稀浆封层车动力匹配探讨

赵雷，边泽诚，李云趣，李恩光，潘凌云

稀浆封层车动力匹配探讨

赵雷，边泽诚，李云趣，李恩光，潘凌云

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

文章根据稀浆封层车工况特点，针对常规动力匹配的不足，提出优化改进方案，解决了工作速度与转场速度矛盾问题，具有很好的实际应用价值。

稀浆封层车；动力匹配

1 概述

随着我国公路建设快速发展，大量公路的建成和使用，道路养护任务越来越重要，尤其是高等级公路的养护。

稀浆封层车是一种专用的路面养护机械，通过制成稀浆状的混合物，均匀地摊铺到原有的沥青路面上，形成一层与原路面接合牢固的养护层。该车采用重卡底盘，要求作业速度低、转场运输速度高，本文根据稀浆封层车工况特点、常规动力匹配存在的不足，提出了优化方案，具有实际的指导意义。

2 工况分析

2.1 整车工况介绍及常规匹配介绍

如图1示，稀浆封层车由两部分组成，底盘与上装。底盘部分是车辆的承重以及转运装置，施工时，使得整车按需求的车速行驶。上装部分进行施工材料的存储、输送、搅拌、摊铺等任务。

图1 整车布置简图

根据稀浆封层车的工况需求，工作时作业速度为1～3km/h，转场运输速度不能太低，目前国内的高速公路最低限速60km/h。但受发动机转速、变速器速比、桥速比制约，转场运输速度与工作速度一直是矛盾关系，造成稀浆封层车动力匹配困难。

目前稀浆封层车工作装置的动力技术路径有两种：①、上装自带发动机；②、采用底盘发动机取力。稀浆封层车工作装置所需功率一般为40-50kw。采用第①种方案很大一部分原因是无合适的动力匹配，因而作业时，发动机需极低的转速以保证1～3km/h的工作速度，而此时发动机的动力仅能满足车辆行走，故加装上装发动机。第②种方案，发动机既提供工作装置动力也提供整车行走的动力，较第①种方案具有成本低、布置简单、故障率低等特点。

以某8×4稀浆封层车为例进行分析，为满足稀浆封层车的特殊工况，可行的方案为尽可能的扩大动力链的传动比，使得传动比覆盖范围大，头档速比大，并有超速档。该车采用WP10.310发动机，发动机取力，参数如下：

表1 发动机参数

轮胎采用12.00R20子午胎，滚动半径537mm，为保证低工作车速，驱动桥采用大速比7.63，为保证较高的转场速度，变速器选用带超速档的9JS150（带超速档），各档速比如下：

表2 变速器速比分布

根据车速公式：

式中：n为发动机转速；

r为轮胎滚动半径；

i1为变速器速比；

i2为桥速比。

车速计算如下：

表3 车速

从表3中，可看出工作速度和转场速度正好满足要求，但并非最优。

2.2 优化方案一：动力链中增加速比元件

借鉴全驱车，在变速器与驱动桥之间增加分动箱，不同于全驱车，该分动箱动力不向前轴输出（如图2），拟选定的分动箱型号为ZQC1600，具有两个档位速比，一档1.536，二档0.89。

图2 动力链增加分动箱

发动机最低经济转速工作速度：

最高车速：

（备注：式中i3为分动箱速比，其他同（1））

2.3 优化方案二：大速比变速器

从2.1、2.2分析可看出，为满足稀浆封层车特殊的工况，可开发特殊的变速器，头档速比大并具有超速档。目前国产变速器，一般最大的头档速比为16-17，国外品牌具有该变速器，头档速比达到20-30，以RTO_11909ALL变速器为例，速比如下：

表4 变速器速比分布

发动机最低经济转速工作速度：

最高车速：

3 动力分析比较

通过前文分析，由于三种方案工作时，动力链的最大速比不同，造成工作时可克服的最大爬坡度不同。

图3 WP10.310发动机转速与功率关系

如图3，发动机以1200r/min运转时，可输出的功率约为188kw，上装工作装置需50kw功率，故可用于底盘爬坡的功率为188kw-50kw=133kw，换算为扭矩：

式中：T为扭矩；

P为功率；

n为发动机转速。

分别计算发动机以1200r/min时，三种方案动力配置的爬坡度。

① 动力性能允许的最大坡度

式中：DImax头档最大的动力因数；

f为滚动阻力系数，碎石路取f=0.025；

②地面附着性能允许的最大坡度

tgmax=φ–f=0.5-0.025=47.5%

式中：φ为车辆附着系数，干燥的碎石路取0.5。

表5 三种方案比较

国内普通公路的最大爬坡度为10%，从表5可看出，三种方案均可满足稀浆封层车工作的坡度要求，由于优化方案一和二传动比更大，作业时动力性更强。综合动力性、工作速度、转场车速，优化方案二最优。

4 结论

本文根据稀浆封层车工况特点，针对常规动力匹配存在的缺陷，提出优化方案，解决了工作速度与转场速度矛盾的问题，从实际应用，很好的解决了工程实际问题，由于大速比变速器较加装分动箱具有布置简单、可靠性高、工况更加匹配等优点，预计未来采用底盘发动机取力加大速比变速器的匹配模式将逐步成为稀浆封层车主流的动力匹配形式。

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

赵雷，本科，工程师，就职于陕西重型汽车有限公司。研究方向：专用汽车底盘设计。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.028