趙雷，邊澤誠(chéng)，李云趣，李恩光，潘凌云

稀漿封層車(chē)動(dòng)力匹配探討

趙雷，邊澤誠(chéng)，李云趣，李恩光，潘凌云

（陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西 西安 710200）

文章根據(jù)稀漿封層車(chē)工況特點(diǎn)，針對(duì)常規(guī)動(dòng)力匹配的不足，提出優(yōu)化改進(jìn)方案，解決了工作速度與轉(zhuǎn)場(chǎng)速度矛盾問(wèn)題，具有很好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

稀漿封層車(chē)；動(dòng)力匹配

1 概述

隨著我國(guó)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(hù)任務(wù)越來(lái)越重要，尤其是高等級(jí)公路的養(yǎng)護(hù)。

稀漿封層車(chē)是一種專(zhuān)用的路面養(yǎng)護(hù)機(jī)械，通過(guò)制成稀漿狀的混合物，均勻地?cái)備伒皆械臑r青路面上，形成一層與原路面接合牢固的養(yǎng)護(hù)層。該車(chē)采用重卡底盤(pán)，要求作業(yè)速度低、轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸速度高，本文根據(jù)稀漿封層車(chē)工況特點(diǎn)、常規(guī)動(dòng)力匹配存在的不足，提出了優(yōu)化方案，具有實(shí)際的指導(dǎo)意義。

2 工況分析

2.1 整車(chē)工況介紹及常規(guī)匹配介紹

如圖1示，稀漿封層車(chē)由兩部分組成，底盤(pán)與上裝。底盤(pán)部分是車(chē)輛的承重以及轉(zhuǎn)運(yùn)裝置，施工時(shí)，使得整車(chē)按需求的車(chē)速行駛。上裝部分進(jìn)行施工材料的存儲(chǔ)、輸送、攪拌、攤鋪等任務(wù)。

圖1 整車(chē)布置簡(jiǎn)圖

根據(jù)稀漿封層車(chē)的工況需求，工作時(shí)作業(yè)速度為1～3km/h，轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸速度不能太低，目前國(guó)內(nèi)的高速公路最低限速60km/h。但受發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、變速器速比、橋速比制約，轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸速度與工作速度一直是矛盾關(guān)系，造成稀漿封層車(chē)動(dòng)力匹配困難。

目前稀漿封層車(chē)工作裝置的動(dòng)力技術(shù)路徑有兩種：①、上裝自帶發(fā)動(dòng)機(jī)；②、采用底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)取力。稀漿封層車(chē)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(wú)合適的動(dòng)力匹配，因而作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)需極低的轉(zhuǎn)速以保證1～3km/h的工作速度，而此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力僅能滿足車(chē)輛行走，故加裝上裝發(fā)動(dòng)機(jī)。第②種方案，發(fā)動(dòng)機(jī)既提供工作裝置動(dòng)力也提供整車(chē)行走的動(dòng)力，較第①種方案具有成本低、布置簡(jiǎn)單、故障率低等特點(diǎn)。

以某8×4稀漿封層車(chē)為例進(jìn)行分析，為滿足稀漿封層車(chē)的特殊工況，可行的方案為盡可能的擴(kuò)大動(dòng)力鏈的傳動(dòng)比，使得傳動(dòng)比覆蓋范圍大，頭檔速比大，并有超速檔。該車(chē)采用WP10.310發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)取力，參數(shù)如下：

表1 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)

輪胎采用12.00R20子午胎，滾動(dòng)半徑537mm，為保證低工作車(chē)速，驅(qū)動(dòng)橋采用大速比7.63，為保證較高的轉(zhuǎn)場(chǎng)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(chē)速公式：

式中：n為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；

r為輪胎滾動(dòng)半徑；

i1為變速器速比；

i2為橋速比。

車(chē)速計(jì)算如下：

表3 車(chē)速

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

2.2 優(yōu)化方案一：動(dòng)力鏈中增加速比元件

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

圖2 動(dòng)力鏈增加分動(dòng)箱

發(fā)動(dòng)機(jī)最低經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速工作速度：

最高車(chē)速：

（備注：式中i3為分動(dòng)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(chē)特殊的工況，可開(kāi)發(fā)特殊的變速器，頭檔速比大并具有超速檔。目前國(guó)產(chǎn)變速器，一般最大的頭檔速比為16-17，國(guó)外品牌具有該變速器，頭檔速比達(dá)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(dòng)機(jī)最低經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)速工作速度：

最高車(chē)速：

3 動(dòng)力分析比較

通過(guò)前文分析，由于三種方案工作時(shí)，動(dòng)力鏈的最大速比不同，造成工作時(shí)可克服的最大爬坡度不同。

圖3 WP10.310發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與功率關(guān)系

如圖3，發(fā)動(dòng)機(jī)以1200r/min運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，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(pán)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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

分別計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)以1200r/min時(shí)，三種方案動(dòng)力配置的爬坡度。

① 動(dòng)力性能允許的最大坡度

式中：DImax頭檔最大的動(dòng)力因數(shù)；

f為滾動(dòng)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(chē)輛附著系數(shù)，干燥的碎石路取0.5。

表5 三種方案比較

國(guó)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(chē)工作的坡度要求，由于優(yōu)化方案一和二傳動(dòng)比更大，作業(yè)時(shí)動(dòng)力性更強(qiáng)。綜合動(dòng)力性、工作速度、轉(zhuǎn)場(chǎng)車(chē)速，優(yōu)化方案二最優(yōu)。

4 結(jié)論

本文根據(jù)稀漿封層車(chē)工況特點(diǎn)，針對(duì)常規(guī)動(dòng)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(chǎng)速度矛盾的問(wèn)題，從實(shí)際應(yīng)用，很好的解決了工程實(shí)際問(wèn)題，由于大速比變速器較加裝分動(dòng)箱具有布置簡(jiǎn)單、可靠性高、工況更加匹配等優(yōu)點(diǎn)，預(yù)計(jì)未來(lái)采用底盤(pán)發(fā)動(dòng)機(jī)取力加大速比變速器的匹配模式將逐步成為稀漿封層車(chē)主流的動(dòng)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(chē)有限公司。研究方向：專(zhuān)用汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.028