HQ5160QZ臂架式清障車改裝設(shè)計【含6張cad圖紙+文檔全套資料】
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中型道路清障車總體設(shè)計與計算李祥貴代汝泉王慧君( 濟南交通高等?？茖W(xué)校山東濟南250023)摘要 闡明了道路清障車的總體設(shè)計和計算方法。介紹了 ST5100TCZ 型道路清障車總體設(shè)計方案, 并對有關(guān)性能參數(shù)進(jìn)行了計算和說明。關(guān)鍵詞: 清障車總體設(shè)計計算中圖分類號:U469. 6+92. 02文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號: 1004-0226(2001)04-0007- 03Integrated Design and Calaulating ofMedium Road-block Removal TruckLi Xiang- gui et alAbstract This paper showed the Integrated design and calculating methods of the road-block removaltruck.It also introduced the Integrated design plan of ST5100TCZ road-block removal truck,and put forwardcalculation and explain for concerned performance parameters.Key wordsroad- block removal truck; Integrated design; calculation1引言隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展, 高等級公路的建設(shè)得到了迅速的發(fā)展。及時將事故車拖離現(xiàn)場以清除道路障礙, 保證公路的暢通, 是充分發(fā)揮高速公路運輸效率的重要措施之一。為此我們開發(fā)了具有救助事故及故障車輛功能的道路清障車。清障車的性能不僅取決于各部件的性能, 還與各部件之間的協(xié)調(diào)及配合有著密切的關(guān)系, 這種合理的協(xié)調(diào)與配合主要取決于總體設(shè)計。 因此, 總體設(shè)計在清障車設(shè)計中是極其重要的。2總體設(shè)計2. 1設(shè)計思想根據(jù)我國目前的實際情況, 經(jīng)過反復(fù)的研究論證, 確定如下設(shè)計原則:a. 既可在高等級公路上使用, 也可在城市道路中使用, 且適宜救援的車輛范圍應(yīng)盡量寬;b. 合理地選擇底盤及有關(guān)總成, 以保證各總成之間的匹配和整車性能;c. 整車結(jié)構(gòu)布置合理, 結(jié)構(gòu)緊湊, 造型新穎, 美觀大方;d. 車輛運行機動靈活, 工作可靠, 功能齊全, 附件裝夾迅速, 操作使用方便, 成本低;e. 為便于車輛的維修, 結(jié)構(gòu)設(shè)計要最大限度地貫徹“ 標(biāo)準(zhǔn)化、 系統(tǒng)化和通用化” ;f. 符合國家、 行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī);g. 整車技術(shù)應(yīng)達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平。2. 2總體設(shè)計方案通過技術(shù)經(jīng)濟分析, 如果開發(fā)專用底盤, 雖有布置更加靈活、 結(jié)構(gòu)更趨合理的優(yōu)點, 但所需資金投入太大, 研制周期也太長。鑒于市場急需清障車, 而且利用定型的二類底盤還有質(zhì)量性能穩(wěn)定和成本較低的優(yōu)勢。 因此, 采有定型的二類底盤更為適宜。 針對我國目前定型車輛的類型和所開發(fā)清障車的特點,經(jīng)過各方面的分析和比較, 最終確定采用 EQ1090E型二類底盤。這樣設(shè)計的清障車, 既可救援小型車,又可救援重型車輛。由于 EQ1090E 二類底盤的后懸較清障車總體布置所需后懸的長度大, 故將原底盤車架縱梁的后端進(jìn)行了縮短改造, 并在改造后的底盤上加裝工作裝置, 以滿足清障車功能的要求。