鄭東利，柯賢志，王超，李鵬，楊艷君

（1.陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西西安 710200；

2.陜汽新疆汽車(chē)有限公司，新疆烏魯木齊 830068）

基于SX3317DR404自卸車(chē)底盤(pán)改裝除雪車(chē)的動(dòng)力性能計(jì)算

鄭東利1，柯賢志2，王超1，李鵬1，楊艷君1

（1.陜西重型汽車(chē)有限公司，陜西西安 710200；

2.陜汽新疆汽車(chē)有限公司，新疆烏魯木齊 830068）

根據(jù)除雪鏟在整車(chē)上的實(shí)際布置形式，應(yīng)用一般的機(jī)械理論計(jì)算方法，建立除雪車(chē)工作時(shí)除雪鏟的力學(xué)模型，對(duì)前置除雪鏟除雪阻力、附著力及除雪功率進(jìn)行計(jì)算，再根據(jù)底盤(pán)的配置信息，完成底盤(pán)的動(dòng)力匹配校核。

除雪車(chē); 動(dòng)力校核; 除雪鏟力學(xué)分析計(jì)算

CLC NO.:U462.3+1Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)02-81-03

前言

隨著冬季的到來(lái)，全國(guó)各地開(kāi)始出現(xiàn)降雪，對(duì)人們的出行造成了影響，尤其是高速公路的積雪直接增加了交通事故的概率，及時(shí)做好冬季道路的養(yǎng)護(hù)除雪防凍工作，十分必要,刻不容緩。道路積雪隨氣溫和車(chē)輛的碾壓狀況不同，造成積雪硬度不同，碾壓后的積雪靠人力清除非常費(fèi)力，這些都給除雪工作造成了極大困難。為此，我們經(jīng)過(guò)調(diào)研決定開(kāi)發(fā)基于自卸車(chē)SX3257DR404底盤(pán)的前推式除雪車(chē)，主要用于清除自然積雪和壓實(shí)積雪。工作時(shí)，要求推雪鏟能夠有效壓人積雪中，通過(guò)雪鏟的推動(dòng)，使壓實(shí)的積雪破碎并與地面分離。同時(shí)雪鏟的切入力又不能太大，否則會(huì)破壞地面或者將底盤(pán)支起，影響整車(chē)車(chē)的附著動(dòng)力，造成打滑。通過(guò)分析除雪車(chē)的實(shí)際使用特點(diǎn)以及開(kāi)發(fā)的簡(jiǎn)易程度，我們決定開(kāi)

發(fā)前置式除雪車(chē)，采用前推式除雪鏟。我們通過(guò)建立簡(jiǎn)單的整車(chē)模型來(lái)推雪鏟力學(xué)模型來(lái)進(jìn)行分析計(jì)算。

1、底盤(pán)配置,整車(chē)示意圖

底盤(pán)型號(hào)：SX3257DR404

發(fā)動(dòng)機(jī)：WP10.366E30帶發(fā)動(dòng)機(jī)取力，功率247Kw

車(chē)輪：12.00R20

整車(chē)由三部分組成：

底盤(pán)，貨箱和撒布機(jī)，前推雪鏟。

整車(chē)示意圖見(jiàn)圖1和圖2：

2、該除雪車(chē)采用前推除雪鏟，通過(guò)前推支架與底盤(pán)車(chē)架連接，貨箱內(nèi)布置后撒布裝置，車(chē)輛行進(jìn)過(guò)程中將行進(jìn)方向的積雪推至車(chē)輛右側(cè)，同時(shí)后撒布裝置進(jìn)行融雪劑的撒布。該專(zhuān)用車(chē)輛是在自卸車(chē)底盤(pán)基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，上裝布置容易，重點(diǎn)在于動(dòng)力性能方面的計(jì)算，由于是現(xiàn)有底盤(pán)，為了在不改變現(xiàn)有底盤(pán)動(dòng)力匹配的基礎(chǔ)上，確保整車(chē)能夠正常工作，針對(duì)動(dòng)力需求進(jìn)行計(jì)算校核，確保整車(chē)能夠正常作業(yè)。

3、發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力主要用來(lái)驅(qū)使底盤(pán)，撒布機(jī)，前推雪鏟同時(shí)工作，針對(duì)以上部分進(jìn)行功率需求計(jì)算。

3.1 除雪鏟的力學(xué)模型及相關(guān)計(jì)算

前置除雪鏟在進(jìn)行除雪作業(yè)時(shí)受到的總阻力稱(chēng)為除雪阻力。除雪阻力包括作業(yè)時(shí)推雪鏟所受到的雪阻力與車(chē)輛行走阻力兩部分(圖3)。

