公路大件運(yùn)輸系列講座超重型車(chē)組的選型與設(shè)計(jì)

1、 E A V Y T R U C K 2007.3.前,公路大件運(yùn)輸?shù)某匦蛙?chē)組大多都使用大功率牽引車(chē)和液壓平板掛車(chē)進(jìn)行組合。1超重型車(chē)組的組合方式組合方式一般有三種:半掛式牽引、全掛式牽引和變型牽引。1.1半掛式牽引行駛速度。優(yōu)點(diǎn)是機(jī)動(dòng)靈活。 1.2全掛式牽引 全掛式牽引是利用牽引車(chē)大梁后部的牽引勾或?qū)Ｓ眠B接裝置與液壓平板掛車(chē)連接。牽引車(chē)需要配備配重箱以滿(mǎn)足輪胎與 地面的附著力。優(yōu)點(diǎn)是提高牽引車(chē)的有效牽引力。 1.3變型牽引 所謂變型牽引是指將半掛車(chē)變?yōu)槿珤燔?chē)或?qū)⑷珤燔?chē)變?yōu)榘霋燔?chē)進(jìn)行牽引。牽引拖臺(tái)是半掛車(chē)和全掛車(chē)的轉(zhuǎn)換裝置。由全掛車(chē)牽引架與半掛車(chē)牽引座及軸組成全掛式半掛車(chē)或半掛式全掛車(chē)(如圖

2、2所示半掛車(chē)變?nèi)珤燔?chē)牽引拖臺(tái)。兼顧了半掛式牽引和全掛式牽引的優(yōu)點(diǎn)。圖22超重型車(chē)組的組合方案當(dāng)普通的半掛車(chē)作輸送大件時(shí),40t以上的載質(zhì)量幾乎全部由半掛車(chē)的后兩軸承擔(dān),過(guò)高的軸荷極易造成公路損壞。為此,牽引車(chē)要求使用8×8牽引,采用平頭駕駛室,發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)位于中部,配備兩臺(tái)200kn 的絞盤(pán);半掛車(chē)為4橋結(jié)構(gòu),載質(zhì)量為50t,有裝卸橋板。在歐洲一些國(guó)家,超重型車(chē)組采用文/焦崗耀目Q i c h e y i n g y o n g圖1由配液壓動(dòng)力鵝頸(見(jiàn)圖1的液壓平板掛車(chē)與牽引車(chē)上的鞍座組合成半掛式牽引在大件運(yùn)輸被廣泛采用。它是通過(guò)牽引車(chē)上的鞍座連接,將液壓平板車(chē)的一部分載荷通過(guò)液壓鵝頸的

3、油缸將壓力傳遞到鞍座(即質(zhì)量轉(zhuǎn)移效果滿(mǎn)足輪胎與地面的附著力,減少車(chē)組的總長(zhǎng)度和轉(zhuǎn)彎半徑,提高車(chē)組的有效載荷和汽車(chē)應(yīng)用的方案基本相似。例如斯堪尼亞T144GB6×4NZ,該車(chē)裝用功率為390kW的發(fā)動(dòng)機(jī);奔馳2648S6×4民用重型牽引車(chē)改裝后的變形車(chē)(發(fā)動(dòng)機(jī)為363kW,采用液力機(jī)械式變速器;半掛車(chē)為科基爾ST60-80(6橋,其中4橋可轉(zhuǎn)向,載質(zhì)量為62t。前蘇聯(lián)軍用運(yùn)輸車(chē)總重240t、承載140t,24×24,每個(gè)車(chē)輪的載質(zhì)量為9t,采用燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)功率為920kW,采用復(fù)雜且有效的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(有24個(gè)驅(qū)動(dòng)輪,該車(chē)在中部有鉸接點(diǎn),車(chē)輪轉(zhuǎn)彎的自動(dòng)差動(dòng)操作系統(tǒng)使

