頓福軍

某礦用自卸車(chē)動(dòng)力總成懸置方式分析

頓福軍

（徐州徐工礦山機(jī)械有限公司，江蘇 徐州 221000）

礦用自卸車(chē)具有承載力大，運(yùn)距短，運(yùn)輸效率高的特點(diǎn)。由于其經(jīng)常運(yùn)行在礦區(qū)或者工程建設(shè)的工地，路況較差，超載嚴(yán)重。而動(dòng)力總成作為其核心部件，其懸置系統(tǒng)的合理性和可靠性對(duì)整車(chē)有重要的影響。

礦用自卸車(chē)；動(dòng)力總成；懸置系統(tǒng)

CLC NO.: U463.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-124-03

1 懸置系統(tǒng)的作用

一般來(lái)說(shuō)，礦用自卸車(chē)動(dòng)力總成懸置系統(tǒng)主要滿(mǎn)足以下三個(gè)要求：

1）在所有工況下滿(mǎn)足動(dòng)、靜載荷要求，保證發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體后端面和變速箱體前端面的靜彎矩不超過(guò)允許值；

2）充分地隔離由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的振動(dòng)向車(chē)架及駕駛室傳遞，降低振動(dòng)噪聲；

3）充分地隔離由于路面不平產(chǎn)生的通過(guò)懸置系統(tǒng)傳向動(dòng)力總成的振動(dòng)，降低振動(dòng)噪聲。

如何系統(tǒng)地確定動(dòng)力懸置系統(tǒng)是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的工作，既要滿(mǎn)足一系列靜態(tài)及動(dòng)態(tài)

的性能要求，同時(shí)又受到各種條件的限制。本文僅對(duì)幾種常見(jiàn)的懸置方式發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體后端面和變速箱體前端面靜彎矩進(jìn)行計(jì)算，同時(shí)提出一種新的懸置方式，分析其對(duì)該礦用自卸車(chē)的適用性。

2 懸置系統(tǒng)的分類(lèi)

動(dòng)力懸置點(diǎn)的數(shù)量根據(jù)動(dòng)力總成的長(zhǎng)度、質(zhì)量和安裝方式等決定。懸置系統(tǒng)可以有3、4、5點(diǎn)懸置。一般在汽車(chē)上采用三點(diǎn)和四點(diǎn)懸置，因?yàn)樵谡駝?dòng)比較大時(shí)，如果懸置點(diǎn)的數(shù)目過(guò)多，當(dāng)車(chē)架變形時(shí)有的懸置點(diǎn)會(huì)發(fā)生錯(cuò)位，使發(fā)動(dòng)機(jī)或懸置支架受力過(guò)大而損壞。三點(diǎn)式懸置與車(chē)架的順從性最好，不受車(chē)架變形的影響，而且固有頻率低，抗扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的效果好；四點(diǎn)懸置的穩(wěn)定性好，能克服較大的轉(zhuǎn)矩反作用力，不過(guò)扭轉(zhuǎn)剛度較大，不利于隔離低頻振動(dòng)。在重型汽車(chē)上，因?yàn)閯?dòng)力總成質(zhì)量大，長(zhǎng)度長(zhǎng)，為了避免發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體后端面上產(chǎn)生過(guò)大的彎矩，通常在變速箱上增加一個(gè)輔助支撐點(diǎn)，從而形成五點(diǎn)式懸置。由于該支撐點(diǎn)距動(dòng)力總成的質(zhì)心最遠(yuǎn)，又是過(guò)定位點(diǎn)，因此對(duì)各懸置點(diǎn)橡膠墊剛度的合理匹配和裝配要求較高，否則由于車(chē)架變形很容易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼、離合器殼破裂或者懸置支架的損壞。

3 某礦用自卸車(chē)動(dòng)力總成質(zhì)心位置計(jì)算

以動(dòng)力總成前懸置點(diǎn)作為基準(zhǔn)，根據(jù)力矩平衡原理，按下列公式計(jì)算整個(gè)動(dòng)力總成質(zhì)心到前懸置點(diǎn)的距L：

式中：m1—發(fā)動(dòng)機(jī)總成質(zhì)量，Kg，m2—離合器總成質(zhì)量，Kg，m3—變速箱總成質(zhì)量，Kg，L1—發(fā)動(dòng)機(jī)總成質(zhì)心到前懸置點(diǎn)距離，mm，L2—離合器總成質(zhì)心到前懸置點(diǎn)距離，mm，L3—變速箱總成質(zhì)心到前懸置點(diǎn)距離，mm。

該礦用自卸車(chē)動(dòng)力總成參數(shù)m1=1170，m2=50，m3=380，L1=596，L2=1124.6，L3=1659.6。將各參數(shù)帶入上式中可得：L=869.3mm。

