張 雷
(陜西汽車控股集團有限公司技術(shù)中心,陜西 西安 710200)
動力傳動系統(tǒng)匹配設(shè)計在整車方案階段尤為重要,在滿足客戶整車性能要求的前提下,合理的匹配可以依托現(xiàn)有資源,實現(xiàn)平臺化拓展、模塊化生產(chǎn),實現(xiàn)整車輕量化設(shè)計,降低生產(chǎn)成本,提高整車經(jīng)濟性和產(chǎn)品市場競爭力。本文以8×8汽車起重機底盤為例,探討了全驅(qū)類車型動力傳動系統(tǒng)匹配選型計算方法。為快速校核客戶需求配置,制定整車方案提供理論參考。
根據(jù)上裝廠家特殊需求,提供的整車性能參數(shù)要求如下表1所示。
表1 75噸出口汽車吊整車性能參數(shù)要求
發(fā)動機功率根據(jù)預(yù)期的最高車速初步選[1]。
發(fā)動機馬力應(yīng)大于438,選用濰柴WP12.460N發(fā)動機,國Ⅲ排放。額定功率 338kW/1900rpm,最大扭矩 2110N·m/1000-1400r/min。
變速箱選型時額定輸入扭矩應(yīng)大于發(fā)動機最大扭矩[2],選取法士特變速器12JSDX220TA-B,帶同步器,帶超速擋,最大輸入扭矩 2200Nm,輸入轉(zhuǎn)速2600rpm,總長 983.4,1擋速比12.10,最高擋速比0.78。
根據(jù)整車承載要求選擇12.00R20/18PR子午線輪胎,充氣外直徑 1125mm,靜半徑516mm,滾動半徑1125*3.05/2/3.14=546mm,負荷能力單胎3750kg/雙胎3450kg。
車橋選用漢德9T雙前轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋后16T雙級雙橋,速比 5.92。前橋額定輸出扭矩 32kNm,后橋額定輸出扭矩50kNm。
2.5.1 按發(fā)動機正算校核輸出扭矩
輸出扭矩=發(fā)動機最大扭矩*變速器 1擋速比*分動器低檔速比*分扭比*車橋速比*效率
前橋:2110Nm*12.10*1.536/3.214*5.92*0.82/2=29.6kNm<32kNm;
后橋:2110Nm*12.10*1.536*2.214/3.214*5.92*0.82/2 =65.57kNm>50kNm;
后橋扭矩比值65.57kNm/50kNm=1.31<1.4。
2.5.2 按地面附著力反算校核輸出扭矩
由圖9可知,當pH值在2~4范圍內(nèi)時,F(xiàn)enton試劑對HHCB和AHTN的降解效果較好,HHCB和AHTN的去除率均能達到90%左右。當 pH>4時,HHCB和AHTN的去除率均呈下降趨勢。
輸出扭矩=額定載荷*地面附著系數(shù)*輪胎滾動半徑
前橋:9000*9.8*0.8*0.546=38.5kNm;
后橋:16000*9.8*0.8*0.546=68.5kNm;
前橋扭矩比值=38.5/32=1.2<1.4;
后橋扭矩比值=68.5/50=1.37<1.4。
一般地,按發(fā)動機和地面附著力計算的車橋輸出扭矩均大于車橋額定扭矩值。對于全驅(qū)類車型車橋扭矩比值應(yīng)小于1.4,普通載貨車一般取1.5-1.6[4]。
2.5.3 按最大爬坡度校核輸出扭矩
整車在爬最大坡度時,速度較小且基本勻速,不考慮空氣阻力和加速阻力進行校核。
車橋扭矩=道路阻力*輪胎滾動半徑=(Gf cosα+G sinα)r;
前橋扭矩=9000*9.8*0.02*cos(arctan0.5)+sin(arctan0.5)*0.546=22.4kNm;
考慮到上、下坡時軸荷轉(zhuǎn)移,應(yīng)預(yù)留安全系數(shù) 1.15。22.4kNm*1.15=25.76kNm<32kNm;
同理,后橋39.8kNm*1.15=45.77kNm<50kNm;
按最大爬坡度校核的扭矩比值應(yīng)小于1。
3.1.1 按傳動比計算
最高車速=0.377*發(fā)動機額定轉(zhuǎn)速*輪胎滾動半徑/變速箱最高擋速比/分動器高檔速比/車橋速比=0.377*1900*0.546/0.78/0.89/5.92=95km/h。
3.1.2 按功率平衡計算
根據(jù)2.1中公式可反算出最高車速92km/h。因此,最高車速滿足整車性能要求。
3.2.1 按車橋扭矩
按 2.4.3反算前橋最大爬坡度為 61%,后橋最大爬坡度為56%。
3.2.2 按驅(qū)動力
最大驅(qū)動力=發(fā)動機最大扭矩*變速器 1擋速比*分動器抵擋速比*車橋速比*傳動效率/輪胎滾動半徑=2110Nm*12.10*1.536*5.92*0.78/0.546m=331.6kN。
按 2.4.3道路阻力公式反算,動力系統(tǒng)決定的爬坡度為90%。三者取最小值為56%,因此,最大爬坡度滿足整車要求。
通過簡單地對8×8汽車起重機底盤動力傳動系統(tǒng)匹配選型計算,確定整車方案配置及性能參數(shù),快速響應(yīng)客戶特殊需求,合理地進行整車匹配。方案后期還需結(jié)合詳細設(shè)計利用CRUISE等軟件并結(jié)合整車燃油經(jīng)濟性要求精準匹配整車動力傳動系統(tǒng)。