启飞汽车

　　随着国民经济持续良好地发展,尤其是国家对基础设施建设投入的逐年加大,使得各类自卸车近年来呈现出爆发式发展。根据中国汽车工业协会自卸车统计数据显示[1]:2011年上半年自卸车累计销量为242 387辆。自卸车一般由于其使用路况和工况较差,且装载质量较大,需要车辆具有良好的动力性、承载性、可靠性、路况和环境适应性、改装适应性等,对底盘的性能要求具有一定的特殊性,其底盘设计具有自身的特点。近年来随着国家治理超载力度的加大,节能减排的政策影响,以及区域销售的特点日益突出,自卸车既要进一步提高对各种恶劣环境的适应能力,又要对保护公路和环境做出积极贡献,在设计开发中出现分类化特点,出现了如轻量化自卸车底盘、公路型自卸车、工地型自卸车等细分类型,自卸车底盘设计也呈现出一些新的特点。
 

 

　　2. 良好的动力性是自卸车的基本性能需求之

 

　　自卸车多用于运输土石方、砂石料、煤炭、矿石等,主要行驶于二级以下公路或非公路地区,如工地、矿区、山区及丘陵地带,地形条件多为长坡、陡坡、多弯,由于运输物质质量大,路况较差,需要车辆具有良好的动力性,以适应爬坡、重载的需要。这类车型的常用车速都在40~60 Km/h(等级道路)或10~30 Km/h(矿区),最高车速70~90 Km/h左右。

 

　　2.1 发动机低速扭矩对动力性的影响

 

　　自卸车的运行工况对车辆的动力传动系统提出了较高的要求,由于重载、路况差,且发动机经常运行于低转速区,要求发动机最大扭矩满足动力匹配需求,最大扭矩范围较宽,并且低速扭矩大,以适应重载低速爬坡的动力需求,并以充足的后备功率适应路况差的要求。

 

　　通过对某款自卸车匹配两种性能不同的发动机,分析发动机低速性能对整车动力性影响。其中,发动机A在1 000 r/min时扭矩为580 Nm,发动机B在1 000 r/min时扭矩为650 Nm,两款发动机最大扭矩相当,匹配两款发动机的变速箱和后桥速比相同。由图1分析表明:当发动机转速为1000 r/min,变速器为二挡时,匹配发动机B的爬坡能力优于A;二挡起步加速至50 Km/h时,匹配发动机A的加速时间长于发动机B,说明发动机B的加速能力优于A。匹配整车的低速段动力性B机明显优于A机。

 

　　2.2 变速箱及离合器总成对动力性的影响

 

　　由于使用工况较恶劣,反应离合器传递发动机最大扭矩的可靠程度的离合器后备系数是自卸车离合器有别于同等总质量的载货汽车和其它车型的关键参数。如果后备系数选择过小,不能可靠地传动发动机的最大扭矩,由于自卸车重载起步冲击较大,容易造成离合器打滑烧蚀等故障;如果后备系数选择过大,则不能有效防止传动系过载,并且易造成操纵沉重。据相关离合器厂家推荐的离合器后备系数如下:自卸车2.2~3.0,中、重型货车1.7~2.1。

 

　　为提高车辆的动力性和经济性,使得车辆在低速重载时具有高动力性,空载回程时具有较高车速,变速器速比范围要求渐宽,变速箱趋向多挡化,目前市场上4X2工程车已用到8或9挡箱。变速箱速比的选择方面,一般来说,从满足动力性和最高车速的设计要求考虑,用于较差路面和使用工况下的自卸车,宜采用直接挡变速箱;用于路面较好地区,为提高最高车速,可采用超速挡变速箱,而直接挡变速箱最高挡传动效率高,可提高车辆燃油经济性,故如果可以采用较小速比的后桥,来达到提高最高车速的目的,采用直接挡变速箱也是不错的选择[2]。

 

　　某车型由8挡箱升级9挡箱的整车动力性、经济性分析见图2,匹配9挡变速器的爬坡能力、百公里油耗均优于8挡变速器,说明采用9挡变速器后整车动力性和经济性均得到改善。

 

　　2.3 动力性提升对后桥的影响

 

　　由于超载及路况较差,为使车辆具有良好的动力性,匹配传动系统时后桥输出扭矩往往用到极限,容易造成后桥的损坏。随着变速箱挡位的增多,速比范围加宽,后桥输出扭矩逐步放大,后桥动力输出负担加大,而如果迫于成本和竞争的压力,不同步考虑后桥容量问题,往往带来传动系统匹配的矛盾,为后期的齿轮打齿故障埋下隐患。

 

　　另一方面,自卸车运行在较差路面上(如土路、砂石路面),其滚动阻力系数较大,相对于良好路面来说大大增加了车辆的滚动阻力,起步时要求短时间内增大驱动力以克服道路阻力,对后桥齿轮的冲击加大,这也加剧了后桥齿轮的损坏情况发生。市场上曾发生用于装载挖沙的车辆起步时发生后桥打齿的情况,该工况提高了对车辆低速动力性及齿轮强度的要求。

 

　　3、良好的承载性

 

　　自卸汽车经常存在超载现象,而且路况较差,对车辆承载系统提出了更高的要求。为解决市场上经常发生的钢板弹簧断裂现象,加强承载能力,板簧设计时通常通过增加片数、增加单片厚度和宽度来增加板簧的强度,这同时也意味着板簧刚度的增加,对整车平顺性的影响是不利的。为满足对整车平顺性的需求,以及空间尺寸的限制,板簧的增强不可能是无限制的。

 

　　车架作为车辆的主要承载体,要求具有良好的强度,车架设计常通过增加纵梁断面高度、增加材料厚度来加强强度,多采用双层纵梁形式,有的在车架高应力区增加加强板。

 

　　轮胎通过增加尺寸、层级、气压来提高负荷能力。轮胎尺寸的增加往往会增加布置上的困难,车轮轮跳空间、轮胎与板簧间隙、后轮处整车外宽尺寸限制,都是需要考虑和关注的问题。一些用于山区的车辆,由于经常在弯道上行驶,重载、路况差加剧了后桥壳的变形,出现悬架U型螺栓和后轮胎单边距离近的问题,甚至发生刮破轮胎的问题。在重载车型上采用铸钢桥壳代替冲焊桥壳,提高桥壳的刚性,有利于减少桥壳发生变形以及相应问题。