關(guān)于環(huán)衛(wèi)車輛單發(fā)底盤動力傳動系統(tǒng)的研究

唐萌 李端芳

摘 要：鑒于國家對機動車排放標準要求的日益提高，以及帶副發(fā)動機環(huán)衛(wèi)車輛的高成本、高油耗、高噪聲缺點，本文通過對環(huán)衛(wèi)車輛工作動力需求的分析，介紹一種單發(fā)底盤動力傳動方案，即采用“液壓前輪驅(qū)動+分動箱取力”的方式，高效利用發(fā)動機動力，滿足環(huán)衛(wèi)車輛各工作裝置動力需求。

關(guān)鍵詞：環(huán)衛(wèi)車輛;單發(fā);動力傳動

1 傳統(tǒng)環(huán)衛(wèi)車輛動力傳動系統(tǒng)分析

目前，隨著人們對環(huán)境保護意識的不斷增強，環(huán)衛(wèi)專用車得到了廣泛應(yīng)用，如何提高環(huán)衛(wèi)車的使用效率，降低車輛的購置使用成本及減少尾氣排放已成為一個新的研究課題。環(huán)衛(wèi)車在工作時，要求有較高的風(fēng)機和高壓水泵工作轉(zhuǎn)速，以及較低的車輛行駛速度。國內(nèi)環(huán)衛(wèi)車輛普遍采用雙發(fā)動機動力傳動方式，底盤發(fā)動機為行走提供動力，上裝單獨配置一臺副發(fā)動機，為風(fēng)機及高壓水泵提供動力。該傳動方式克服了單發(fā)動力傳動方式復(fù)雜的不足，能夠確保清掃車作業(yè)系統(tǒng)動力的充沛。但是，由于加裝了副發(fā)動機，這種傳動方式存在以下諸多弊端：

第一，排放法規(guī)要求越來越高，發(fā)動機后處理附件及控制裝置越來越大，如果副發(fā)采用國六排放標準，上裝布置空間十分有限，將及大占用水箱等工作容器空間，降低整車性能。

第二，使用副發(fā)動機，環(huán)衛(wèi)車整車重量需增加0.5噸左右，增加了整車整備重量，降低了環(huán)衛(wèi)車輛工作承載能力。

第三，采用雙發(fā)，工作噪聲增大，油耗高，整車制造成本和使用成本上升。

2 單發(fā)動力傳動系統(tǒng)工作原理

一般道路清掃環(huán)衛(wèi)車輛包含4種動力需求：一為作業(yè)時車輛行駛動力需求，二為風(fēng)機動力需求，三為清掃高壓水泵動力需求，四為執(zhí)行油缸動作壓力油。在作業(yè)時，行駛、風(fēng)機、高壓水泵是同時工作的，且有不同的輸入轉(zhuǎn)速和扭矩要求，因此需要有單獨控制、具備不同轉(zhuǎn)速和扭矩的動力輸入端口。

利用汽車底盤上的發(fā)動機作為單一動力源，不改變發(fā)動機和變速箱的原裝配置與裝配關(guān)系，為滿足各執(zhí)行裝置的動力需求，需加裝分動箱，將發(fā)動機動力通過各動力動力輸出端口，驅(qū)動上裝各工作裝置。在底盤變速箱后的兩節(jié)傳動軸中間斷開，安裝特別設(shè)計分動箱，分動箱配置四個動力輸出軸，分別滿足高速行駛，液壓行駛，風(fēng)機，高壓水泵動力需求，執(zhí)行油缸高壓油通過安裝在變速箱PTO上的齒輪泵來提供，整車動力配置傳動方案如圖1所示。

分動箱前面有一個動力輸入端，離合后與后橋驅(qū)動軸連接，在正常高速行駛時，動力經(jīng)分動箱直接1比1的速率驅(qū)動后橋，分動箱僅起連接作用。分動箱前面上端為風(fēng)機動力輸出軸，通過萬向傳動軸直接驅(qū)動風(fēng)機。分動箱后面上部為液壓泵動力輸入端，油泵與動力輸入軸通過花鍵法蘭盤直連，為行駛馬達提供液壓油。分動箱后面最下端為高壓水泵動力輸出端，用皮帶輪帶動高壓水泵工作，為清掃裝置提供高壓水流。風(fēng)機和高壓水泵均采用直驅(qū)的機械傳動方式，相比液壓驅(qū)動，有效提升動力傳動效率，降低整車液壓系統(tǒng)復(fù)雜程度。且皮帶輪位于分動箱中下部，可方便水泵布置于底盤兩側(cè)，如圖2所示。各動力輸出軸的轉(zhuǎn)速根據(jù)發(fā)動機經(jīng)濟工作轉(zhuǎn)速，配比齒輪傳動速比達到。分動箱各動力輸出軸側(cè)安裝有氣缸推動離合器，氣缸缸桿裝配有拔叉，拔叉嵌入嚙合齒輪中間槽內(nèi)，氣缸缸桿的前后移動帶動嚙合齒的嚙合與分離，實現(xiàn)動力的連接與斷開，如圖3所示。通過控制動力輸出軸旁的氣動離合器，操控風(fēng)機、行駛馬達、高壓水泵單獨工作或同時工作。

