大马力重载全驱大件牵引车分动箱油冷器设计及应用

肖冰 陈龙 杨志龙 周荣耀 李思航 李会

摘 要：大件牽引车是用于运输不可拆解的重型大件货物的专用车辆。其动力系统通常具有较大的马力和较高的扭矩。主要的运输工作过程中车辆处于长时间的重载工作情况，所以车辆在对与整车的动力及传动系统、冷却系统等方面的要求较高。而分动箱作为传动系统的重要组成部件，分动箱的性能对整车有着较为直接的影响。大件牵引车由于低速重载情况下长时间的工作，分动箱内的齿轮油发热严重产生高温，直接影响齿轮的性能及车辆的安全，故针对分动箱油温较高的情况，设计一套油冷器用于冷却分动箱油温，从而从根本上解决了车辆长时间处于低速重载作业过程中，分动箱油温较高对分动箱性能及齿轮使用寿命的不利影响。提高整车的可靠性和寿命，从而提高车辆的性能质量。

关键词：大件牵引;大件运输;传动系统;分动箱;冷却系统

中图分类号：U463.2  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）04-53-03

Design and Application of Oil Cooler for Transfer Case of Heavy-dutyFull-drive Tractor

Xiao Bing， Chen Long， Yang Zhilong， Zhou Rongyao， Li Sihang， Li Hui

（ Shaanxi Automobile Group Co. Ltd.， Technology Center， Shaanxi Xian 710200 ）

Abstract：The bulk tractor is a special vehicle for transporting the heavy bulk goods that cannot be disassembled. The power system usually has higher horsepower and higher torque. The main transport work in the process of the vehicle in a long period of heavy load work， so the vehicle and the whole vehicle in the power and transmission system， cooling system and other aspects of higher requirements. As an important part of the transmission system， the performance of the transmission box has a direct impact on the vehicle. Big tractor due to the long hours under the situation of low speed and heavy loading， transfer case the gear oil fever badly to produce high temperature， a direct impact on the performance of the gear and the safety of the vehicle， therefore， in the presence of transfer case oil temperature is higher， design a set of oil cooling is used to transfer case case oil temperature cooling， thus fundamentally solver the vehicle for a long time in the operation of low speed and heavy loading loading process， the transfer case oil temperature is higher on the transfer case performance and service life of gear. Improve the reliability and life of the vehicle， so as to improve the performance quality of the vehicle.

Keywords： Bulk motor tractor; Large-scale equipment transportation; Drive system; Transfer case; Cooling system

CLC NO.： U463.2  Document Code： A  Article ID：1671-7988（2020）04-53-03

引言

对于大件运输这一行业而言，通常需要牵引的货物是不可拆解的超大和沉重货物，其运输量占比不多，却要求车辆必须要有超大马力的发动机，必要时还要有液力变矩器，先进可靠的传动系统，性能强大的冷却系统，超大容积的油箱等。对于车辆上每一个零部件而言都要有较高的可靠性和安全性。分动箱作为传动系统的重要组成部分，其可靠性和安全性等要求也相对较高。^[1]

随着近年来我国基建设施的不断发展，超百吨的变压器，新建的风场等等，大件牵引车也承担了相应的大件运输任务。而大件运输行业在2010年之前一直被国外的BENZ、MAN等巨头所垄断，随着2010年陕汽自主设计研发的首台国产大件牵引车成功投入市场，打破了国外品牌长期的垄断，同时也赢得了大件运输行业和市场及客户的认可和赞誉。

陕汽的大件牵引车系列是针对大件运输行业而自主设计开发的大马力牵引车系列，其具有动力强，扭矩大，压载重，爬坡猛，制动优，性价比高等特点。陕汽大件牵引车在动力及传动方面有600马力进口康明斯15L发动机，580马力国六潍柴13L发动机，进口ZF的WSK400+16档变速箱、Allison4700自动变速箱、国产法士特斜齿铝壳16档变速箱+FHB400并聯缓速器，ZF的VG2700分动箱和株齿ZQC2800分动箱，陕汽汉德13吨前桥，16吨后桥，双散热冷却系统等。