4、“24只腳”具有非凡的靈活性?？稍谒新访嫔线\(yùn)輸超大、超重、不可分解的貨物。我軍50t運(yùn)輸車(chē),牽引車(chē)采用HY473型鞍式牽引車(chē),其上裝有牽引座,用以拖動(dòng)半掛車(chē)。半掛車(chē)是962型半掛平板拖車(chē),它由車(chē)架、三聯(lián)軸式板簧懸掛、氣制動(dòng)管路系統(tǒng)和前支承裝置以及跳板等構(gòu)成。因沒(méi)有裝備中央充放氣系統(tǒng),導(dǎo)致該車(chē)在無(wú)路或急造路情況下,越野性能較差。目前,中國(guó)的超重型車(chē)組和歐美、日本相比差距尚遠(yuǎn),甚至連跟韓國(guó)“打架”的資格也還欠缺。國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)仍處于技術(shù)積累階段,所以提高技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前國(guó)內(nèi)超重型車(chē)組的總質(zhì)量均小于50t,其允許的裝(拖載質(zhì)量小,不能滿(mǎn)足大件運(yùn)輸所需的牽引強(qiáng)度。根據(jù)市場(chǎng),可自行開(kāi)發(fā)裝(

5、拖載質(zhì)量可達(dá)100t以上的超重型車(chē)組。3超重型車(chē)組牽引聯(lián)接裝置3.1牽引聯(lián)接裝置的作用牽引聯(lián)接裝置是用來(lái)把牽引車(chē)和掛車(chē)連接起來(lái),組合成車(chē)組的一種連接機(jī)構(gòu)。它具有如下作用:使?fàn)恳?chē)與掛車(chē)連接及脫掛;把牽引車(chē)的牽引力傳遞給掛車(chē);傳遞牽引車(chē)與掛車(chē)相對(duì)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力相互作用。3.2牽引聯(lián)接裝置的分類(lèi)牽引聯(lián)接裝置從結(jié)構(gòu)上可分為2類(lèi)。支承式:用于支承、拖曳半掛車(chē),其特點(diǎn)是除承受縱向負(fù)荷外,還能承受和傳遞垂直負(fù)荷,同時(shí)又是半掛車(chē)組的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。拖曳式:用于連接全掛車(chē),其特點(diǎn)是主要承受縱向負(fù)荷,其垂直負(fù)荷僅為牽引聯(lián)接裝置本身重量。3.3對(duì)牽引聯(lián)接裝置的基本要求從結(jié)構(gòu)和性能方面對(duì)牽引聯(lián)接裝置的基本要求是:a.可靠性在

6、牽引聯(lián)接裝置受拉或受動(dòng)載荷沖擊時(shí),應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度;在車(chē)組運(yùn)行時(shí)不得隨意脫開(kāi),必須有可靠的鎖緊機(jī)構(gòu)。b.互換性如圖3所示,以牽引車(chē)與掛車(chē)連接中心作為參考坐標(biāo)原點(diǎn)0,車(chē)組具有繞X軸的側(cè)向擺動(dòng)、繞Y軸的回轉(zhuǎn)及繞Z軸的縱向傾斜。側(cè)擺角:也叫橫向擺動(dòng)角。繞X軸的側(cè)向擺動(dòng),可以保證車(chē)組通過(guò)橫向不平路面;縱擺角:繞Z軸的縱向傾斜,可以保證車(chē)組通過(guò)縱向不平路面和實(shí)施摘掛;回轉(zhuǎn)角:繞Y軸的回轉(zhuǎn),受輪胎和路面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ闹萍s,當(dāng)車(chē)輪制動(dòng)至抱死狀態(tài)時(shí)或附著系數(shù)趨近于零時(shí),即輪胎和路面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ扔诹銜r(shí),掛車(chē)發(fā)生橫向移動(dòng)或擺動(dòng)。國(guó)際ISO標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于拖曳式牽引聯(lián)接裝置的側(cè)擺角、縱擺角和回轉(zhuǎn)角的極限規(guī)定分別是:

