莫飛，呂慧杰，程慷慨

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

前言

重型車輛普遍擁有大功率發(fā)動機和足夠的儲備功率。因此在實現(xiàn)車輛行駛運輸?shù)然竟δ艿幕A(chǔ)上，通過從發(fā)動機或傳動系統(tǒng)的動力傳遞過程中取出部分動力輸出用于驅(qū)動其他專用設(shè)備的裝置稱之為取力器，英文簡稱PTO（Power take off的縮寫），重型汽車常見的動力傳動路線及取力位置如圖1所示。

圖1 重型專用汽車常見的動力輸出路線和取力位置

重型專用汽車就是在重型車輛底盤基礎(chǔ)上通過預(yù)留的取力器驅(qū)動一系列裝置或設(shè)備，從而實現(xiàn)特定功能的車輛。由于專用車輛附加裝置或設(shè)備的功率、轉(zhuǎn)速、旋向、安裝空間等參數(shù)各不相同。為了避免因取力器選型與車輛使用工況不符而導(dǎo)致取力器損壞或出現(xiàn)質(zhì)量事故的情況發(fā)生，在車輛改裝設(shè)計之初就需要對取力器的類型、布置位置和接口形式選取進行認(rèn)真的匹配分析，使改裝后的專用車輛在實現(xiàn)預(yù)期功能的基礎(chǔ)上，還能夠優(yōu)化性能和提高可靠性，避免造成不必要的資源浪費。

1 常用取力器類型、結(jié)構(gòu)及特點

由于重型汽車的總體布置和動力傳遞路線基本相同。因此，根據(jù)取力部位來源大致可分為發(fā)動機取力、變速器取力、分動器取力等，此外還有消防車等大功率設(shè)備加裝的斷軸式取力器。而根據(jù)取力器控制方式的不同，可分為機械控制、液壓控制、氣動控制、真空源控制、電控等，其中氣動控制取力器在重型汽車上較為常用。同時，取力器的輸出方式也多種多樣，有單輸出、雙輸出、法蘭輸出、內(nèi)外花鍵輸出、直連泵等等。

發(fā)動機取力主要由發(fā)動機前端的齒輪組、皮帶輪系或后端的飛輪驅(qū)動，主要用于驅(qū)動發(fā)動機外圍附件或需要長時間工作的專用設(shè)備，但由于發(fā)動機周圍安裝空間較為緊湊，取力設(shè)備轉(zhuǎn)速受發(fā)動機運行波動影響較大，所以范圍相對較為固定，產(chǎn)品種類較少。

分動器取力主要限定于安裝有分動器的全驅(qū)車輛，且分動器處于傳動系統(tǒng)的中間位置，還受到變速器檔位配合因素的影響，具有較大的局限性，與斷軸式取力器相類似，適合大功率取力的需求，因此應(yīng)用范圍也比較窄。

相對而言，變速器取力不僅在空間布置上相對容易，而且取力器的種類和輸出位置也有多種類型可供選擇，尤其是國內(nèi)重型汽車普遍裝配的機械變速器均開發(fā)有相適應(yīng)的取力器產(chǎn)品。根據(jù)在變速器上布置位置的不同，大致可分為變速器前取力、后取力、側(cè)取力等，具體布置位置見圖2。

圖2 重型專用汽車常見的變速器取力位置

改裝廠家及用戶需根據(jù)重型專用車輛的不同需求來選擇取力器，現(xiàn)以陜齒富勒系列機械變速器為例，對幾種較為常見的變速器取力器結(jié)構(gòu)類型特點做以下簡要說明：

a.前置取力器：安裝在離合器殼和變速器本體之間，通過變速器一軸取力，主要產(chǎn)品有 QQ60、QQ60A、QQ90、QF60型取力器；取力口在變速器上方，與發(fā)動機后取力器相類似，但QQ60、QQ60A和QQ90取力器會受離合器的影響；而QF60取力器采用特殊的主副離合器結(jié)構(gòu)，動力輸出不受離合器分離和換擋操縱的影響，也稱“全功率取力器”，適合為精度要求較高的發(fā)電機負(fù)載取力。

b.側(cè)置取力器：安裝在變速器本體周圍，通過中間軸齒輪取力，根據(jù)安裝位置還可分為側(cè)置和底置，主要產(chǎn)品有QC40、QC40A、QC40B、QD50、QD60、QD60A型取力器，其中QC開頭的為側(cè)置，QD開頭的為底置；取力口位于變速器側(cè)面或底部，動力輸出不受檔位影響，適合對側(cè)部或底部空間要求不大的專用車輛取力。

c.后置取力器：安裝在變速器副箱殼體的后端面上，通過變速器加長的副箱中間軸驅(qū)動，主要產(chǎn)品有QH50、QH70、QH70A、QH70C型取力器；取力口位置略有不同，但均在變速器后方，動力輸出受檔位速比的影響，適合為油泵、水泵等非長時間工作的設(shè)備取力。

此外，以上變速器取力器均采用氣動控制，與變速器副箱空擋配合可輕松實現(xiàn)停車或行車狀態(tài)下的取力，還可通過專門的氣路系統(tǒng)防止取力器誤操作，確保行車安全。