其中6x6经典版适合于100-200吨之间的二类大件运输（风叶、塔筒、中小型变压器等设备运输方案），6x6豪华版可应用100-300吨之间的大件货物运输（发电机组，大型变压器等）适用于四级以上的公路长短途运输，8x8全系车可应用300吨以上的货物运输（发电机组、大型变压器等）适用于四级以上的公路长短途运输。山区路面牵引150吨爬坡度可达10%，公路路面牵引150吨爬坡度可达20.3%。^[2]

1 分动箱的功能参数、结构

（1）分动器主要是将发动机变速箱输出的动力分配至各个驱动桥;多数分动器有高低两个档，可以兼起副变速器的作用。分动器作为多轴驱动车辆传动系统中的关键部件，其质量和性能直接影响到传动效果和整车动力性能。^[3]

（2）大件车选用分动器的参数及结构示意图。

2 分动箱冷却系统设计选型设计背景

2.1 分动器的冷却系统设计背景

我司通常生产的全驱越野车大多使用ZQC800、ZQC1200、ZQC1600和ZQC2000的分动箱在车辆的使用过程中，发热不明显，车辆均未设计油冷器，车辆行驶中风冷即可满足其冷却要求。且大件车使用工况多为低速重载工况，VG2700和ZQC2800其发热量大，正常的风冷无法满足其散热需求，需设计相应的油冷器对分动器内的齿轮油进行降温，从而提高分动器的可靠性及使用寿命等。

2.2 分动器冷却系统原理

分动箱的油冷却回路、动力是由分动箱内部润滑油泵供给，分动箱油冷却系统旁通阀的压力为2.0bar，在安装时需注意，如油冷器的位置不高于分动器的连接接口，可直接连接，如油冷器位置高于分动器的连接接口，需在接口处增加一个止回阀，开启压力设置为0.2bar。用以避免油冷器内的油在压力作用下反向流回分动箱。

2.3 油冷器设计及计算应用

2.3.1 带温控风扇的油冷器

2.3.1.1 计算边界条件

（1）冷风温度：40+3C温升。

（2）风扇：LNF-23051C，RFE3。系统阻力：按40%考虑。热侧：OC-20lpm，10kw，100C。

计算结果符合边界条件，可以满足分动箱的冷却需求。

3 分动箱冷却系统布置

在整车数模上挑选合适的位置布置油冷器，油冷器布置低于分动器管路连接接口。支架最低点高于桥包最低点，不影响车辆通过性。且气流方向与风扇风向一致，不影响其他部件，固定牢固可靠，油冷器进回油口向上，方便油管布置，同时考虑迎风面积和油管长度尽量挑选合适的位置布置油冷器，设计合适的固定支架。分动箱油冷器冷却系统布置：油冷器位于分动箱与后桥中部，油冷器通过矩形钢布置于固定架上，通过温控风扇来散热。当发动机起动时，风机进风量为250m?/h，油冷器的布置形式为管片式，其散热片材料为铝制式，额定电压DC24V，当温度大于60℃时，风机工作;当温度小于50℃时风机停止工作。分动箱内高温热油通过油冷器冷却后回到分动箱。

4 小结

通过对陕汽大件牵引车分动箱油冷器的选型设计，说明设计分动箱冷却系统需要注意的问题，为大件牵引车分动箱冷却系统的设计时提供了参考。本分动箱冷却系统理论计算满足条件，并顺利通过了车辆的道路功能实验。陕汽大件牵引车自2010年试制成功并投放市场多年来，不断升级及完善，得到了市场的认可，目前在国内的大件牵引车行业得到了较好的市场口碑。本次设计升级的分动器油冷器，可满足大件牵引车在低速重载工况运输过程的分动器所需冷却需求，使用性能稳定、后续维修保养方便，得到市场充分肯定和客户的认可。

参考文献

[1] 庄严.举重若轻——梅赛德斯奔驰ActrosSLT重型牵引车简介[J].商用汽车，2013（24）.

[2] 肖冰.大马力车型双散热双节温器外置冷却系统设计及应用[J].汽车实用技术2018（19）.

[3] 臧杰，阎岩.汽车构造[M].机械工业出版社.