專用汽車模塊化液壓動(dòng)力總成方案探析

摘要：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)專用汽車的品種、數(shù)量與日俱增，在市場(chǎng)中的種類超過500多種。專用汽車對(duì)于我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著直接影響，但是在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，專用汽車上裝作業(yè)受到底盤發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及其性能的影響，總體作業(yè)效果不夠理想，限制了其發(fā)展。因此，主要針對(duì)專用汽車模塊化液壓動(dòng)力總成方案展開分析，并研究其應(yīng)用價(jià)值與優(yōu)勢(shì)，從而為其發(fā)展提供有效依據(jù)。

關(guān)鍵詞：專用汽車；模塊化；液壓動(dòng)力；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：U469.6 收稿日期：2023-05-25

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.09.016

1 前言

目前我國(guó)正處于快速發(fā)展階段，工業(yè)機(jī)械化水平不斷提升。專用汽車作為我國(guó)生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ撸湎嚓P(guān)技術(shù)已經(jīng)逐步與國(guó)際水平接近，基本上能夠滿足國(guó)內(nèi)生產(chǎn)需求，并且已經(jīng)有部分車型開始出口，尤其是專用化、重型化、列車化載貨汽車。例如，一汽、東風(fēng)、紅巖等集團(tuán)都具有開發(fā)汽車底盤的能力，成為專用汽車行業(yè)中的領(lǐng)先者。但是專用汽車實(shí)際發(fā)展中還存在一些問題，需要結(jié)合現(xiàn)狀，采取有效的改進(jìn)措施，從而推動(dòng)專用汽車的可持續(xù)發(fā)展。液壓動(dòng)力系統(tǒng)在能量沖放效率、功率密度、比功率等方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用［1-2］。因此本文就專用汽車模塊化液壓動(dòng)力總成方案展開探討。

2 我國(guó)專用汽車發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 專用汽車的特點(diǎn)

專用汽車作為汽車行業(yè)的重要組成部分，具有種類多、生產(chǎn)批量小的特點(diǎn)，終端用戶一般是根據(jù)專用汽車的應(yīng)用場(chǎng)景、購(gòu)買者的需求選擇。專用汽車通常是在二類汽車底盤基礎(chǔ)上加裝所需要的部件構(gòu)成的，也有一些專用車是在客車的基礎(chǔ)上改造而來的，比較常見的有救護(hù)車、運(yùn)鈔車等。因此在專用汽車選擇時(shí)，用戶主要是以二類汽車底盤為依據(jù)，如圖1所示。

進(jìn)口二類汽車底盤中以三菱扶桑、五十鈴、奔馳、沃爾沃等企業(yè)較為常見，而我國(guó)隨著研發(fā)水平的提升，國(guó)內(nèi)重型汽車廠家都擁有自主研發(fā)的底盤產(chǎn)品（圖2），且與進(jìn)口底盤的差距正在逐步減小。

2.2 專用汽車市場(chǎng)的需求

2014-2021年中國(guó)專用汽車的銷量整體趨勢(shì)向上，但增速波動(dòng)變化平穩(wěn)。2020年我國(guó)專用車零售市場(chǎng)銷量為165.1萬輛，同比增長(zhǎng)24.98%，這主要是2020年4月之后，國(guó)內(nèi)疫情逐步得到控制，企業(yè)復(fù)工復(fù)產(chǎn)，為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，中央及各地方政府紛紛加大基建投資力度，大量基建項(xiàng)目集中開工，專用汽車市場(chǎng)需求大幅增長(zhǎng)。

3 專用汽車上裝動(dòng)力源及控制方式

3.1 專用汽車上裝取力方式優(yōu)缺點(diǎn)

專用汽車對(duì)于上裝作業(yè)有著較大的需求，例如環(huán)衛(wèi)車、攪拌車、消防車、起重車等類型的專用汽車，既需要有足夠的動(dòng)力，又要實(shí)現(xiàn)整車的快速轉(zhuǎn)場(chǎng)，從而滿足實(shí)際作業(yè)需求［3］。下面就專用汽車上裝動(dòng)力源及控制方式展開探討。

a.底盤動(dòng)力。底盤動(dòng)力主要是源于底盤發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、分動(dòng)箱，具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。例如底盤發(fā)動(dòng)機(jī)取力，主要是以皮帶輪為取力位置，具有力矩小的特點(diǎn)，可通過電磁離合器取力，常用于小型鉤臂車［4］；底盤變速箱取力時(shí)，力矩較大，可滿足一般專用汽車的要求，但是受到離合器的影響，無法連續(xù)作業(yè)，并且在取力作業(yè)時(shí)，很難掛擋，常用于攪拌車；分動(dòng)箱取力時(shí)，速度穩(wěn)定，輸出扭矩大，掛擋對(duì)行車無影響，常用于洗掃車。

b.單獨(dú)動(dòng)力源。單獨(dú)動(dòng)力源適用于功率要求大且需要連續(xù)作業(yè)的專用汽車，比較常見的模式為副發(fā)動(dòng)機(jī)、蓄電池、發(fā)電機(jī)+蓄電池模式，3種模式各有其優(yōu)缺點(diǎn)。副發(fā)電機(jī)具有作業(yè)穩(wěn)定的特點(diǎn)，但是油耗大且排放量大；蓄電池具有穩(wěn)定性高且環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)，但是蓄電池儲(chǔ)電量較小，續(xù)航無法滿足實(shí)際作業(yè)要求；發(fā)電機(jī)+蓄電池模式雖然具有穩(wěn)定作業(yè)、污染小的優(yōu)勢(shì)，但是長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)電量無法滿足作業(yè)需求，并且需要增加大量電氣設(shè)備，增加成本［5］。

