梁志武

摘 要：動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性是評價防爆礦用車的重要指標(biāo)，也是產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)過程中應(yīng)該重點考慮的因素。本文針對某款防爆礦用車的動力性、經(jīng)濟(jì)性，利用AVL-CRUISE軟件，建立防爆礦用車動力的傳動系統(tǒng)模型，對其動力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行仿真分析。通過整車試驗試驗，驗證AVL-CRUISE軟件仿真計算結(jié)果。

關(guān)鍵詞：防爆礦用車;防爆柴油機(jī);燃油經(jīng)濟(jì)性;CRUISE;最大爬坡度

0 引言

隨著煤礦機(jī)械化開采，井下防爆礦用車有效、機(jī)動的特點，提高了煤礦井下人員和錨桿、配件等中小型物資的運(yùn)輸效率，提升了井下運(yùn)輸能力，最大限度配合了機(jī)械化開采速度，井下防爆礦用車得到了大批量使用。影響開采速度和運(yùn)行成本的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性兩個重要因素，同樣作為衡量防爆礦用車重要性能指標(biāo)，其地位更加凸顯。因此對防爆礦用車動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性的分析、優(yōu)化至關(guān)重要。

本文利用AVL-CRUISE軟件建立整車仿真模型，分析、研究現(xiàn)用防爆礦用車的動力傳動系統(tǒng)的匹配及動力性能、經(jīng)濟(jì)性能，并通過整車試驗試驗對比，來驗證某款防爆礦用車的設(shè)計。

1 動力性和經(jīng)濟(jì)性理論計算

1.1 整車性能參數(shù)

防爆礦用車作為煤礦井下運(yùn)輸設(shè)備，為滿足《礦用防爆柴油機(jī)無軌膠輪車通用技術(shù)條件》（MT/T989-2006）要求，對發(fā)動機(jī)裝置、制動器等進(jìn)行了相應(yīng)的改造，增加了廢氣處理箱、補(bǔ)水箱、中央制動器的部件，其整車性能參數(shù)進(jìn)行了重新選型匹配。表1為某款防爆礦用車的整車參數(shù)。

1.2 動力傳動系統(tǒng)主要零部件性能參數(shù)

防爆礦用車動力傳動系統(tǒng)主要由防爆柴油機(jī)、離合器、變速箱、中央制動器、驅(qū)動橋、濕式制動器等部件組成，其主要性能參數(shù)如表2。

1.3 動力性能理論計算

防爆礦用車的動力性能主要由最高車速、最大爬坡度兩個參數(shù)來評價。

（1）最高車速。防爆礦用車運(yùn)行在煤礦井下平整硬化的水泥路面，驅(qū)動力和行駛阻力達(dá)到平衡時，即加速度為0，坡度也為0，柴油機(jī)全油門，由動力學(xué)公式得最高車速：

式中：Umax為最高車速，Cd為空氣阻力系數(shù)，A為迎風(fēng)面積，Me為柴油機(jī)額定扭矩，ig為變速箱各擋位速比，i0為主減速比，G為整車滿載質(zhì)量，f為滾動阻力系數(shù)，ηT為總機(jī)械傳動效率。

（2）最大爬坡度。防爆礦用車用于煤礦井下復(fù)雜路面，部分巷道尤其采掘面附近多為未硬化路面，且隨著煤礦開采的深入，巷道的坡度增加，因此整車的最大爬坡能力對防爆礦用車的長期服役影響較大。最大爬坡度的計算如下：

（3）經(jīng)濟(jì)性。隨著防爆礦用車的大量應(yīng)用，其運(yùn)行費(fèi)用也占到一定比例，受到各使用方的關(guān)注。燃油最高消耗量與柴油機(jī)功率有關(guān)，可利用汽車等速功率平衡方程求解得到。

2 整車仿真模型的建立

利用CRUISE軟件提供的車身、發(fā)動機(jī)、變速箱、離合器、輪胎等組件模塊，匹配表1、表2的相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)，搭建整車仿真模塊結(jié)構(gòu)示意圖如圖1。

3 仿真結(jié)果

經(jīng)過CRUISE軟件對某款防爆礦用車進(jìn)行動力總成性能仿真，得表3計算結(jié)果。

同時考慮到煤礦井下路面、彎道、坡度、視線等影響，大部分時間運(yùn)行在20 km～30 km之間，綜合動力性能分析，防爆礦用車綜合油耗為15.48 L/100 km。

4 整車試驗驗證

為了有效驗證CRUISE軟件，對此款防爆礦用車進(jìn)行了整車性能試驗，測定最高車速、等速工況油耗，并現(xiàn)場測定最大爬坡度，數(shù)據(jù)如表4。

5 總結(jié)

（1）基于CRUISE軟件，實現(xiàn)防爆礦用車建模、仿真計算，將其計算結(jié)果與整車試驗數(shù)值對比，數(shù)據(jù)基本一致。

（2）仿真分析對設(shè)計能起到正向指導(dǎo)的作用，當(dāng)仿真輸入?yún)?shù)與實驗參數(shù)符合時，仿真模擬的精確度可達(dá)到93%以上。

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