該車底盤上安裝有全液壓控制的吊臂、 拖吊機構(gòu)、 液壓支腿及液壓絞盤, 用以實現(xiàn)清障車的托、 拖及遠(yuǎn)距離牽引( 如事故車掉到路邊溝內(nèi)) 等功能; 吊臂形式采用固定轉(zhuǎn)軸的液壓升降具有自鎖裝置, 在行車過程中鎖住吊臂以免油缸過載, 拖吊機構(gòu)利用液壓驅(qū)動可以折疊及伸縮。多路換向閥操縱手柄通過連接桿布置于車身的兩側(cè)。為了保證清障車在任何救援過程中工作可靠, 防止某些情況下( 如較松軟的路面上拖吊事故車) 清障車本身陷入困境, 在車輛后部設(shè)有液壓支腿, 為保證車輛載荷的合理分配, 在清障車前懸加有適當(dāng)?shù)呐渲? 從整車的造型效果考慮, 車身后部采用左右分置的兩個封閉箱體, 左箱體720014專用汽車Special Purpose Vehicle內(nèi)放置隨車附件, 右箱體內(nèi)設(shè)置液壓管路; 箱體與主車架之間增設(shè)的副車架分別靠螺栓和 U 型騎馬螺栓連接; 為了保證清障車順利地執(zhí)行救援任務(wù), 在駕駛室后端的廂體護(hù)欄上裝有醒目的警報裝置( 警燈和喇叭) 。圖 1ST5100TCZ型道路清障車總體布置2. 3主要技術(shù)參數(shù)總長: 6 430 mm總寬: 2 400 mm總高: 2 500 mm軸距: 3 950 mm輪距( 前輪/ 后輪) : 1 810/ 1 800 mm整車整備質(zhì)量: 5 900 kg最大托舉質(zhì)量: 4 000 kg滿載最高車速: 50 km/ h工作伸縮范圍: 1 610 mm絞盤鋼絲最大拉力: 98 kN接近角: 25離去角: 22最小離地間隙: 240 mm最小轉(zhuǎn)彎直徑: 16 m最大爬坡度( 空載/ 滿載) : 54%/ 12%空車最高車速: 90 km/ h最大牽引力: 29 kN最大托舉高度: 1 300 mm3動力性計算動力性是汽車的主要性能之一。 對清障車而言,空載要求其有較高的車速; 拖載運行時考慮其操縱穩(wěn)定性和制動性, 故限其拖載運行車速在 50 km/ h以內(nèi), 在動力性方面著重要求其爬坡能力。由二汽提供的發(fā)動機外特性曲線按 Pe= Pe外90%確定特性曲線。汽車行駛過程中, 發(fā)動機功率等于機械傳動損失功率與行駛阻力消耗功率之和:Pe=1?TGf vacos?3 600+Gvasin?3 600+CDAv3a76 140+ Gva3 600gdvdt式中: G清障車總質(zhì)量, N;?T傳動系數(shù);f 滾動阻力系數(shù);va行駛速度, km/ h;? 坡道角度( ) ;CD空氣阻力系數(shù);A 汽車迎風(fēng)面積, m2; 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù);dv/ dt汽車行駛加速度, m/ s2。已知 ST 5100T CZ 型道路清障車的變速器各檔傳動比 ig1= 7. 31, ig2= 4. 31, ig3= 2. 45, ig4= 1. 54, ig5= 1, i0= 6. 33, r= 0. 50 m, ?T= 0. 88, A = 4. 2 m2, CD= 0. 9, f = 0. 015。求得:空載最高車速( ? = 0, dv/ dt= 0) :Vmax= 90. 6 km/ h;空載最大爬坡度( dv/ dt= 0) :i = 54. 3% ( 坡度角 ?= 28. 5 ) ;滿載時最大爬坡度( dv/ dt= 0) :i = 12. 4% ( 坡度角 ?= 7. 09 ) 。4最大托舉質(zhì)量和配重的確定與計算4. 1最大托舉質(zhì)量的確定為保證清障車所能救援車型的范圍盡量廣, 根據(jù)不同車型的前軸軸荷( 主要考慮救援類似黃河噸位載重車托舉其縱梁時能滿足要求) ( 下轉(zhuǎn)第 46頁)8李祥貴等: 中型道路清障車總體設(shè)計與計算傳統(tǒng)的夜視儀不同, 駕駛員視力增強器根據(jù)周圍環(huán)境溫度的極小變化產(chǎn)生圖像, 它能使駕駛員在完全黑暗的條件下看到地平線, 并且能看到 360 英尺遠(yuǎn)處的 22 英寸物體。它的仰角為 35 度, 俯角為 5 度,并能向左右兩個方向各旋轉(zhuǎn) 170 度。駕駛員視力增強器有希望成為戰(zhàn)斗勤務(wù)保障部隊的一種非常寶貴的工具。整裝整卸車已經(jīng)過多次試驗, 證明是一種能力很強和可靠的運輸工具, 是幾十年來美軍陸地運輸?shù)淖畲髣?chuàng)新。 它的無可比擬的機動性、 有效載重量和廣泛的用途, 再加上各種功能增強裝置, 使之成為戰(zhàn)斗勤務(wù)保障的重要裝備。 