关于环卫车辆单发底盘动力传动系统的研究

唐萌 李端芳

摘 要：鉴于国家对机动车排放标准要求的日益提高，以及带副发动机环卫车辆的高成本、高油耗、高噪声缺点，本文通过对环卫车辆工作动力需求的分析，介绍一种单发底盘动力传动方案，即采用“液压前轮驱动+分动箱取力”的方式，高效利用发动机动力，满足环卫车辆各工作装置动力需求。

关键词：环卫车辆;单发;动力传动

1 传统环卫车辆动力传动系统分析

目前，随着人们对环境保护意识的不断增强，环卫专用车得到了广泛应用，如何提高環卫车的使用效率，降低车辆的购置使用成本及减少尾气排放已成为一个新的研究课题。环卫车在工作时，要求有较高的风机和高压水泵工作转速，以及较低的车辆行驶速度。国内环卫车辆普遍采用双发动机动力传动方式，底盘发动机为行走提供动力，上装单独配置一台副发动机，为风机及高压水泵提供动力。该传动方式克服了单发动力传动方式复杂的不足，能够确保清扫车作业系统动力的充沛。但是，由于加装了副发动机，这种传动方式存在以下诸多弊端：

第一，排放法规要求越来越高，发动机后处理附件及控制装置越来越大，如果副发采用国六排放标准，上装布置空间十分有限，将及大占用水箱等工作容器空间，降低整车性能。

第二，使用副发动机，环卫车整车重量需增加0.5吨左右，增加了整车整备重量，降低了环卫车辆工作承载能力。

第三，采用双发，工作噪声增大，油耗高，整车制造成本和使用成本上升。

2 单发动力传动系统工作原理

一般道路清扫环卫车辆包含4种动力需求：一为作业时车辆行驶动力需求，二为风机动力需求，三为清扫高压水泵动力需求，四为执行油缸动作压力油。在作业时，行驶、风机、高压水泵是同时工作的，且有不同的输入转速和扭矩要求，因此需要有单独控制、具备不同转速和扭矩的动力输入端口。

利用汽车底盘上的发动机作为单一动力源，不改变发动机和变速箱的原装配置与装配关系，为满足各执行装置的动力需求，需加装分动箱，将发动机动力通过各动力动力输出端口，驱动上装各工作装置。在底盘变速箱后的两节传动轴中间断开，安装特别设计分动箱，分动箱配置四个动力输出轴，分别满足高速行驶，液压行驶，风机，高压水泵动力需求，执行油缸高压油通过安装在变速箱PTO上的齿轮泵来提供，整车动力配置传动方案如图1所示。

分动箱前面有一个动力输入端，离合后与后桥驱动轴连接，在正常高速行驶时，动力经分动箱直接1比1的速率驱动后桥，分动箱仅起连接作用。分动箱前面上端为风机动力输出轴，通过万向传动轴直接驱动风机。分动箱后面上部为液压泵动力输入端，油泵与动力输入轴通过花键法兰盘直连，为行驶马达提供液压油。分动箱后面最下端为高压水泵动力输出端，用皮带轮带动高压水泵工作，为清扫装置提供高压水流。风机和高压水泵均采用直驱的机械传动方式，相比液压驱动，有效提升动力传动效率，降低整车液压系统复杂程度。且皮带轮位于分动箱中下部，可方便水泵布置于底盘两侧，如图2所示。各动力输出轴的转速根据发动机经济工作转速，配比齿轮传动速比达到。分动箱各动力输出轴侧安装有气缸推动离合器，气缸缸杆装配有拔叉，拔叉嵌入啮合齿轮中间槽内，气缸缸杆的前后移动带动啮合齿的啮合与分离，实现动力的连接与断开，如图3所示。通过控制动力输出轴旁的气动离合器，操控风机、行驶马达、高压水泵单独工作或同时工作。

正常转场行驶时，啮合分动箱动力输入轴与后桥驱动轴，发机机通过变速箱经分动箱直接驱动后桥高速行驶，充分发挥底盘原高速行驶特性。作业行驶时，如同样采用原底盘后桥驱动行驶模式，在整车低速行驶状态下，发动机处于低速低扭矩小功率输出状态，无法为各工作装置提供足够功率;提高发动机转速，可增加发动机输出功率，不过在此发动机转速下的行驶速度对于作业工况来讲过快，不满足清洗作业低速行驶要求。此时可用静液压驱动行驶技术驱动整车低速行驶，断开分动箱前传动轴与后桥传动轴的连接，啮合分动箱行驶油泵驱动端，驱动变量泵工作，通过液压油路带动定量行驶马达驱动前轮低速行驶，如图4所示。通过控制变量泵的输出流量，可实现整车行驶速度在低速范围内的无级变速，定速巡航，降低驾驶员的操作疲劳。

此外，在崎岖道路上，同时控制分动箱上后桥驱动端和行驶油泵驱动端气动离合器连接取力，后桥驱动端驱动后万向传动轴带动后轮行驶，行驶油泵驱动行驶马达带动前轮行驶，液压前轮驱动和后桥机械驱动同时工作，整车实现四轮驱动，增加轮胎附着力，提高整车通过性及爬坡度。

3 单发底盘动力传动系统的优点

本文所提供环卫车辆单发底盘动力传动系统，相比传统环卫车辆双发动力传动系统，具备以下技术优势：

（1）单一发动机的底盘动力传动系统，既可以实现车辆作业时低速行驶要求，以可满足清扫作业各工作装置动力需求，降低燃油消耗，减少尾气排放，节约使用成本。单发车型较双发车型，发动机维保省时50%，省成本30%。

（2）底盘三种行驶模型，单独后桥驱动满足转场高速行驶，液压前桥驱动满足作业底速行驶，液压前轮驱动和后桥机械驱动同时工作整车四轮驱动，增强了整车通过性。

（3）分动箱位置布置合理，各动力输出轴与作业装置采用直驱，相比液压传动，传动效率更高，整车动力需求降低，拓宽了底盘选型范围。

（4）采用单发动力系统，取消上装副发，上装布置空间更为充裕。

4 结语

双发环卫车辆由于其成本的增加及排放难以达标，正被环卫企业所淘汰。环卫企业更亲迷于单发底盘动力传动系统，满足市场节能降耗产品需求。相对于传统城市保洁车主副发动机双动力输出系统，此种单发底盘动力传动方案，符合环卫车辆各作业装置动力需求，满足作业低速行驶要求，充分考虑各工作装置布置的可行性，能有效提升底盘行驶驱动性能，降低整车能源消耗及排放污染，将成为环卫车辆动力传动系统的技术时尚。

参考文献：

[1]王淑英，侯蕊，董爱娟，卢东华.单发动机扫路车动力系统取力方案的研究[J].中国科技信息，2012：98.

[2]沙晓丽.单发动机清扫车动力系统研究[D].西安：长安大学，2010：350-353.

作者简介：唐萌（1985-），女，湖南张家界人，硕士，讲师，机械设计及理论。