除雪鏟所受的雪阻力Fp：

式中：

Ff——雪鏟刃與路面的摩擦阻力；

Fc——路面積雪的切削阻力；

Fa——積雪沿鏟面拋出時(shí)雪對(duì)鏟的阻力；

3.2 除雪車(chē)行進(jìn)方向的行駛阻力Fm

Fa——空氣阻力；

Fr——滾動(dòng)阻力；

Fi——上坡阻力；

Fb——加速阻力；

實(shí)際計(jì)算時(shí)側(cè)向空氣阻力，曲線行駛時(shí)的轉(zhuǎn)彎阻力等，這些對(duì)整車(chē)動(dòng)力的影響很小，可以忽略不計(jì)。

3.3 除雪阻力、附著力和除雪功率的計(jì)算

車(chē)輛牽引力Ft是指在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)時(shí)，地面作用在車(chē)輪并沿行駛方向的總推力：

為了使除雪車(chē)能夠正常作業(yè)，其最大牽引力必須大于或等于外部阻力之和，即Ftmax≥Fkmax。

式中：

Fsχ——行進(jìn)方向的除雪阻力；

v——行駛速度；

μ——傳動(dòng)效率。

4、理論計(jì)算

4.1 前置除雪鏟功率計(jì)算

4.1.1 計(jì)算條件

除雪寬：3．6m；

除雪深度：0.1m；（壓實(shí)狀態(tài)）

除雪斷面積S：3．6×O．1=O．36m2

積雪密度ρ：100kg/ m3

行進(jìn)速度v：50km/ h=13.9m/ s

車(chē)輛總質(zhì)量W：15000kg（包括上裝和雪鏟）

行進(jìn)角θ：30°

空氣阻力系數(shù)μa：0．00275

刃口與路面摩擦系數(shù)μf：0.1（上裝廠提供）

滾動(dòng)阻力系數(shù)μr：0.045

輪胎與路面附著系數(shù)μ：0.3

車(chē)輛正面投影面積A：15m2（包括除雪鏟）

動(dòng)力傳動(dòng)效率η：0.9

鏟體質(zhì)量Wp:1500kg

4.1.2 計(jì)算步驟

4.1.2.1 鏟體除雪阻力計(jì)算

4.1.2.2 行走阻力計(jì)算

式中W1為整車(chē)總重再加上司機(jī)和副駕駛員重量，司機(jī)和副駕駛員重量按200kg計(jì)算；

工作時(shí)勻速行駛，加速阻力為0；

按照水平路面計(jì)算，坡度為0，坡道阻力為0；

4.1.2.3 除雪車(chē)工作時(shí)的阻力計(jì)算：

4.1.2.4 附著力計(jì)算4.1.2.5 除雪功率計(jì)算

考慮到整車(chē)還具有后撒布功能，需要從發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行取力，需要消耗一部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率，后撒布機(jī)額定功率大概在25Kw，所以該車(chē)在除雪作業(yè)時(shí)所需總功率為220Kw。

我們所選的發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為250Kw大于除雪車(chē)工作時(shí)所需的總功率220Kw，滿足使用要求，除雪車(chē)可以正常作業(yè)。

結(jié)論：在SX3257DR404底盤(pán)基礎(chǔ)上改裝的該種除雪車(chē)易于改裝，在冬天除雪作業(yè)時(shí)，僅需在貨箱內(nèi)加裝撒布設(shè)備，前端加裝推雪裝置，就可以滿足一般城市道路的除雪作業(yè)需求，其余時(shí)間拆除推雪鏟和撒布設(shè)備又可以作為城市工程車(chē)輛進(jìn)行使用，該底盤(pán)采用247Kw發(fā)動(dòng)機(jī)可以滿足改裝除雪車(chē)時(shí)動(dòng)力需求。

[1] 濮良貴，紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)，高等教育出版社，2001.6.

[2] 徐東明，劉莉莉《.除雪車(chē)的設(shè)計(jì)計(jì)算》,專(zhuān)用汽車(chē)，2001.4.

[3] 余志生，汽車(chē)?yán)碚?，機(jī)械工業(yè)出版社，2006.5.

Calculation is based onthe dynamic performanceSX3317DR404 snowdump truckchassis modifiedcars

Zheng Dongli1, Ke Xianzhi2, Wang Chao1, Li Peng1, Yang Yanjun1
（1.ShaanxiHeavy-Duty TruckCo., Ltd.，Shaanxi Xi'an 710200;
2.Shaanxi XinjiangAutomobile Automobile Co., Ltd. Xinjiang Urumqi 830068）

According to the actual layout of snow shovel on the complete vehicle，with the application of general mechanical calculating method，to establish the mechanical model of snow shovel while the snow-fighting vehicle is working. Through the calculation of resistance to snow-sweeping, adhesive force and snow-sweeping power of front snow shovel, and the layout of chassis, the power matching correction of chassis has been finished.

snow-fighting vehicle; power correction; snow shovel; mechanical analysis & calculation

U462.3+1

A

1671-7988(2014)02-81-03

鄭東利，就職于陜西重型汽車(chē)有限公司。