它已配備到整個陸軍, 并且準(zhǔn)備充當(dāng) 21 世紀(jì)美軍的重要戰(zhàn)斗運輸工具。 最近的一次整裝整卸車的定購為2 626 輛車和11 030 個貨物托盤。( 收稿日期: 2001- 09-03)( 上接第 8 頁) 并結(jié)合 EQ1090E 型貨車及輪胎的承載能力, 確定最大托舉質(zhì)量。中型載重汽車一般采用 9. 0020 輪胎, 高速時( 90 km/ h) , 承受最大負(fù)荷 2 200 kg, 能滿足空車高速的行駛。當(dāng)拖載時, 此時負(fù)載超過輪胎的額定負(fù)荷。由輪胎的特性可知, 車速越低, 輪胎承受的負(fù)荷越大。當(dāng)輪胎的速度為 35 km/ h 時, 可承受的負(fù)荷( GB2981- 82) 。驅(qū)動輪為: 4 2304 860 kg, 轉(zhuǎn)向輪為: 3 1603 620 kg, 拖載額定負(fù)荷時限速為 50 km/ h, 經(jīng)過綜合考慮, 確定托舉機構(gòu)的最大托舉質(zhì)量為 4 000 kg。4. 2配重的確定軸荷分配的適當(dāng)與否對車輛的操縱穩(wěn)定性和制動方向穩(wěn)定性都將產(chǎn)生極大的影響。由于清障車拖掛運行時限制車速為 50 km/ h, 故可允許其前后軸的軸荷分配較原車有所變化, 但前軸軸荷也不可過小。 首先確定托舉機構(gòu)托舉最大質(zhì)量, 然后再確定清障車前懸加裝配重的大小, 保證前軸軸荷大于 1 500kg ( 總質(zhì)量的 15% ) , 這樣基本上能滿足限速 50km/ h 的穩(wěn)定性要求。 托舉機構(gòu)托舉最大質(zhì)量G2= 4000 kg 時, 確定前懸加裝配重 G1。根據(jù)力矩平衡原理Gb + G1( L + c) = F1L + dG2G1=F1L + dG2- GbL + c式中代入相應(yīng)數(shù)據(jù), 可計算得 G1= 6 500 N, 需在清障車前懸加裝的配重至少為 650 kg。5絞盤鋼絲繩的拉力計算與縱翻校核5. 1絞盤鋼絲繩的拉力計算絞盤及鋼絲繩的主要作用是遠(yuǎn)距離拖拽掉到路邊溝內(nèi)的事故車。支腿為尖角支撐時, 清障車拽車的最大拉力為98 kN( 98 kN 為鋼絲繩的額定拉力) 。支腿為平角支撐時, 鋼絲繩拉力的水平分力最大為清障車的附著力, 且其大小隨 ?變化而變化。 其方程式為:( G + Fsin? ) != Fcos?式中 G 為清障車重, N; F 為鋼絲繩拉力, N; ?為鋼絲繩與水平方向夾角; !為附著系數(shù)( 輪胎與地面、支腿與地面, 取其最小值) 。所以F =G!cos?- ! sin?其中: G= 57 820 N, 取 ! = 0. 7。當(dāng) ?= 0 時, F= 40 474N; 當(dāng) ? = 15 時, F= 51577N; 當(dāng) ? = 35 時, F= 96 909 N; 當(dāng) ? = 36 時, F=101 808。故當(dāng) ? = 035 時, 鋼絲繩拽車?yán)稍?40 47496 909 N 范圍內(nèi); 當(dāng) ?大于 35 時, 鋼絲繩拽車?yán)_(dá)到 98 kN。5. 2拽車時縱翻校核在鋼絲繩拽車時, 由于鋼絲繩的拉力, 會產(chǎn)生清障車以支腿與地面接觸點為支點旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生縱傾現(xiàn)象。為保證安全, 對清障車進(jìn)行縱翻校核。安全條件: G( a+ b) eF式中: ( a+ b) 為汽車重心到支腿與地面接觸點距離, m; e 為支腿與地面接觸點到鋼絲繩的距離,m。經(jīng)核算該清障車不會產(chǎn)生縱翻。6結(jié)束語隨著公路交通事業(yè)迅速發(fā)展, 在高等級公路和城市道路配備道路清障車已成為當(dāng)務(wù)之急, 其需求量將急劇增加。 我國的道路清障車正處在起步階段,研究開發(fā)道路清障車, 形成生產(chǎn)能力, 以適應(yīng)公路交通事業(yè)的發(fā)展, 是非常必要的。參考文獻(xiàn)1余志生. 汽車?yán)碚? 北京: 機械工業(yè)出版社, 19942彭莫. 汽車動力性能計算. 天津汽車, 1992(2)( 收稿日期: 2001- 08-06)46梅冬: 美軍的整裝整卸車輛
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