8×8汽車起重機(jī)底盤動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)選型計(jì)算

張 雷

（陜西汽車控股集團(tuán)有限公司技術(shù)中心，陜西 西安 710200）

前言

動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)在整車方案階段尤為重要，在滿足客戶整車性能要求的前提下，合理的匹配可以依托現(xiàn)有資源，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)化拓展、模塊化生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)整車輕量化設(shè)計(jì)，降低生產(chǎn)成本，提高整車經(jīng)濟(jì)性和產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本文以8×8汽車起重機(jī)底盤為例，探討了全驅(qū)類車型動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配選型計(jì)算方法。為快速校核客戶需求配置，制定整車方案提供理論參考。

1 整車性能參數(shù)要求

根據(jù)上裝廠家特殊需求，提供的整車性能參數(shù)要求如下表1所示。

表1 75噸出口汽車吊整車性能參數(shù)要求

2 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)選型計(jì)算

2.1 發(fā)動(dòng)機(jī)選型計(jì)算

發(fā)動(dòng)機(jī)功率根據(jù)預(yù)期的最高車速初步選[1]。

發(fā)動(dòng)機(jī)馬力應(yīng)大于438，選用濰柴WP12.460N發(fā)動(dòng)機(jī)，國(guó)Ⅲ排放。額定功率 338kW/1900rpm，最大扭矩 2110N·m/1000-1400r/min。

2.2 變速箱選型

變速箱選型時(shí)額定輸入扭矩應(yīng)大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩[2]，選取法士特變速器12JSDX220TA-B，帶同步器，帶超速擋，最大輸入扭矩 2200Nm，輸入轉(zhuǎn)速2600rpm，總長(zhǎng) 983.4，1擋速比12.10，最高擋速比0.78。

2.3 分動(dòng)器選型[3]

2.4 輪胎選型

根據(jù)整車承載要求選擇12.00R20/18PR子午線輪胎，充氣外直徑 1125mm，靜半徑516mm，滾動(dòng)半徑1125*3.05/2/3.14=546mm，負(fù)荷能力單胎3750kg/雙胎3450kg。

2.5 車橋選型計(jì)算

車橋選用漢德9T雙前轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋后16T雙級(jí)雙橋，速比 5.92。前橋額定輸出扭矩 32kNm，后橋額定輸出扭矩50kNm。

2.5.1 按發(fā)動(dòng)機(jī)正算校核輸出扭矩

輸出扭矩=發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩*變速器 1擋速比*分動(dòng)器低檔速比*分扭比*車橋速比*效率

前橋：2110Nm*12.10*1.536/3.214*5.92*0.82/2=29.6kNm＜32kNm；

后橋：2110Nm*12.10*1.536*2.214/3.214*5.92*0.82/2 =65.57kNm＞50kNm；

后橋扭矩比值65.57kNm/50kNm=1.31＜1.4。

2.5.2 按地面附著力反算校核輸出扭矩

由圖9可知，當(dāng)pH值在2~4范圍內(nèi)時(shí)，F(xiàn)enton試劑對(duì)HHCB和AHTN的降解效果較好，HHCB和AHTN的去除率均能達(dá)到90%左右。當(dāng) pH>4時(shí)，HHCB和AHTN的去除率均呈下降趨勢(shì)。

輸出扭矩=額定載荷*地面附著系數(shù)*輪胎滾動(dòng)半徑

前橋：9000*9.8*0.8*0.546=38.5kNm；

后橋：16000*9.8*0.8*0.546=68.5kNm；

前橋扭矩比值=38.5/32=1.2＜1.4；

后橋扭矩比值=68.5/50=1.37＜1.4。

一般地，按發(fā)動(dòng)機(jī)和地面附著力計(jì)算的車橋輸出扭矩均大于車橋額定扭矩值。對(duì)于全驅(qū)類車型車橋扭矩比值應(yīng)小于1.4，普通載貨車一般取1.5-1.6[4]。

2.5.3 按最大爬坡度校核輸出扭矩

整車在爬最大坡度時(shí)，速度較小且基本勻速，不考慮空氣阻力和加速阻力進(jìn)行校核。

車橋扭矩=道路阻力*輪胎滾動(dòng)半徑=（Gf cosα+G sinα）r；

前橋扭矩=9000*9.8*0.02*cos(arctan0.5)+sin(arctan0.5)*0.546=22.4kNm；

考慮到上、下坡時(shí)軸荷轉(zhuǎn)移，應(yīng)預(yù)留安全系數(shù) 1.15。22.4kNm*1.15=25.76kNm＜32kNm；

同理，后橋39.8kNm*1.15=45.77kNm＜50kNm；

按最大爬坡度校核的扭矩比值應(yīng)小于1。

3 整車動(dòng)力性參數(shù)計(jì)算

3.1 最高車速計(jì)算

3.1.1 按傳動(dòng)比計(jì)算

最高車速=0.377*發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速*輪胎滾動(dòng)半徑/變速箱最高擋速比/分動(dòng)器高檔速比/車橋速比=0.377*1900*0.546/0.78/0.89/5.92=95km/h。

3.1.2 按功率平衡計(jì)算

根據(jù)2.1中公式可反算出最高車速92km/h。因此，最高車速滿足整車性能要求。

3.2 最大爬坡度計(jì)算

3.2.1 按車橋扭矩

按 2.4.3反算前橋最大爬坡度為 61%，后橋最大爬坡度為56%。

3.2.2 按驅(qū)動(dòng)力

最大驅(qū)動(dòng)力=發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩*變速器 1擋速比*分動(dòng)器抵擋速比*車橋速比*傳動(dòng)效率/輪胎滾動(dòng)半徑=2110Nm*12.10*1.536*5.92*0.78/0.546m=331.6kN。

按 2.4.3道路阻力公式反算，動(dòng)力系統(tǒng)決定的爬坡度為90%。三者取最小值為56%，因此，最大爬坡度滿足整車要求。

4 結(jié)論

通過簡(jiǎn)單地對(duì)8×8汽車起重機(jī)底盤動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配選型計(jì)算，確定整車方案配置及性能參數(shù)，快速響應(yīng)客戶特殊需求，合理地進(jìn)行整車匹配。方案后期還需結(jié)合詳細(xì)設(shè)計(jì)利用CRUISE等軟件并結(jié)合整車燃油經(jīng)濟(jì)性要求精準(zhǔn)匹配整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。