頓福軍

某礦用自卸車動力總成懸置方式分析

頓福軍

（徐州徐工礦山機械有限公司，江蘇 徐州 221000）

礦用自卸車具有承載力大，運距短，運輸效率高的特點。由于其經(jīng)常運行在礦區(qū)或者工程建設(shè)的工地，路況較差，超載嚴重。而動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整車有重要的影響。

礦用自卸車；動力總成；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

一般來說，礦用自卸車動力總成懸置系統(tǒng)主要滿足以下三個要求：

1）在所有工況下滿足動、靜載荷要求，保證發(fā)動機機體后端面和變速箱體前端面的靜彎矩不超過允許值；

2）充分地隔離由發(fā)動機產(chǎn)生的振動向車架及駕駛室傳遞，降低振動噪聲；

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

如何系統(tǒng)地確定動力懸置系統(tǒng)是一個相當復雜的工作，既要滿足一系列靜態(tài)及動態(tài)

的性能要求，同時又受到各種條件的限制。本文僅對幾種常見的懸置方式發(fā)動機機體后端面和變速箱體前端面靜彎矩進行計算，同時提出一種新的懸置方式，分析其對該礦用自卸車的適用性。

2 懸置系統(tǒng)的分類

動力懸置點的數(shù)量根據(jù)動力總成的長度、質(zhì)量和安裝方式等決定。懸置系統(tǒng)可以有3、4、5點懸置。一般在汽車上采用三點和四點懸置，因為在振動比較大時，如果懸置點的數(shù)目過多，當車架變形時有的懸置點會發(fā)生錯位，使發(fā)動機或懸置支架受力過大而損壞。三點式懸置與車架的順從性最好，不受車架變形的影響，而且固有頻率低，抗扭轉(zhuǎn)振動的效果好；四點懸置的穩(wěn)定性好，能克服較大的轉(zhuǎn)矩反作用力，不過扭轉(zhuǎn)剛度較大，不利于隔離低頻振動。在重型汽車上，因為動力總成質(zhì)量大，長度長，為了避免發(fā)動機機體后端面上產(chǎn)生過大的彎矩，通常在變速箱上增加一個輔助支撐點，從而形成五點式懸置。由于該支撐點距動力總成的質(zhì)心最遠，又是過定位點，因此對各懸置點橡膠墊剛度的合理匹配和裝配要求較高，否則由于車架變形很容易導致發(fā)動機飛輪殼、離合器殼破裂或者懸置支架的損壞。

3 某礦用自卸車動力總成質(zhì)心位置計算

以動力總成前懸置點作為基準，根據(jù)力矩平衡原理，按下列公式計算整個動力總成質(zhì)心到前懸置點的距L：

式中：m1—發(fā)動機總成質(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)動機總成質(zhì)心到前懸置點距離，mm，L2—離合器總成質(zhì)心到前懸置點距離，mm，L3—變速箱總成質(zhì)心到前懸置點距離，mm。

該礦用自卸車動力總成參數(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算

該動力總成可以采用表1中的五種懸置方式，下面對各種懸置方式進行靜彎矩計算。

表1 懸置方式

該動力總成機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， 動力總成的計算簡圖如圖2：

圖2 動力總成計算簡圖

將發(fā)動機前懸置點定義為長度方向基準XO，動力總成的質(zhì)量為We，發(fā)動機總成的質(zhì)量為Wj，變速箱總成的質(zhì)量為WO，機體后端面的彎矩為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)動機前懸置點支撐力為F1，后懸置點為F2，輔助支撐點為F3，單位均為N；采用四點懸置時，前后懸置點的支撐力由下式計算，計算出F1、F2之后列力矩方程可得Mj和 Mb。

采用五點懸置時，將發(fā)動機作為重點保護對象，希望機體后端面Mj≈0，前后懸置和輔助支撐的力由下式計算，計算出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，計算結(jié)果如表3。

表3 各方案計算結(jié)果

由上表中的計算結(jié)果可知，機體后端面靜彎矩根據(jù)動力總成后懸置位置的不同有正負之分，在設(shè)計中我們只關(guān)心其大小。車輛的實際運行過程中，動力總成會受到一定的沖擊，而且由于傳動軸不平衡量會給整個動力總成帶來一定的振動。在考慮4g重力加速度的情況下，方案1機體后端面靜彎矩達到5138Nm，超出了發(fā)動機允許值。方案3和方案4機體后端面和變速箱體前端面的靜彎矩相對較小。但在礦用汽車上，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，拆掉動力總成后懸置，發(fā)動機需要單獨支撐起來，操作不安全。方案3的靜彎矩均最小，但需合理匹配各個懸置點橡膠墊的剛度，對裝配要求較高。方案5機體后端面和變速箱體前端面的靜彎矩計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，拆掉后懸置發(fā)動機不需要支撐，拆裝方便，操作安全。

5 結(jié)語

1）彎矩計算過程中，由于動力總成質(zhì)量、質(zhì)心和實際有一定的差異，計算結(jié)果可以對設(shè)計起到指導作用。

2）安裝變速箱輔助支撐可以有效的降低機體后端面和變速箱體前端面的靜彎矩。

3）本文方案5能滿足該礦用自卸車動力總成的懸置靜彎矩要求，可以在該礦用車上應用。

[1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造第二版.[M]機械工業(yè)出版社.2005.1.

[2] 王望予.汽車設(shè)計第四版.[M]機械工業(yè)出版社.2004.8.

[3] 劉鴻文.材料力學第四版.[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械有限公司，從事特種車整車開發(fā)工作。