大馬力重載全驅(qū)大件牽引車分動箱油冷器設(shè)計(jì)及應(yīng)用

肖冰 陳龍 楊志龍 周榮耀 李思航 李會

摘 要：大件牽引車是用于運(yùn)輸不可拆解的重型大件貨物的專用車輛。其動力系統(tǒng)通常具有較大的馬力和較高的扭矩。主要的運(yùn)輸工作過程中車輛處于長時(shí)間的重載工作情況，所以車輛在對與整車的動力及傳動系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等方面的要求較高。而分動箱作為傳動系統(tǒng)的重要組成部件，分動箱的性能對整車有著較為直接的影響。大件牽引車由于低速重載情況下長時(shí)間的工作，分動箱內(nèi)的齒輪油發(fā)熱嚴(yán)重產(chǎn)生高溫，直接影響齒輪的性能及車輛的安全，故針對分動箱油溫較高的情況，設(shè)計(jì)一套油冷器用于冷卻分動箱油溫，從而從根本上解決了車輛長時(shí)間處于低速重載作業(yè)過程中，分動箱油溫較高對分動箱性能及齒輪使用壽命的不利影響。提高整車的可靠性和壽命，從而提高車輛的性能質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：大件牽引;大件運(yùn)輸;傳動系統(tǒng);分動箱;冷卻系統(tǒng)

中圖分類號：U463.2 ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）04-53-03

Design and Application of Oil Cooler for Transfer Case of Heavy-dutyFull-drive Tractor

Xiao Bing， Chen Long， Yang Zhilong，?Zhou Rongyao，?Li Sihang，?Li Hui

（?Shaanxi Automobile Group Co. Ltd.， Technology Center， Shaanxi Xian 710200?）

Abstract：The bulk tractor is a special vehicle for transporting the heavy bulk goods that cannot be disassembled.?The power system usually has higher horsepower and higher torque.?The main transport work in the process of the vehicle in a long period of heavy load work，?so the vehicle and the whole vehicle in the power and transmission system，?cooling system and other aspects of higher requirements.?As an important part of the transmission system，?the performance of the transmission box has a direct impact on the vehicle.?Big tractor due to the long hours under the situation of low speed and heavy loading，?transfer case the gear oil fever badly to produce high temperature，?a direct impact on the performance of the gear and the safety of the vehicle，?therefore，?in the presence of transfer case oil temperature is higher，?design a set of oil cooling is used to transfer case case oil temperature cooling，?thus fundamentally solver the vehicle for a long time in the operation of low speed and heavy loading loading process，?the transfer case oil temperature is higher on the transfer case performance and service life of gear.?Improve the reliability and life of the vehicle，?so as to improve the performance quality of the vehicle.

Keywords： Bulk motor tractor; Large-scale equipment transportation; Drive system; Transfer case; Cooling system

CLC NO.： U463.2 ?Document Code： A ?Article ID：1671-7988（2020）04-53-03

引言

對于大件運(yùn)輸這一行業(yè)而言，通常需要牽引的貨物是不可拆解的超大和沉重貨物，其運(yùn)輸量占比不多，卻要求車輛必須要有超大馬力的發(fā)動機(jī)，必要時(shí)還要有液力變矩器，先進(jìn)可靠的傳動系統(tǒng)，性能強(qiáng)大的冷卻系統(tǒng)，超大容積的油箱等。對于車輛上每一個零部件而言都要有較高的可靠性和安全性。分動箱作為傳動系統(tǒng)的重要組成部分，其可靠性和安全性等要求也相對較高。^[1]

隨著近年來我國基建設(shè)施的不斷發(fā)展，超百噸的變壓器，新建的風(fēng)場等等，大件牽引車也承擔(dān)了相應(yīng)的大件運(yùn)輸任務(wù)。而大件運(yùn)輸行業(yè)在2010年之前一直被國外的BENZ、MAN等巨頭所壟斷，隨著2010年陜汽自主設(shè)計(jì)研發(fā)的首臺國產(chǎn)大件牽引車成功投入市場，打破了國外品牌長期的壟斷，同時(shí)也贏得了大件運(yùn)輸行業(yè)和市場及客戶的認(rèn)可和贊譽(yù)。

陜汽的大件牽引車系列是針對大件運(yùn)輸行業(yè)而自主設(shè)計(jì)開發(fā)的大馬力牽引車系列，其具有動力強(qiáng)，扭矩大，壓載重，爬坡猛，制動優(yōu)，性價(jià)比高等特點(diǎn)。陜汽大件牽引車在動力及傳動方面有600馬力進(jìn)口康明斯15L發(fā)動機(jī)，580馬力國六濰柴13L發(fā)動機(jī)，進(jìn)口ZF的WSK400+16檔變速箱、Allison4700自動變速箱、國產(chǎn)法士特斜齒鋁殼16檔變速箱+FHB400并聯(lián)緩速器，ZF的VG2700分動箱和株齒ZQC2800分動箱，陜汽漢德13噸前橋，16噸后橋，雙散熱冷卻系統(tǒng)等。

