稀漿封層車動力匹配探討

趙雷，邊澤誠，李云趣，李恩光，潘凌云

稀漿封層車動力匹配探討

趙雷，邊澤誠，李云趣，李恩光，潘凌云

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

文章根據(jù)稀漿封層車工況特點，針對常規(guī)動力匹配的不足，提出優(yōu)化改進方案，解決了工作速度與轉(zhuǎn)場速度矛盾問題，具有很好的實際應(yīng)用價值。

稀漿封層車；動力匹配

1 概述

隨著我國公路建設(shè)快速發(fā)展，大量公路的建成和使用，道路養(yǎng)護任務(wù)越來越重要，尤其是高等級公路的養(yǎng)護。

稀漿封層車是一種專用的路面養(yǎng)護機械，通過制成稀漿狀的混合物，均勻地攤鋪到原有的瀝青路面上，形成一層與原路面接合牢固的養(yǎng)護層。該車采用重卡底盤，要求作業(yè)速度低、轉(zhuǎn)場運輸速度高，本文根據(jù)稀漿封層車工況特點、常規(guī)動力匹配存在的不足，提出了優(yōu)化方案，具有實際的指導(dǎo)意義。

2 工況分析

2.1 整車工況介紹及常規(guī)匹配介紹

如圖1示，稀漿封層車由兩部分組成，底盤與上裝。底盤部分是車輛的承重以及轉(zhuǎn)運裝置，施工時，使得整車按需求的車速行駛。上裝部分進行施工材料的存儲、輸送、攪拌、攤鋪等任務(wù)。

圖1 整車布置簡圖

根據(jù)稀漿封層車的工況需求，工作時作業(yè)速度為1～3km/h，轉(zhuǎn)場運輸速度不能太低，目前國內(nèi)的高速公路最低限速60km/h。但受發(fā)動機轉(zhuǎn)速、變速器速比、橋速比制約，轉(zhuǎn)場運輸速度與工作速度一直是矛盾關(guān)系，造成稀漿封層車動力匹配困難。

目前稀漿封層車工作裝置的動力技術(shù)路徑有兩種：①、上裝自帶發(fā)動機；②、采用底盤發(fā)動機取力。稀漿封層車工作裝置所需功率一般為40-50kw。采用第①種方案很大一部分原因是無合適的動力匹配，因而作業(yè)時，發(fā)動機需極低的轉(zhuǎn)速以保證1～3km/h的工作速度，而此時發(fā)動機的動力僅能滿足車輛行走，故加裝上裝發(fā)動機。第②種方案，發(fā)動機既提供工作裝置動力也提供整車行走的動力，較第①種方案具有成本低、布置簡單、故障率低等特點。

以某8×4稀漿封層車為例進行分析，為滿足稀漿封層車的特殊工況，可行的方案為盡可能的擴大動力鏈的傳動比，使得傳動比覆蓋范圍大，頭檔速比大，并有超速檔。該車采用WP10.310發(fā)動機，發(fā)動機取力，參數(shù)如下：

表1 發(fā)動機參數(shù)

輪胎采用12.00R20子午胎，滾動半徑537mm，為保證低工作車速，驅(qū)動橋采用大速比7.63，為保證較高的轉(zhuǎn)場速度，變速器選用帶超速檔的9JS150（帶超速檔），各檔速比如下：

表2 變速器速比分布

根據(jù)車速公式：

式中：n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速；

r為輪胎滾動半徑；

i1為變速器速比；

i2為橋速比。

車速計算如下：

表3 車速

從表3中，可看出工作速度和轉(zhuǎn)場速度正好滿足要求，但并非最優(yōu)。

2.2 優(yōu)化方案一：動力鏈中增加速比元件

借鑒全驅(qū)車，在變速器與驅(qū)動橋之間增加分動箱，不同于全驅(qū)車，該分動箱動力不向前軸輸出（如圖2），擬選定的分動箱型號為ZQC1600，具有兩個檔位速比，一檔1.536，二檔0.89。

圖2 動力鏈增加分動箱

發(fā)動機最低經(jīng)濟轉(zhuǎn)速工作速度：

最高車速：

（備注：式中i3為分動箱速比，其他同（1））

2.3 優(yōu)化方案二：大速比變速器

從2.1、2.2分析可看出，為滿足稀漿封層車特殊的工況，可開發(fā)特殊的變速器，頭檔速比大并具有超速檔。目前國產(chǎn)變速器，一般最大的頭檔速比為16-17，國外品牌具有該變速器，頭檔速比達到20-30，以RTO_11909ALL變速器為例，速比如下：

表4 變速器速比分布

發(fā)動機最低經(jīng)濟轉(zhuǎn)速工作速度：

最高車速：

3 動力分析比較

通過前文分析，由于三種方案工作時，動力鏈的最大速比不同，造成工作時可克服的最大爬坡度不同。

圖3 WP10.310發(fā)動機轉(zhuǎn)速與功率關(guān)系

如圖3，發(fā)動機以1200r/min運轉(zhuǎn)時，可輸出的功率約為188kw，上裝工作裝置需50kw功率，故可用于底盤爬坡的功率為188kw-50kw=133kw，換算為扭矩：

式中：T為扭矩；

P為功率；

n為發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

分別計算發(fā)動機以1200r/min時，三種方案動力配置的爬坡度。

① 動力性能允許的最大坡度

式中：DImax頭檔最大的動力因數(shù)；

f為滾動阻力系數(shù)，碎石路取f=0.025；

②地面附著性能允許的最大坡度

tgmax=φ–f=0.5-0.025=47.5%

式中：φ為車輛附著系數(shù)，干燥的碎石路取0.5。

表5 三種方案比較

國內(nèi)普通公路的最大爬坡度為10%，從表5可看出，三種方案均可滿足稀漿封層車工作的坡度要求，由于優(yōu)化方案一和二傳動比更大，作業(yè)時動力性更強。綜合動力性、工作速度、轉(zhuǎn)場車速，優(yōu)化方案二最優(yōu)。

4 結(jié)論

本文根據(jù)稀漿封層車工況特點，針對常規(guī)動力匹配存在的缺陷，提出優(yōu)化方案，解決了工作速度與轉(zhuǎn)場速度矛盾的問題，從實際應(yīng)用，很好的解決了工程實際問題，由于大速比變速器較加裝分動箱具有布置簡單、可靠性高、工況更加匹配等優(yōu)點，預(yù)計未來采用底盤發(fā)動機取力加大速比變速器的匹配模式將逐步成為稀漿封層車主流的動力匹配形式。

Analysis on Power Matching of Slurry Sealer

Zhao Lei, Bian Zecheng, Li Yunqu, Li Enguang, Pan Lingyun

( Shaanxi Heavy Duty Automobile CO. Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )

In this paper, based on the characteristics of slurry sealer's road condition and the common issue of power shortage,a solution is proposed to solve zhe conflict between working speed and running speed between two locations,which is highly practical.

Surry Sealer; Power Matching

U462

A

1671-7988(2019)14-91-03

U462

A

1671-7988(2019)14-91-03

趙雷，本科，工程師，就職于陜西重型汽車有限公司。研究方向：專用汽車底盤設(shè)計。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.028