浅析轮系设计实例

2014-02-20王博

汽车实用技术 2014年7期

关键词：包角轮系额定功率

王博

（陕西重型汽车有限公司，陕西西安 710200）

浅析轮系设计实例

王博

（陕西重型汽车有限公司，陕西西安 710200）

本文主要是通过对一个发动机附件轮系设计更改实例的分析，总结出一些轮系设计计算方面的关键点。

轮系；传递功率；V型皮带；多楔带

CLC NO.:U463Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)07-48-02

前言

某车型柴油发动机附件轮系为3个皮带轮组成：水泵外皮带轮为主动带轮，另有2kW发电机带轮和空调压缩机带轮两个从动轮组成，选用Z型普通V带2根，如图1所示。设计任务是将2kW发电机换装4kW发电机，从而涉及轮系设计的变动。

1、计算与分析

原2kW发电机皮带轮尺寸较小，有效直径为63mm，又与空调压缩机共用2根Z型普通V带，导致发电机皮带轮皮带包角为83°，小于4kW发电机皮带轮理论包角要求。

具体计算如下：

4kW发电机设计功率应为：Pd= KA×P = 4.8kW

大皮带轮节圆直径dp1=182mm（发动机水泵外皮带轮）；

小皮带轮节圆直径dp2=63mm（发电机皮带轮）；

大皮带轮转速n2=(600～2600)r/min（发动机怠速转速）；

弹性滑动系数ε=0.01～0.02

其中，n1为小皮带轮转速。

故带速符合普通V型皮带要求。

按此中心距小皮带轮包角应为：

而实际包角为83°，发电机厂家给出的经验包角应大于120°，小皮带轮包角过小。

单根皮带额定功率 P1= 0.27 kW（取皮带轮最低转速）

传动比i≠1时单根V带额定功率增量△P1=0.3

由此可知，共需普通V型带根数为：

计算依据标准：

GB/T 13575.1-1992

GB/T 13575.2-1992

JB/ZQ 4175-1997

GB/T 15531-1995

故，在发动机怠速而发电机全负荷运行的工况下，需要16.7根V型带，不符合要求。

2、设计方案更改

2.1 增大皮带包角，增加摩擦力

（1）增大发电机皮带轮直径至90mm；

（2）将原来的发动机水泵外侧皮带轮、空调压缩机皮带轮、发电机皮带轮组成的轮系分为2个互不干涉的轮系。

按大、小带轮基准值经及实际中心距计算设计包角应为：

实际带传动系布置及理论分析位置，满足设计包角要求，更改后的设计方案如图2所示。

2.2 增加皮带传递功率

发动机水泵外侧皮带轮和发电机皮带轮采用8PK楔形皮带连接，增大皮带传递功率。

依据大、小皮带轮有效直径及轮系布置，多楔带每楔的传动功率为：0.94kW～2.44kW（当发动机转速为650± 50r/min即发电机转速1400r/min时和当发动机转速为2400 ±50r/min即发电机转速5000r/min时），即8PK多楔带的传递功率为7.52kW～19.52kW，能够满足底盘4kW发电机全功率的运行工况。

具体计算如下：

设计功率应为：Pd= KA×P = 4.4kW

其中工况系数取KA= 1.1

传动比

带速ν= (∏×dp1×n1)/60×1000=5.54～24m/s故带速符合PK型多楔带要求。

故，改进后所采用的8PK多携带皮带包角和皮带传递的额定功率满足设计要求。

计算依据标准：

2.3 皮带张紧设计

在原2kW发电机的轮系中，未采用张紧轮，而由空调压缩机支架的安装角度调节皮带张紧。在新4kW发电机的轮系中，由于将原来的发动机水泵外侧皮带轮、空调压缩机皮带轮、发电机皮带轮组成的轮系分为2个互不干涉的轮系，考虑到皮带张紧度的调节，在发电机支架的设计中，增加了调节角度的结构，从而实现皮带张紧。

2.4 支架的设计

轮系相关支架必须保证良好的加工精度，从而保障轮系正常的工作，在设计支架的过程中还需要注意：

1）减少焊接件的数量，保证其尺寸公差；