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研发人员浅谈路面铣刨机发动机功率确定

研发人员浅谈路面铣刨机发动机功率确定

DATE:2013/6/13  FROM:凯雷

  各种设备的动力离不开发动机的驱动,如何确定动力的大小,是机械设备的核心所在。对于工程机械的技术性能在很大的程度上取决于发动机装置的类型、特性和技术水平。所以对于工程机械用发动机来说,除了提高其动力性能、经济性、可靠性、延长使用寿命,降低燃油、机油消耗等特殊要求外,发动机的低噪音和低废气污染也必须予以重视。围绕着发动机的选型;合理的冷却器系统配置;进、排气系统等工作,在此浅谈一下自己的设计体会。以路面铣刨机为例进行说明。
1:路面铣刨机发动机功率的确定
  对于路面铣刨机来说,发动机功率的确定有许多成熟的经验和计算的方法,但对于最终发动机功率的确定,采用的是计算与类比相结合,借鉴国外同类设备成熟的技术经验,完成路面铣刨机生产的全过程。路面铣刨机行走采用的是履带行走结构。由于履带接地面积大、接地比压小、抓地能力强,又比轮胎式行走装置的附着牵引能力和通过性能都好得多,所以在初步确定发动机功率之时,需要对路面铣刨机所需要的全部功率加以确定,计算出履带行走机构消耗的功率、铣刨装置所消耗的功率、物料被抛掷所消耗的功率。
1.1履带行走机构的功率确定
(1)履带行走机构的牵引力计算
  F = Ff +Fw + Fi
  式中:F为履带行走机构的牵引力/N;Ff 为履带行走机构的滚动阻力/N(此阻力主要与设备的重量成正比,同时与土质性质及行走速度有关);Fw 为履带行走机构的空气阻力/N(此阻力考虑履带式机械迎风面积较小,行使速度低,应而可忽略不计);Fi 为履带行走机构上坡(下坡)的坡道阻力/N(此阻力与坡道的大小及设备的重量有关)。
(2)履带行走机构所消耗的功率P1(W)
  P1=F V/η1η2
  式中: V 为履带行走机构的行驶速度/(m/s);η1为履带行走机构的机械效率;η2为自发动机到行走装置驱动轮的传动机械效率。
1.2铣刨装置所消耗的功率P2(W)
  P2=F1 b h h 1z n
  式中:F1为土质的切削阻力/Pa(与土质有关); b为铣浆的宽度/m; h为铣刨深度/m;h1为切削土质厚度/m;z为铣刨筒上的铣浆数;n为铣刨筒的转速/(r/s)。
1.3铣刨物料被抛掷所消耗功率P3(W)
  P3=k B h Vp Vo2ρ/2
  式中:k为抛掷系数(与铣浆的宽窄有关); B为铣刨筒铣削宽度/m;h为铣刨深度/m;Vp为履带运行工作速度/(m/s);Vo为铣浆端的圆周速度/(m/s);ρ为物料的密度/(kg/m3)。
1.4发动机的功率计算P∑max(W)
经过上述的基本运算可得:
  P∑max= P1+ P2+ P3+ P其它所需功率
  式中:P∑max为驱动各机构所需的功率之和/W; P为其它所需功率为油泵及动力输出轴等同时工作所需的功率/W。
  发动机的所需功率: Pg=P∑max.kz,式中kz为储备系数,对于柴油发动机kz=1.17~1.25。根据Pg值,从发动机厂家的产品样本中,选取最经济、最环保的满足路面铣刨机要求的以额定功率、曲轴转速、质量和燃油消耗为主要技术指标的发动机。但应注意此时发动机额定功率应大于或等于Pg值。通过计算、类比和借鉴,路面铣刨机最终确定美国原装康明斯环保型电控柴油发动机QSX15-600,此发动机符合美国环保署(EPA)TierⅡ排放标准。

 

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