专用液压驱动链锯马达参数设计计算

　　采伐联合作业机能够集约化完成伐木、打枝、造材、截梢、归堆等多项自动化作业，可满足生态性采伐要求。专用液压驱动链锯的研究是为进一步自主研发适合我国国情，满足林业发展需要的伐区作业联合机做好必要的技术储备。液力驱动链锯装置是采伐联合机的关键执行部件，而液压驱动链锯马达是该装置的核心部分。因此，对专用液压驱动链锯马达技术性能参数进行设计计算是保证该装置工作性能可靠的基础。

　　1 专用液压驱动链锯马达主要参数设计

　　在明确采伐联合作业机工作要求的情况下进行工况分析，得到如下参考数据：系统压力(p压)18～24MPa;切削功率(P)35～45kW;链锯切削速度(S)36～44m/s。需要计算得到如下数据：马达额定流量 Qn(p压压力下的实际流量，m³/s);马达工作时最高连续转速(r/min);马达排量 V(m³/r)。

　　1.1马达流量Qn

　　根据马达的输出功率公式计算额定流量：

　　式中：p为马达输出功率;p压为实际最大工作压力;Qn为p压压力下的实际流量;ηt为马达的总效率，ηt=0.9~0.99，取ηt=0.9。

　　当切削功率为35kW、系统压力18MPa 时，计算得Qn=1.75m3/s;当切削功率为35kW，系统压力24MPa 时，计算得Qn=1.69m³/s。

　　结合伐木联合作业机实际工况综合分析，取马达额定流量设计值Qn=1.75m³/s。

　　1.2马达额定转速n

　　伐木工况要求链锯切削速度为36～44m/s;驱动链轮半径30～50mm。研究表明，驱动链轮半径增大所需马达额定转速降低，驱动链轮半径减小所需马达额定转速增加。根据伐木联合机的总体设计需要，设驱动链轮半径为50mm，以链锯切削速度为36m/s 计算。

　　式中：n 为马达额定转速(r/min);S 为链锯切削速度(m/s);R为驱动链轮半径(mm)。

　　计算得n=6879r/min，综合结构设计，取n=7000r/min。

　　1.3 马达额定排量 V

　　式中：Qn为P压压力下的实际流量(m³/s);N 为马达额定转速(r/min);V 为马达额定排量(m³/r)。

　　计算得 V=0.015m³/r。

　　经上述计算，专用液压驱动链锯马达主要参数如下：系统压力p压=18MPa;切削功率P=35kW;链锯切削速度S=36/s;马达额定流量 Qn=1.75m³/s(p压压力下的实际流量);马达工作时最高连续转速n=7000r/min;马达排量 V=0.015m³/r。

　　2主要零件分析计算

　　2.1 柱塞

　　柱塞直径可由式(4)求得

　　由式(4)可知，在倾角α 一定时，柱塞直径d 的平方与马达的排量V成正比，而与柱塞数量z 及柱塞孔分布圆半径R1成反比。柱塞数量z 的多少、柱塞的奇偶数直接影响流量脉动量，设计柱塞数量z=5;一般各柱塞孔直径之和应小于分布圆圆周长度的75%。倾角α不能太小，否则在同一排量V 时须过分增大d 和R1的值，使马达的体积过分增大;但也不能太小，以免过分增加柱塞承受力，加速柱塞和缸孔的磨损，设计倾角 α=40°。经计算得d=16.35mm。