正常轉(zhuǎn)場行駛時，嚙合分動箱動力輸入軸與后橋驅(qū)動軸，發(fā)機機通過變速箱經(jīng)分動箱直接驅(qū)動后橋高速行駛，充分發(fā)揮底盤原高速行駛特性。作業(yè)行駛時，如同樣采用原底盤后橋驅(qū)動行駛模式，在整車低速行駛狀態(tài)下，發(fā)動機處于低速低扭矩小功率輸出狀態(tài)，無法為各工作裝置提供足夠功率;提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速，可增加發(fā)動機輸出功率，不過在此發(fā)動機轉(zhuǎn)速下的行駛速度對于作業(yè)工況來講過快，不滿足清洗作業(yè)低速行駛要求。此時可用靜液壓驅(qū)動行駛技術(shù)驅(qū)動整車低速行駛，斷開分動箱前傳動軸與后橋傳動軸的連接，嚙合分動箱行駛油泵驅(qū)動端，驅(qū)動變量泵工作，通過液壓油路帶動定量行駛馬達驅(qū)動前輪低速行駛，如圖4所示。通過控制變量泵的輸出流量，可實現(xiàn)整車行駛速度在低速范圍內(nèi)的無級變速，定速巡航，降低駕駛員的操作疲勞。

此外，在崎嶇道路上，同時控制分動箱上后橋驅(qū)動端和行駛油泵驅(qū)動端氣動離合器連接取力，后橋驅(qū)動端驅(qū)動后萬向傳動軸帶動后輪行駛，行駛油泵驅(qū)動行駛馬達帶動前輪行駛，液壓前輪驅(qū)動和后橋機械驅(qū)動同時工作，整車實現(xiàn)四輪驅(qū)動，增加輪胎附著力，提高整車通過性及爬坡度。

3 單發(fā)底盤動力傳動系統(tǒng)的優(yōu)點

本文所提供環(huán)衛(wèi)車輛單發(fā)底盤動力傳動系統(tǒng)，相比傳統(tǒng)環(huán)衛(wèi)車輛雙發(fā)動力傳動系統(tǒng)，具備以下技術(shù)優(yōu)勢：

（1）單一發(fā)動機的底盤動力傳動系統(tǒng)，既可以實現(xiàn)車輛作業(yè)時低速行駛要求，以可滿足清掃作業(yè)各工作裝置動力需求，降低燃油消耗，減少尾氣排放，節(jié)約使用成本。單發(fā)車型較雙發(fā)車型，發(fā)動機維保省時50%，省成本30%。

（2）底盤三種行駛模型，單獨后橋驅(qū)動滿足轉(zhuǎn)場高速行駛，液壓前橋驅(qū)動滿足作業(yè)底速行駛，液壓前輪驅(qū)動和后橋機械驅(qū)動同時工作整車四輪驅(qū)動，增強了整車通過性。

（3）分動箱位置布置合理，各動力輸出軸與作業(yè)裝置采用直驅(qū)，相比液壓傳動，傳動效率更高，整車動力需求降低，拓寬了底盤選型范圍。

（4）采用單發(fā)動力系統(tǒng)，取消上裝副發(fā)，上裝布置空間更為充裕。

4 結(jié)語

雙發(fā)環(huán)衛(wèi)車輛由于其成本的增加及排放難以達標，正被環(huán)衛(wèi)企業(yè)所淘汰。環(huán)衛(wèi)企業(yè)更親迷于單發(fā)底盤動力傳動系統(tǒng)，滿足市場節(jié)能降耗產(chǎn)品需求。相對于傳統(tǒng)城市保潔車主副發(fā)動機雙動力輸出系統(tǒng)，此種單發(fā)底盤動力傳動方案，符合環(huán)衛(wèi)車輛各作業(yè)裝置動力需求，滿足作業(yè)低速行駛要求，充分考慮各工作裝置布置的可行性，能有效提升底盤行駛驅(qū)動性能，降低整車能源消耗及排放污染，將成為環(huán)衛(wèi)車輛動力傳動系統(tǒng)的技術(shù)時尚。

參考文獻：

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作者簡介：唐萌（1985-），女，湖南張家界人，碩士，講師，機械設(shè)計及理論。