小挖掘机参数计算

7与同类产品主要参数比较表4.5T级小型挖掘机国内外同类机型性能规格对照表生产商中国三一日本KOMATSU日本KOMATSU日本HITACHI美国CASE日本久保田奥地利诺森日本石川岛意大利FIATK.机型WY50PC45MRXPC40MR-2ZAXIS50UCX45U-50-350Z-345NXE45SR整机质量kg4800482047904790478047504.90047654800功率/转速kW/rpm29.4/240029.1/245029.4/235030.5/220027.2/220029.4/225028.2/240030.2/230027.2/2200标准斗容（范围）m30.160.160.14（0.1-0.17）0.140.16-0.180.18（0.09-0.18）行走速度km/h4.6/2.84.3/2.74.6/2.84.4/2.54.6/2.94.4/2.54.6/2.74.9/3.04.5/2.5平台回转速度rpm0~9.80～90～90～90～9.58.68.78.50～9.5接地比压kg/cm20.300.300.280.260.270.270.27爬坡能力°303030303030整机牵引力kN4145.542铲斗挖掘力（ISO）kN3636.834.037.333.8536.533.837.0斗杆推力（ISO）kN24.524.520.523.323.328.020.0发动机生产商YAMMARKOMATSUKOMATSUISUZUYAMMARKUBOTAYAMMARISUZUYAMMAR发动机型号4TNV884D88E-3HB4D88E-5CC-4LE24TNE82AV2203KA4TNV88CC-4LE24TNE88A-YB发动机型式直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷直喷，水冷活塞行程容积ltr2.1892.1892.1892.1792.1892.1972.1892.1792.189液压系统液压泵1变量泵+1定量泵2变量泵+1齿轮泵2变量泵+1齿轮泵1变量泵+1齿轮泵2变量泵+2齿轮泵1变量泵+1齿轮泵2变量+2齿2变量泵+1齿轮泵最大流量ltr/min110+1151×2+2851×2+32110+112×52.4110+2×57+532×52液压马达行走2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达2变量马达回转1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达1定量马达最大设定油压Mpa24.5262624.522.624.024.522.6油箱容量燃油箱ltr606065605050液压油箱ltr484855506348行走机构托轮数目（每边）111111支重轮数目（每边）554555工作范围(标准斗杆)最大挖掘高度mm532053205570515056505630532058505200最大卸载高度mm368036803860353040804000372041703680最大挖掘深度mm360036003500360036003560357036503600最大垂直挖掘深度mm287028702770285027002700最大挖掘范围mm587058705870580058605995590060005860地面最大挖掘范围mm575057505710567057205720推土铲尺寸（宽×高）mm1960×3551960×3551960×3552000×3851960×3451990×3601990×3801950×3701960×345提升最大高度mm430430430400360455390435360最大切土深度mm330330330365380375385420380整机尺寸整机全长mm532053205390533053005510525052905300整机全宽mm196019601960200019801960199019501960整机全高mm259025902625261026002600尾部回转半径mm1060/98010601060/9801000980990995980尾部突出履带外侧mm80/08080/00-101000轮间距mm194019402000196019701970轨距mm156015601560160015601560履带板宽度mm400400400400400400动臂回转角°左70/右50左70/右50左85/右50左60/右80左73/右58左65/右61左90/右50左73/右58偏移距离mm左600/右790左600/右790左630/右880左800/右800左825/右545行走体长度mm246024602520245024802480平台总宽度mm193019301835187018351835机密第2页2005年12月1总体参数计算1．1功率计算1．1．1发动机原始参数发动机型号：YANMAR4TNV88－SYY型式：4缸直列、水冷、4冲程、涡轮增压、空气中冷、电控燃油系统发动机功率/额定转速：29.4kW/2400rpm发动机最大扭矩：144N•m/1320rpm1．1．2液压泵参数液压主泵型号：PVK-2B-505-N-4191A主泵排量：50ml/rev主泵最大流量：110l/min主泵起调压力：12Mpa主泵输入功率：kW(W=110*12/（60*0.97）=22.7)主泵输入扭矩：N•m(Pq=159×12×50×0.001=95.4)伺服系统压力：3.9Mpa1．1．3功率储备系数、扭矩储备系数功率储备系数:K1=(29.4-22.7-2.5)/29.4=14.3%扭矩储备系统:K2=(144-95.4)/144=50%通过以上计算功率储备系数、扭矩储备系统均大于10%，发动机能够稳定地工作。