其中6x6經(jīng)典版適合于100-200噸之間的二類大件運(yùn)輸（風(fēng)葉、塔筒、中小型變壓器等設(shè)備運(yùn)輸方案），6x6豪華版可應(yīng)用100-300噸之間的大件貨物運(yùn)輸（發(fā)電機(jī)組，大型變壓器等）適用于四級以上的公路長短途運(yùn)輸，8x8全系車可應(yīng)用300噸以上的貨物運(yùn)輸（發(fā)電機(jī)組、大型變壓器等）適用于四級以上的公路長短途運(yùn)輸。山區(qū)路面牽引150噸爬坡度可達(dá)10%，公路路面牽引150噸爬坡度可達(dá)20.3%。^[2]

1 分動箱的功能參數(shù)、結(jié)構(gòu)

（1）分動器主要是將發(fā)動機(jī)變速箱輸出的動力分配至各個驅(qū)動橋;多數(shù)分動器有高低兩個檔，可以兼起副變速器的作用。分動器作為多軸驅(qū)動車輛傳動系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，其質(zhì)量和性能直接影響到傳動效果和整車動力性能。^[3]

（2）大件車選用分動器的參數(shù)及結(jié)構(gòu)示意圖。

2?分動箱冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型設(shè)計(jì)背景

2.1 分動器的冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景

我司通常生產(chǎn)的全驅(qū)越野車大多使用ZQC800、ZQC1200、ZQC1600和ZQC2000的分動箱在車輛的使用過程中，發(fā)熱不明顯，車輛均未設(shè)計(jì)油冷器，車輛行駛中風(fēng)冷即可滿足其冷卻要求。且大件車使用工況多為低速重載工況，VG2700和ZQC2800其發(fā)熱量大，正常的風(fēng)冷無法滿足其散熱需求，需設(shè)計(jì)相應(yīng)的油冷器對分動器內(nèi)的齒輪油進(jìn)行降溫，從而提高分動器的可靠性及使用壽命等。

2.2 分動器冷卻系統(tǒng)原理

分動箱的油冷卻回路、動力是由分動箱內(nèi)部潤滑油泵供給，分動箱油冷卻系統(tǒng)旁通閥的壓力為2.0bar，在安裝時(shí)需注意，如油冷器的位置不高于分動器的連接接口，可直接連接，如油冷器位置高于分動器的連接接口，需在接口處增加一個止回閥，開啟壓力設(shè)置為0.2bar。用以避免油冷器內(nèi)的油在壓力作用下反向流回分動箱。

2.3?油冷器設(shè)計(jì)及計(jì)算應(yīng)用

2.3.1?帶溫控風(fēng)扇的油冷器

2.3.1.1?計(jì)算邊界條件

（1）冷風(fēng)溫度：40+3C溫升。

（2）風(fēng)扇：LNF-23051C，RFE3。系統(tǒng)阻力：按40%考慮。熱側(cè)：OC-20lpm，10kw，100C。

計(jì)算結(jié)果符合邊界條件，可以滿足分動箱的冷卻需求。

3?分動箱冷卻系統(tǒng)布置

在整車數(shù)模上挑選合適的位置布置油冷器，油冷器布置低于分動器管路連接接口。支架最低點(diǎn)高于橋包最低點(diǎn)，不影響車輛通過性。且氣流方向與風(fēng)扇風(fēng)向一致，不影響其他部件，固定牢固可靠，油冷器進(jìn)回油口向上，方便油管布置，同時(shí)考慮迎風(fēng)面積和油管長度盡量挑選合適的位置布置油冷器，設(shè)計(jì)合適的固定支架。分動箱油冷器冷卻系統(tǒng)布置：油冷器位于分動箱與后橋中部，油冷器通過矩形鋼布置于固定架上，通過溫控風(fēng)扇來散熱。當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時(shí)，風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)量為250m?/h，油冷器的布置形式為管片式，其散熱片材料為鋁制式，額定電壓DC24V，當(dāng)溫度大于60℃時(shí)，風(fēng)機(jī)工作;當(dāng)溫度小于50℃時(shí)風(fēng)機(jī)停止工作。分動箱內(nèi)高溫?zé)嵊屯ㄟ^油冷器冷卻后回到分動箱。

4?小結(jié)

通過對陜汽大件牽引車分動箱油冷器的選型設(shè)計(jì)，說明設(shè)計(jì)分動箱冷卻系統(tǒng)需要注意的問題，為大件牽引車分動箱冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)提供了參考。本分動箱冷卻系統(tǒng)理論計(jì)算滿足條件，并順利通過了車輛的道路功能實(shí)驗(yàn)。陜汽大件牽引車自2010年試制成功并投放市場多年來，不斷升級及完善，得到了市場的認(rèn)可，目前在國內(nèi)的大件牽引車行業(yè)得到了較好的市場口碑。本次設(shè)計(jì)升級的分動器油冷器，可滿足大件牽引車在低速重載工況運(yùn)輸過程的分動器所需冷卻需求，使用性能穩(wěn)定、后續(xù)維修保養(yǎng)方便，得到市場充分肯定和客戶的認(rèn)可。

參考文獻(xiàn)

[1] 莊嚴(yán).舉重若輕——梅賽德斯奔馳ActrosSLT重型牽引車簡介[J].商用汽車，2013（24）.

[2] 肖冰.大馬力車型雙散熱雙節(jié)溫器外置冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].汽車實(shí)用技術(shù)2018（19）.

[3] 臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造[M].機(jī)械工業(yè)出版社.