全地面起重机动力传动技术分析

2020-12-16史为杰

商品与质量 2020年49期

关键词：档位驱动力车速

史为杰

徐州徐工矿业机械有限公司江苏徐州 221000

1 全面起重机动力传动系统的动力学分析

1.1 驱动力

车辆行驶在路面之上，能够受到驱动力矩影响，在地面、车轮二者接触的位置可能产生反向力，即驱动力，其大小和起重机车轮半径、发动机转矩等存在紧密关联。

1.2 附着力

附着力主要是地面为行驶车辆提供极限的驱动力，可使用公式代表轴荷，单位是N。且附着系数是当车辆处于水平路面之上匀速行驶时，δ 等于100% 时，最高驱动力和垂直荷载二者之间的比值，和车辆行驶速度、路面情况以及轮胎结构等多种因素存在关联。当车辆的行驶速度相对较低时，车轮为纯滚动的状态，附着力低于驱动力。在车轮速度不断增加之后，从滚动状态变滑动状态，处于临界点时是，附着力、驱动力二者相等，之后车轮在纯滑转的状态时，驱动力不断增加，车速提升，滑转明显，产生严重的功率损耗[1]。

1.3 行驶阻力

2 全地面起重机的传动系统产生功率损耗的主要因素

由于起重机输出功率向驱动轮中传输时，零件之间产生振动和摩擦，消耗功率，导致其传动效率有所损失，影响其动力性能。同时，此类起重机的结构相对复杂，特别是传动系统当中部件较多，无法避免由于传动产生的功率损耗。车辆处于匀速状态下行驶，传动损失包括三方面：第一，不同部件摩擦消耗、轮胎滑转、滚动阻力等导致的功率损耗。传动系统当中不同传动部件传动效率也存在差异，其中离合器的传动效率为96%，变速器为90%，主减速器为96%；分动器为95%，差速器为96%，轮边减速器为95%。理论表明，将行走系统的损耗降低，就能提高滑转以及滚动效率。但是，实践过程难以实现。因为整车质量不断增加时，其附着力也不断增加，将滑转减少，增加滚动阻力等，所以，为提高行走系统的工作效率，还需将行走系统的结构以及路面结构多种因素考虑其中。

3 全地面起重机动力影响分析

3.1 使用分时驱动

驱动原理。借助分动器将两个驱动轴接通、断开等，还能实现双轴、四轴等驱动形式的切换。并且这种驱动方式可按照路面实际情况，对于驱动方式合理选择。提升整车动力性，进而降低使用过程产生的燃油消耗。

3.2 仿真分析

本研究利用断开分动器，将其和两个驱动轮相连接。设置路面的附着系数0．7，持续60s 仿真时间，并使用Step 函数对于变速箱的传输转矩进行模拟，先由整车处于1 档的模式原地起步，之后间隔2s 提升1 档，待档位上升为12 档时，起重机匀速行驶。仿真过程，能够发现，整车自1．8s 之后，车速上升，到50s 时，速度到最高值，之后匀速行驶，因此，仿真的前5s 内，车速快速上升，在5-12s 内，保持上升状态，在12-50s 上升速度下降，到50s 时不再上升。处于水平路面之上，不同驱动方式的起重机动力性能如表1 所示：

表1 不同动力性能数据对比表

对比四轴驱动方式，双轴驱动动力性能在起步时间方面无明显差别，但是在原地加速的时间要延后约6s，最高速度相差4m/s。原因为起重机起步时，双轴的驱动方式车轮滑转效率较低，导致驱动增长相对较快，但是起步以后，因为驱动轮较少，难以对于附着系数展开高效利用，使得驱动力的变化相对缓慢，并且速度的增长幅度也相对有限。

3.3 动力影响分析

变速器主要是利用发动机功率、转矩等改变，对于传动产生影响。观察发动机的外特征曲线，能够发现发动机的最低稳定转速为725r/min，最高转速为2200r/min。当转速增加时，转矩、功率也随之增加，当转速为1100r/min 时，其转矩可达最高值2800N·m，之后不断减小，直至1800r/min，功率能够到达最高值，为480kW，随之功率不断减小。当变速器的档位不断提升时，其驱动力逐渐降低，并且车速增加时，行驶阻力也相对较大。车速增加之后，同档位位置驱动力处于先增加后降低的状态，待车速高达75km/h，12 档位置驱动力和行驶阻力二者出现相交现象，代表整车的最高时速在75km/h。当变速器的档位不断增加时，起重机的加速度不断减小，并且车速增加。处于1 档的加速度为最高值，加速度能达3．5m/s2，处于12 档时的加速度为最低，加速度趋近0。变速器的档位不断增加，其后备功率不断降低，车速也不断增加，处于相同档位后备功率也出现先增后将的状态。车速最高状态，后备功率可减少到0[2-3]。