1．2回转速度、回转力矩计算1．2．1回转机构原始数据：回转马达型号:PCL-200-18B-1S2-8486A回转马达排量:33.8ml/rev回转马达最大供油量:39l/min回转减速机速比:i118.4输出轴齿数/模数:14/7回转系统压力:21Mpa回转齿圈齿数:86终传动速比:i286/14=6.1431．2．2回转速度计算:回转马达转速(容积效率设定为0.96):n1=39/33.8×1000×0.94=1085rpm回转速度:n=211iin=1085/(18.4×6.143)=9.6rpm机密第3页2005年12月1．2．3回转力矩计算:马达输出转矩(机械效率设定为0.85):NmipvMg7.176714.3204.1885.02108.33201回转力矩NmMiMh10859143.67.176721．3行走性能计算1．3．1基本参数整机质量G=4800kg履带内阻力W=0.06G=2880N驱动轮节圆直径Dk=0.4158m驱动轮齿数Z=19轨链节距t0=135mm履带轮距L=1940mm履带轨距A=1560mm履带高度(不包括凸缘)h=536mm履带板宽B=400mm行走减速机速比i=47.53行走马达减速机型号:PHV-4B-60BP-1S-8502A马达最大供油量:50l/min行走马达排量(qmax/qmin)28.6/17.4ml/rev1．3．2驱动力矩、行走牵引力计算液压系统压力P=24.5MPa马达机构效率ηm1=95%马达容积效率ηv=98%行走机构机械效率ηm2=85%马达低速时输出扭矩Mmmax=159Pqmaxηm1=15924.528.60.00195%=105.84N.m马达高速时输出扭矩Mmmin=159Pqminηm2=15924.517.40.00195%=64.39N.m行走机构低速时输出扭矩Mgmax=Mmmaxiηm2=105.8447.5385%=4276N.m行走机构高速时输出扭矩Mgmin=Mmminiηm2=64.3947.5385%=2601.4N.m低速时行走牵引力Tmax=2Mgmax/(Dk/2)机密第4页2005年12月=24276/(0.4158/2)=41135.2N实际低速时行走牵引力Tmaxa=Tmax-W=41135.2-2880N=38255.2N高速时行走牵引力Tmin=2Mgmin/(Dk/2)=22941/(0.4158/2)=25073.6N实际高速时行走牵引力Tmina=Tmin-W=25073.6-2880=22193.6N1．3．3爬坡能力计算设爬坡能力为：60%爬坡角度：α=arctan(60%)=31°坡度阻力：W1=Gsinα=4800×9.8×sin(31°)=24227.4N滚动阻力系数：f=0.12滚动阻力W2=Gfcosα=4800×9.8×0.12×cos(31°)=4838.5N爬坡阻力W坡=W1+W2=24227.4+4838.5=29065N因为最大牵引力Tmaxa=38255.2W坡所以有60%的爬坡能力,由于受发动机油底壳的限制，本机爬坡能力为30°。1．3．4原地转弯能力计算W=W运行阻力+W转弯阻力W运行阻力=（G/2）*KK=0.12W转弯阻力=（β×μ1×G×L）/（4×A）式中：W转弯—原地转弯阻力β—转弯时履带板侧边刮土的附加阻力系数，β=1.15μ1—履带与地面的摩擦系数，μ1=0.5~0.6取0.6L—轴距A—轨距则W转弯=(1.15×0.6×4800×1940)×9.8/(4×1560)=10091NW=10091+2822.4=12913.4NTmaxa=38255.2W转弯所以能实现原地转弯1．3．4行驶速度计算行走马达减速机型号：PHV-4B-60BP-1S-8502A主要参数：最大输出扭矩：5301NM最高输出速度：36.8/60.5rpm速比(ratio)：I=47.53机密第5页2005年12月马达大排量(Vgmax)：qmax=28.6cc/r马达小排量(Vgmin)：qmin=17.4cc/r马达最高输出转速（Max.Outputspeed）：2874rpm过载溢流阀压力设定：P=25.0Mpa停车制动：静摩擦扭矩（Staticfrictiontorque）：87.3NM释放压力（Releasepressure）：最小（Min）:15bar，最大（Max）:300bar1．3．4．1高速行驶计算高速行驶时马达转速Nmmax1=Q×ηv/qmin=50×0.98/(17.4×0.001)=2816rpm高速行驶时减速机转速Ngmax1=Nmmax1/i=2816/47.53=59.25rpm高速行驶速度V1=60×Ngmax1×π×Dk×0.001=60×59.25×3.14159×0.4158×0.001=4.6km/h1．3．4．2低速行驶计算低速行驶时马达转速Nmmax2=Q×ηv/qmax=50×0.98/(28.6×0.001)=1713.3rpm低速行驶时减速箱转速Ngmax2=Nmmax2/i=1713.3/47.53=36.05rpm低速行驶速度V2=60×Ngmax2×π×Dk×0.001=60×36.05×3.14159×0.4158×0.001=2.8km/h注：本计算以NACHI系统机构参数为依据，具体参看液压参数对比表。1．3．5接地比压计算接地比压p=)35.0(2hLBG=4800/[2×40×（194+0.35×53.6）]=0.28kgf/cm²1．4挖掘力计算1．4．1铲斗挖掘力计算铲斗油缸缸筒直径：D铲斗=0.075m液压系统最高压力：PC=28MPa铲斗油缸推力：Fb=πD²PC/4=3.14×0.075²×28×106/4=123.64kN机密第6页2005年12月铲斗最大挖掘力：POD=3231lrrrFb=123.64×(330×228.98)/(297.55×861.6)=36.4