4 幾種懸置方式靜彎矩計(jì)算

該動(dòng)力總成可以采用表1中的五種懸置方式，下面對(duì)各種懸置方式進(jìn)行靜彎矩計(jì)算。

表1 懸置方式

該動(dòng)力總成機(jī)體后端面和變速箱體前面允許的最大靜彎矩分別為3400Nm和18000Nm， 動(dòng)力總成的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖2：

圖2 動(dòng)力總成計(jì)算簡(jiǎn)圖

將發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置點(diǎn)定義為長(zhǎng)度方向基準(zhǔn)XO，動(dòng)力總成的質(zhì)量為We，發(fā)動(dòng)機(jī)總成的質(zhì)量為Wj，變速箱總成的質(zhì)量為WO，機(jī)體后端面的彎矩為Mj，變速箱體前端面的彎矩為Wb。各距離參數(shù)的定義和數(shù)值如下：

表2 距離參數(shù)值（單位：mm）

在圖2中，發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置點(diǎn)支撐力為F1，后懸置點(diǎn)為F2，輔助支撐點(diǎn)為F3，單位均為N；采用四點(diǎn)懸置時(shí)，前后懸置點(diǎn)的支撐力由下式計(jì)算，計(jì)算出F1、F2之后列力矩方程可得Mj和 Mb。

采用五點(diǎn)懸置時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)作為重點(diǎn)保護(hù)對(duì)象，希望機(jī)體后端面Mj≈0，前后懸置和輔助支撐的力由下式計(jì)算，計(jì)算出F1、F2之后列力矩方程可得Mb。

將表2中的參數(shù)帶入公式（1-1）～（1-5）中，計(jì)算結(jié)果如表3。

表3 各方案計(jì)算結(jié)果

由上表中的計(jì)算結(jié)果可知，機(jī)體后端面靜彎矩根據(jù)動(dòng)力總成后懸置位置的不同有正負(fù)之分，在設(shè)計(jì)中我們只關(guān)心其大小。車(chē)輛的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，動(dòng)力總成會(huì)受到一定的沖擊，而且由于傳動(dòng)軸不平衡量會(huì)給整個(gè)動(dòng)力總成帶來(lái)一定的振動(dòng)。在考慮4g重力加速度的情況下，方案1機(jī)體后端面靜彎矩達(dá)到5138Nm，超出了發(fā)動(dòng)機(jī)允許值。方案3和方案4機(jī)體后端面和變速箱體前端面的靜彎矩相對(duì)較小。但在礦用汽車(chē)上，離合器使用壽命短，需要經(jīng)常更換摩擦片，維修條件差，采用方案2和方案4，拆掉動(dòng)力總成后懸置，發(fā)動(dòng)機(jī)需要單獨(dú)支撐起來(lái)，操作不安全。方案3的靜彎矩均最小，但需合理匹配各個(gè)懸置點(diǎn)橡膠墊的剛度，對(duì)裝配要求較高。方案5機(jī)體后端面和變速箱體前端面的靜彎矩計(jì)算值在允許的范圍內(nèi)，并有一定的安全系數(shù)，更換離合器摩擦片時(shí)，拆掉后懸置發(fā)動(dòng)機(jī)不需要支撐，拆裝方便，操作安全。

5 結(jié)語(yǔ)

1）彎矩計(jì)算過(guò)程中，由于動(dòng)力總成質(zhì)量、質(zhì)心和實(shí)際有一定的差異，計(jì)算結(jié)果可以對(duì)設(shè)計(jì)起到指導(dǎo)作用。

2）安裝變速箱輔助支撐可以有效的降低機(jī)體后端面和變速箱體前端面的靜彎矩。

3）本文方案5能滿(mǎn)足該礦用自卸車(chē)動(dòng)力總成的懸置靜彎矩要求，可以在該礦用車(chē)上應(yīng)用。

[1] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造第二版.[M]機(jī)械工業(yè)出版社.2005.1.

[2] 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)第四版.[M]機(jī)械工業(yè)出版社.2004.8.

[3] 劉鴻文.材料力學(xué)第四版.[M]高等教育出版社.2004.1.

Analysis on the power assembly mounting mode of a mining dump truck

Dun Fujun
（Xuzhou Xugong Mining Machinery Co., Ltd. Jiangsu Xuzhou 221000）

Mining dump truck have the characteristics ofa large bearing capacity, short distance transport and high efficiency. Due to its frequent operation in the mining area or construction site, with poor road conditions and overloading serious. As the core component, the rationality and reliability of the mounting system have an important influence on the vehicle.

Mining dump truck; Power assembly; Mounting system

U463.3

A

1671-7988 (2017)16-124-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.043

頓福軍，男，就職于徐州徐工礦山機(jī)械有限公司，從事特種車(chē)整車(chē)開(kāi)發(fā)工作。