某矿用自卸车动力总成悬置方式分析

顿福军

某矿用自卸车动力总成悬置方式分析

顿福军

（徐州徐工矿山机械有限公司，江苏 徐州 221000）

矿用自卸车具有承载力大，运距短，运输效率高的特点。由于其经常运行在矿区或者工程建设的工地，路况较差，超载严重。而动力总成作为其核心部件，其悬置系统的合理性和可靠性对整车有重要的影响。

矿用自卸车；动力总成；悬置系统

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

1 悬置系统的作用

一般来说，矿用自卸车动力总成悬置系统主要满足以下三个要求：

1）在所有工况下满足动、静载荷要求，保证发动机机体后端面和变速箱体前端面的静弯矩不超过允许值；

2）充分地隔离由发动机产生的振动向车架及驾驶室传递，降低振动噪声；

3）充分地隔离由于路面不平产生的通过悬置系统传向动力总成的振动，降低振动噪声。

如何系统地确定动力悬置系统是一个相当复杂的工作，既要满足一系列静态及动态

的性能要求，同时又受到各种条件的限制。本文仅对几种常见的悬置方式发动机机体后端面和变速箱体前端面静弯矩进行计算，同时提出一种新的悬置方式，分析其对该矿用自卸车的适用性。

2 悬置系统的分类

动力悬置点的数量根据动力总成的长度、质量和安装方式等决定。悬置系统可以有3、4、5点悬置。一般在汽车上采用三点和四点悬置，因为在振动比较大时，如果悬置点的数目过多，当车架变形时有的悬置点会发生错位，使发动机或悬置支架受力过大而损坏。三点式悬置与车架的顺从性最好，不受车架变形的影响，而且固有频率低，抗扭转振动的效果好；四点悬置的稳定性好，能克服较大的转矩反作用力，不过扭转刚度较大，不利于隔离低频振动。在重型汽车上，因为动力总成质量大，长度长，为了避免发动机机体后端面上产生过大的弯矩，通常在变速箱上增加一个辅助支撑点，从而形成五点式悬置。由于该支撑点距动力总成的质心最远，又是过定位点，因此对各悬置点橡胶垫刚度的合理匹配和装配要求较高，否则由于车架变形很容易导致发动机飞轮壳、离合器壳破裂或者悬置支架的损坏。

3 某矿用自卸车动力总成质心位置计算

以动力总成前悬置点作为基准，根据力矩平衡原理，按下列公式计算整个动力总成质心到前悬置点的距L：

式中：m1—发动机总成质量，Kg，m2—离合器总成质量，Kg，m3—变速箱总成质量，Kg，L1—发动机总成质心到前悬置点距离，mm，L2—离合器总成质心到前悬置点距离，mm，L3—变速箱总成质心到前悬置点距离，mm。

该矿用自卸车动力总成参数m1=1170，m2=50，m3=380，L1=596，L2=1124.6，L3=1659.6。将各参数带入上式中可得：L=869.3mm。

4 几种悬置方式静弯矩计算

该动力总成可以采用表1中的五种悬置方式，下面对各种悬置方式进行静弯矩计算。

表1 悬置方式

该动力总成机体后端面和变速箱体前面允许的最大静弯矩分别为3400Nm和18000Nm， 动力总成的计算简图如图2：

图2 动力总成计算简图

将发动机前悬置点定义为长度方向基准XO，动力总成的质量为We，发动机总成的质量为Wj，变速箱总成的质量为WO，机体后端面的弯矩为Mj，变速箱体前端面的弯矩为Wb。各距离参数的定义和数值如下：

表2 距离参数值（单位：mm）

在图2中，发动机前悬置点支撑力为F1，后悬置点为F2，辅助支撑点为F3，单位均为N；采用四点悬置时，前后悬置点的支撑力由下式计算，计算出F1、F2之后列力矩方程可得Mj和 Mb。

采用五点悬置时，将发动机作为重点保护对象，希望机体后端面Mj≈0，前后悬置和辅助支撑的力由下式计算，计算出F1、F2之后列力矩方程可得Mb。

将表2中的参数带入公式（1-1）～（1-5）中，计算结果如表3。

表3 各方案计算结果

由上表中的计算结果可知，机体后端面静弯矩根据动力总成后悬置位置的不同有正负之分，在设计中我们只关心其大小。车辆的实际运行过程中，动力总成会受到一定的冲击，而且由于传动轴不平衡量会给整个动力总成带来一定的振动。在考虑4g重力加速度的情况下，方案1机体后端面静弯矩达到5138Nm，超出了发动机允许值。方案3和方案4机体后端面和变速箱体前端面的静弯矩相对较小。但在矿用汽车上，离合器使用寿命短，需要经常更换摩擦片，维修条件差，采用方案2和方案4，拆掉动力总成后悬置，发动机需要单独支撑起来，操作不安全。方案3的静弯矩均最小，但需合理匹配各个悬置点橡胶垫的刚度，对装配要求较高。方案5机体后端面和变速箱体前端面的静弯矩计算值在允许的范围内，并有一定的安全系数，更换离合器摩擦片时，拆掉后悬置发动机不需要支撑，拆装方便，操作安全。

5 结语

1）弯矩计算过程中，由于动力总成质量、质心和实际有一定的差异，计算结果可以对设计起到指导作用。

2）安装变速箱辅助支撑可以有效的降低机体后端面和变速箱体前端面的静弯矩。

3）本文方案5能满足该矿用自卸车动力总成的悬置静弯矩要求，可以在该矿用车上应用。

[1] 陈家瑞.汽车构造第二版.[M]机械工业出版社.2005.1.

[2] 王望予.汽车设计第四版.[M]机械工业出版社.2004.8.

[3] 刘鸿文.材料力学第四版.[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

顿福军，男，就职于徐州徐工矿山机械有限公司，从事特种车整车开发工作。