，mL/r ，V 1=V =27.5mL/r ；
n 1——液压泵转速，r/min ，n 1=2400r/min ；
ηVp ——液压泵的容积效率，ηVp =0.9。

将参数代入上式，得到液压泵的实际输出流量q p =59.4 L/min 。

（2）液压马达转速：
p VM
11Vp VM 222q V n n V V ηηη==
式中n 2——液压马达转速，r/min ；
q p ——液压泵输出流量，L/min ，q p =59.4 L/min ； V 2——液压马达排量，mL/r ，V 2=45mL/r ；
ηVM ——液压马达的容积效率，ηVM =0.9。

将参数代入上式，得到液压马达转速n 2=1188 r/min 。

（3）站台车最大速度：
22π60
==1000n r v r i ω⨯⨯轮轮车
式中v 车——站台车的最大速度，km/h ；
ω——液压马达角速度，rad/min ；
r 轮——车轮半径，m ；
i ——减速比，i =6；
n 2——液压马达转速，r/min ，n 2=1188 r/min 。

（4）液压马达输出功率：
不计管路功率损失，马达输出功率：
p 11Vp mM VM
M op M p p mM VM 601000p V n P P p q ηηηηηη⋅⋅⋅=⋅=⋅⋅⋅=⨯
式中P M ——液压马达输出功率，kW ；
P op ——液压泵的输出功率，kW ；
p p ——液压泵的工作压力，MPa ，p p =21.6MPa ； ηmM ——液压马达机械效率，ηmM =0.9。

将参数代入上式，得到液压马达输出功率P M =18.28kW 。

（5）液压马达输出转矩：
M
M 2
60=10002πP P T n ω=⨯ 式中P M ——液压马达输出功率，kW ，P M =18.28 kW ；
ω——液压马达角速度，rad/min ；
n 2——液压马达转速，r/min ，n 2=1188r/min ； T ——液压马达输出扭矩，N ⋅m ；
将参数代入上式，得到液压马达扭矩T =146.94 N ⋅m 。

2.当液压泵有两个泵供油时：
（1）液压泵输出流量：
p 11Vp q V n η=/1000
式中q p ——液压泵输出流量，L/min ；
V 1——液压泵排量，mL/r ，V 1=2V =27.5×2=55mL/r ； n 1——液压泵转速，r/min ，n 1=2400r/min ；
ηVp ——液压泵的容积效率，ηVp =0.9。

将参数代入上式，得到液压泵的实际输出流量q p =118.8L/min 。

（2）液压马达转速：
p VM
11Vp VM 222q V n n V V ηηη==
式中n 2——液压马达转速，r/min ；
q p ——液压泵输出流量，L/min ，q p =118.8L/min ； V 2——液压马达排量，mL/r ，V 2=45mL/r ；
ηVM ——液压马达的容积效率，ηVM =0.9。

将参数代入上式，得到液压马达转速n 2=2376 r/min 。

（3）站台车最大速度：
22π60
==1000n r v r i ω⨯⨯轮轮车
式中v 车——站台车的最大速度，km/h ；
ω——液压马达角速度，rad/min ；
r 轮——车轮半径，m ；
i ——减速比，i=6；
n 2——液压马达转速，r/min ，n 2=2376 r/min 。

（4）液压马达输出功率：
不计管路功率损失，马达输出功率：
p 11Vp mM VM
M op M p p mM VM 601000p V n P P p q ηηηηηη⋅⋅⋅=⋅=⋅⋅⋅=⨯
式中P M ——液压马达输出功率，kW ；
P op ——液压泵的输出功率，kW ；
p p ——液压泵的工作压力，MPa ，p p =21.6MPa ； ηmM ——液压马达机械效率，ηmM =0.9。

将参数代入上式，得到液压马达输出功率P M =36.56kW 。

（5）液压马达输出转矩：
M
M 2
60=10002πP P T n ω=⨯ 式中P M ——液压马达输出功率，kW ，P M =36.56kW ；
ω——液压马达角速度，rad/min ；
n 2——液压马达转速，r/min ，n 2=2376r/min ； T ——液压马达输出扭矩，N ⋅m ；
将参数代入上式，得到液压马达扭矩T =146.94 N ⋅m 。

经计算，在特殊路面扭矩值未达到要求。