2 取力器選型、匹配及注意事項

取力器的選型不僅要根據(jù)車輛的用途和使用工況而定，還必須與車輛動力傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)相匹配，才能在確保使用功能的基礎(chǔ)上兼顧經(jīng)濟性和可靠性。因此，在設(shè)計或選擇上裝附加裝置的傳動系和驅(qū)動零部件時應(yīng)盡量選擇較低的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和較高的發(fā)動機負(fù)荷率，此時車輛的燃油經(jīng)濟性較好，發(fā)動機噪聲也相對較小，也有利于提高傳動零部件的使用壽命和可靠性。

以某型6×6重型專用車改裝為例，改裝單位要求在該底盤基礎(chǔ)上分別選擇合適的取力器為兩個設(shè)備在非行駛狀態(tài)下同時進行驅(qū)動，車輛及上裝設(shè)備主要參數(shù)見表1。

表1 車輛及上裝設(shè)備主要參數(shù)表

根據(jù)上裝設(shè)備的取力需求和已知參數(shù)條件及底盤空間布置情況，選擇變速器QH70取力器驅(qū)動液壓油泵，QF60取力器驅(qū)動發(fā)電機，布置結(jié)構(gòu)圖見圖3。

圖3 某型重型專用汽車取力器布置結(jié)構(gòu)圖

已知QH70取力器傳動比為0.8，QF60取力器傳動比為1，但QH70取力器屬于后取力，其輸出轉(zhuǎn)速與變速器檔位相關(guān)，而QF60取力器不受變速器的影響。變速器各檔與QH70取力器匹配的總速比見表2。

表2 變速器各檔與QH70取力器匹配總速比表

參考經(jīng)驗公式可以分別計算出液壓油泵、發(fā)電機的扭矩值TP和TE，如下：

式中，TP—液壓油泵扭矩，N·m；

P—額定壓力，MPa；

Vg—公稱排量，ml/r；

式中，TE—發(fā)電機扭矩，N·m；

P—發(fā)電機功率，kW；

n—發(fā)電機轉(zhuǎn)速，r/min。

代入數(shù)據(jù)計算得：N·m

根據(jù)計算結(jié)果，結(jié)合發(fā)動機萬有特性曲線和經(jīng)濟性原則，發(fā)動機轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在保證發(fā)電機正常工作的1500 r/min，該轉(zhuǎn)速也處于發(fā)動機經(jīng)濟轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，并且兩個取力設(shè)備同時工作時，也未超過此轉(zhuǎn)速下發(fā)動機的功率和扭矩范圍，可滿足使用要求。但由于QH70取力器受變速器檔位控制，因此還需要對液壓油泵的轉(zhuǎn)速進行校核如下：

式中，nOH70—QH70取力器輸出轉(zhuǎn)速，r/min；

ne—發(fā)動機轉(zhuǎn)速，設(shè)定為1500 r/min；

in—見表2，QH70取力器各檔位下總速比。

代入數(shù)據(jù)計算結(jié)果見表3。

表3 變速器各檔位時QH70取力器輸出轉(zhuǎn)速

計算結(jié)果顯示，發(fā)動機1500 r/min，變速器掛1檔時，QH70取力器輸出轉(zhuǎn)速無法滿足液壓油泵的轉(zhuǎn)速要求，但對發(fā)電機無影響；需2檔及以上的檔位方能保證液壓油泵正常工作，同時只要不超過油泵的最高額定轉(zhuǎn)速，檔位數(shù)越高液壓油泵驅(qū)動的設(shè)備工作效率也相應(yīng)提高。

通過以上實例，在取力器的選取和使用過程中還應(yīng)注意以下幾個方面的要求：

a.取力器的輸出功率(扭矩)、轉(zhuǎn)速(傳動比)、旋向應(yīng)與專用裝置的性能匹配。

b.取力器的輸出法蘭位置應(yīng)保證專用裝置的設(shè)計布置，取力器取力方式需有利于整車布置。

c.應(yīng)關(guān)注取力器的操縱型式。

d.取力器選取應(yīng)與底盤性能匹配。

e.變速器一般不允許高檔區(qū)取力。

最后需特別注意的是，對于輸出轉(zhuǎn)速受變速器檔位影響的取力器而言，取力器的傳動比與取力器的總速比是兩個不同的概念。取力器的總速比是指發(fā)動機轉(zhuǎn)速與取力器輸出端的轉(zhuǎn)速之比，它不但與取力器的傳動比有關(guān)，還與變速器對應(yīng)檔位或分動器有關(guān)。而取力器的傳動比僅指取力器自身固有的傳動比，與取力器自身結(jié)構(gòu)有關(guān)，僅在不受變速器檔位影響的情況與總速比相同。因此，用戶或改裝單位在選取力器時一定要注意兩者的區(qū)別。

3 結(jié)束語

近年來，隨著重型專用汽車不斷向?qū)I(yè)化、自動化方向發(fā)展，我國專用車市場步入了高速發(fā)展的時期，國家的相關(guān)職能部門對專用車行業(yè)愈加重視，市場和法規(guī)也日益完善。取力器以傳動效率高、穩(wěn)定性好、性價比高、制造工藝成熟等優(yōu)點成為專用車輛必備的重要部件。本文通過對重型專用車常用取力器的布置形式、結(jié)構(gòu)等特點進行簡單介紹，為取力器與上裝設(shè)備的配合與優(yōu)化提供了理論依據(jù)，幫助用戶和企業(yè)在專用車產(chǎn)品設(shè)計，取力器產(chǎn)品選型時提供參考。

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