關于環衛車輛單發底盤動力傳動系統的研究

唐萌 李端芳

摘 要：鑒于國家對機動車排放標準要求的日益提高，以及帶副發動機環衛車輛的高成本、高油耗、高噪聲缺點，本文通過對環衛車輛工作動力需求的分析，介紹一種單發底盤動力傳動方案，即采用“液壓前輪驅動+分動箱取力”的方式，高效利用發動機動力，滿足環衛車輛各工作裝置動力需求。

關鍵詞：環衛車輛;單發;動力傳動

1 傳統環衛車輛動力傳動系統分析

目前，隨著人們對環境保護意識的不斷增強，環衛專用車得到了廣泛應用，如何提高環衛車的使用效率，降低車輛的購置使用成本及減少尾氣排放已成為一個新的研究課題。環衛車在工作時，要求有較高的風機和高壓水泵工作轉速，以及較低的車輛行駛速度。國內環衛車輛普遍采用雙發動機動力傳動方式，底盤發動機為行走提供動力，上裝單獨配置一臺副發動機，為風機及高壓水泵提供動力。該傳動方式克服了單發動力傳動方式復雜的不足，能夠確保清掃車作業系統動力的充沛。但是，由于加裝了副發動機，這種傳動方式存在以下諸多弊端：

第一，排放法規要求越來越高，發動機后處理附件及控制裝置越來越大，如果副發采用國六排放標準，上裝布置空間十分有限，將及大占用水箱等工作容器空間，降低整車性能。

第二，使用副發動機，環衛車整車重量需增加0.5噸左右，增加了整車整備重量，降低了環衛車輛工作承載能力。

第三，采用雙發，工作噪聲增大，油耗高，整車制造成本和使用成本上升。

2 單發動力傳動系統工作原理

一般道路清掃環衛車輛包含4種動力需求：一為作業時車輛行駛動力需求，二為風機動力需求，三為清掃高壓水泵動力需求，四為執行油缸動作壓力油。在作業時，行駛、風機、高壓水泵是同時工作的，且有不同的輸入轉速和扭矩要求，因此需要有單獨控制、具備不同轉速和扭矩的動力輸入端口。

利用汽車底盤上的發動機作為單一動力源，不改變發動機和變速箱的原裝配置與裝配關系，為滿足各執行裝置的動力需求，需加裝分動箱，將發動機動力通過各動力動力輸出端口，驅動上裝各工作裝置。在底盤變速箱后的兩節傳動軸中間斷開，安裝特別設計分動箱，分動箱配置四個動力輸出軸，分別滿足高速行駛，液壓行駛，風機，高壓水泵動力需求，執行油缸高壓油通過安裝在變速箱PTO上的齒輪泵來提供，整車動力配置傳動方案如圖1所示。

分動箱前面有一個動力輸入端，離合后與后橋驅動軸連接，在正常高速行駛時，動力經分動箱直接1比1的速率驅動后橋，分動箱僅起連接作用。分動箱前面上端為風機動力輸出軸，通過萬向傳動軸直接驅動風機。分動箱后面上部為液壓泵動力輸入端，油泵與動力輸入軸通過花鍵法蘭盤直連，為行駛馬達提供液壓油。分動箱后面最下端為高壓水泵動力輸出端，用皮帶輪帶動高壓水泵工作，為清掃裝置提供高壓水流。風機和高壓水泵均采用直驅的機械傳動方式，相比液壓驅動，有效提升動力傳動效率，降低整車液壓系統復雜程度。且皮帶輪位于分動箱中下部，可方便水泵布置于底盤兩側，如圖2所示。各動力輸出軸的轉速根據發動機經濟工作轉速，配比齒輪傳動速比達到。分動箱各動力輸出軸側安裝有氣缸推動離合器，氣缸缸桿裝配有拔叉，拔叉嵌入嚙合齒輪中間槽內，氣缸缸桿的前后移動帶動嚙合齒的嚙合與分離，實現動力的連接與斷開，如圖3所示。通過控制動力輸出軸旁的氣動離合器，操控風機、行駛馬達、高壓水泵單獨工作或同時工作。

正常轉場行駛時，嚙合分動箱動力輸入軸與后橋驅動軸，發機機通過變速箱經分動箱直接驅動后橋高速行駛，充分發揮底盤原高速行駛特性。作業行駛時，如同樣采用原底盤后橋驅動行駛模式，在整車低速行駛狀態下，發動機處于低速低扭矩小功率輸出狀態，無法為各工作裝置提供足夠功率;提高發動機轉速，可增加發動機輸出功率，不過在此發動機轉速下的行駛速度對于作業工況來講過快，不滿足清洗作業低速行駛要求。此時可用靜液壓驅動行駛技術驅動整車低速行駛，斷開分動箱前傳動軸與后橋傳動軸的連接，嚙合分動箱行駛油泵驅動端，驅動變量泵工作，通過液壓油路帶動定量行駛馬達驅動前輪低速行駛，如圖4所示。通過控制變量泵的輸出流量，可實現整車行駛速度在低速范圍內的無級變速，定速巡航，降低駕駛員的操作疲勞。

此外，在崎嶇道路上，同時控制分動箱上后橋驅動端和行駛油泵驅動端氣動離合器連接取力，后橋驅動端驅動后萬向傳動軸帶動后輪行駛，行駛油泵驅動行駛馬達帶動前輪行駛，液壓前輪驅動和后橋機械驅動同時工作，整車實現四輪驅動，增加輪胎附著力，提高整車通過性及爬坡度。

3 單發底盤動力傳動系統的優點

本文所提供環衛車輛單發底盤動力傳動系統，相比傳統環衛車輛雙發動力傳動系統，具備以下技術優勢：

（1）單一發動機的底盤動力傳動系統，既可以實現車輛作業時低速行駛要求，以可滿足清掃作業各工作裝置動力需求，降低燃油消耗，減少尾氣排放，節約使用成本。單發車型較雙發車型，發動機維保省時50%，省成本30%。

（2）底盤三種行駛模型，單獨后橋驅動滿足轉場高速行駛，液壓前橋驅動滿足作業底速行駛，液壓前輪驅動和后橋機械驅動同時工作整車四輪驅動，增強了整車通過性。

（3）分動箱位置布置合理，各動力輸出軸與作業裝置采用直驅，相比液壓傳動，傳動效率更高，整車動力需求降低，拓寬了底盤選型范圍。

（4）采用單發動力系統，取消上裝副發，上裝布置空間更為充裕。

4 結語

雙發環衛車輛由于其成本的增加及排放難以達標，正被環衛企業所淘汰。環衛企業更親迷于單發底盤動力傳動系統，滿足市場節能降耗產品需求。相對于傳統城市保潔車主副發動機雙動力輸出系統，此種單發底盤動力傳動方案，符合環衛車輛各作業裝置動力需求，滿足作業低速行駛要求，充分考慮各工作裝置布置的可行性，能有效提升底盤行駛驅動性能，降低整車能源消耗及排放污染，將成為環衛車輛動力傳動系統的技術時尚。

參考文獻：

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作者簡介：唐萌（1985-），女，湖南張家界人，碩士，講師，機械設計及理論。