3.2 專用汽車上裝控制模式類型

目前專用汽車上裝控制模式主要分為兩種類型：a.手動(dòng)控制。這種模式主要是通過各種手動(dòng)操作裝置如推拉鎖、推拉桿來驅(qū)動(dòng)上裝設(shè)備，完成上裝作業(yè)，這種方式操作簡(jiǎn)單，但是對(duì)于整車布置要求高，智能化水平較低［6］。b.獨(dú)立電控。這種模式通常是采取PLC控制器，對(duì)控制單元進(jìn)行獨(dú)立控制，可以避免操作失誤引起的各種風(fēng)險(xiǎn)事件，但是需要加裝控制單元，可能無法實(shí)現(xiàn)對(duì)底盤的聯(lián)合控制，導(dǎo)致專用汽車整體協(xié)調(diào)性較差。

4 專用汽車模塊化液壓動(dòng)力總成方案

4.1 駐車作業(yè)時(shí)方案的應(yīng)用

本次液壓動(dòng)力總成方案為：液壓泵從底盤動(dòng)力取力，采用總集成控制系統(tǒng)控制上裝動(dòng)力源，并根據(jù)上裝作業(yè)的實(shí)際要求，選擇合適的液壓泵；在底盤發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過程中，集成控制系統(tǒng)會(huì)調(diào)節(jié)液壓泵的參數(shù)，從而確保上裝作業(yè)的穩(wěn)定性。例如在攪拌車中的應(yīng)用，可以避免罐體轉(zhuǎn)速受到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速影響而改變的問題。該模式在駐車作業(yè)專用汽車中也有較好的應(yīng)用效果，此類汽車駐車作業(yè)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制在經(jīng)濟(jì)效益高的區(qū)域，調(diào)節(jié)液壓泵排量，從而實(shí)現(xiàn)作業(yè)的穩(wěn)定性，不但可以減少能耗，還可以保障作業(yè)的穩(wěn)定性，減少環(huán)境污染［7］。

4.2 行車作業(yè)時(shí)方案的應(yīng)用

副發(fā)動(dòng)機(jī)控制上裝作業(yè)時(shí)，由于底盤車架安裝副發(fā)動(dòng)機(jī)，具有單獨(dú)的控制作用，底盤發(fā)動(dòng)機(jī)僅為汽車運(yùn)行提供動(dòng)力，雖然有一定的優(yōu)點(diǎn)，但是這會(huì)增加專用汽車的排放量，無法滿足現(xiàn)代節(jié)能環(huán)保的要求。蓄電池主要是在底盤安裝大容量電池，可通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵完成上裝作業(yè)，但是蓄電池續(xù)航能力較低，也無法滿足實(shí)際要求。副發(fā)動(dòng)機(jī)+蓄電池控制模式，雖然具備上述兩種控制方法的優(yōu)勢(shì)，但是電控單元多，建設(shè)成本高，也會(huì)影響用戶的購(gòu)買意愿［8］。對(duì)于一些清潔類車輛，例如高壓清洗車、洗掃車，上裝作業(yè)對(duì)功率需求大，并且需要行車作業(yè)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有著較高的敏感度。因此在液壓動(dòng)力總成方案中，需要根據(jù)車型進(jìn)行調(diào)整，也就是底盤發(fā)動(dòng)機(jī)通過變速箱輸出動(dòng)力，在傳動(dòng)軸加裝分動(dòng)箱，可以滿足實(shí)際作業(yè)要求。例如在上裝作業(yè)時(shí)，傳動(dòng)軸不通過分動(dòng)箱而直接傳動(dòng)；在行車作業(yè)時(shí)，分動(dòng)箱可通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)底盤行走。發(fā)動(dòng)機(jī)集成控制系統(tǒng)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，調(diào)控液壓泵排量，既能夠確保行車穩(wěn)定性的要求，也能夠滿足上裝作業(yè)的要求，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的利用率。

5 結(jié)語

專用汽車產(chǎn)品需要面向市場(chǎng)需求，在新的市場(chǎng)需求導(dǎo)向，加速新產(chǎn)品開發(fā)。目前我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)正朝著綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此需要注重環(huán)境大方向的變化，加速專用汽車重型化、智能化、輕量化、環(huán)保化發(fā)展，從而把握市場(chǎng)發(fā)展機(jī)會(huì)，獲得更好的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：

張瑩，男，1990年生，助理工程師，研究方向?yàn)槠嚈z測(cè)技術(shù)。