7、25°、20°、75°。關(guān)于支承式牽引聯(lián)接裝置的側(cè)擺角、縱擺角(前傾角1、后傾角2和回轉(zhuǎn)角的極限規(guī)定分別是:3°、(6°、7°、25°或90°。c.摘掛方便、迅速、安全可靠。d.應(yīng)具有減震裝置,用以減緩緊急制動(dòng)或起步時(shí)過(guò)大負(fù)荷的沖擊。3.4半掛車(chē)組的牽引聯(lián)接裝置牽引車(chē)和半掛車(chē)之間裝有牽引聯(lián)接裝置(鞍式牽引座+牽引銷(xiāo),用以傳遞縱向力,承受并傳遞半掛車(chē)的前部質(zhì)量,成為作用于牽引車(chē)上的垂直載荷,同時(shí)還作為半掛車(chē)的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。為保證牽引車(chē)和半掛車(chē)各個(gè)部分的運(yùn)動(dòng)互不干涉。牽引聯(lián)接裝置必須允許牽引車(chē)與半掛車(chē)有足夠的縱向和橫向擺動(dòng)

8、角度。ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定縱向擺角不小于8°,橫向擺角不超過(guò)3°。牽引銷(xiāo)式牽引聯(lián)接裝置主要包括固定在牽引車(chē)上的鞍式牽引座和固定在半掛車(chē)前部車(chē)架牽引板上的牽引銷(xiāo)。3.4.1鞍式牽引座鞍式牽引座的結(jié)構(gòu)型式有三種。單軸線(xiàn)固定型。只能作縱向傾擺(其傾斜的最小極限值:ISO規(guī)定前傾角1=8°、后傾角2=8°。行駛穩(wěn)定性較好,但在較差的道路上行駛時(shí),由于此型牽引座無(wú)橫向擺動(dòng),車(chē)架直接承受的扭力較大,所以適用于在較好道路上行駛的車(chē)組。其牽引座額定承載質(zhì)量為20t。2007.3.H E A V YT R U C K E A V Y T R U C K 2007.3.雙軸線(xiàn)固定

9、型。既能作縱向傾擺,又能作橫向擺動(dòng)。前傾角1和后傾角2的最小值均為8°,橫向擺動(dòng)角3°。由于此型牽引座前后、左右都可擺動(dòng),車(chē)架受力情況較好。適用于低速、重載、道路條件較差的車(chē)組。其牽引座額定承載質(zhì)量為30t。舉升型。利用牽引座的升降實(shí)現(xiàn)車(chē)組的簡(jiǎn)單、快速接脫。多用于港口專(zhuān)用牽引車(chē)組。其牽引座額定承載質(zhì)量為30t。3.4.2牽引銷(xiāo)ISO標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了50號(hào)和90號(hào)兩類(lèi)牽引銷(xiāo),其型式和主要尺寸、安裝和互換性尺寸都已標(biāo)準(zhǔn)化,其中50號(hào)牽引銷(xiāo)適用于最大總質(zhì)量小于或等于50t的半掛車(chē);90號(hào)牽引銷(xiāo)適用于最大總質(zhì)量大于50t、小于或等于100t 的半掛車(chē)鞍座用。牽引銷(xiāo)承受的應(yīng)力較大,必須對(duì)其

10、進(jìn)行強(qiáng)度校核,保證具有足夠的強(qiáng)度。在車(chē)組上坡起步、緊急制動(dòng)及在非常情況下?tīng)恳?chē)緊急制動(dòng)而掛車(chē)無(wú)制動(dòng)作用時(shí)受力較大。其中第三種工況,牽引銷(xiāo)受力最為嚴(yán)重。所以一般應(yīng)在這種工況下進(jìn)行強(qiáng)度校核。3.5全掛車(chē)組的牽引聯(lián)接裝置全掛車(chē)組的牽引聯(lián)接裝置主要包括牽引鉤、掛環(huán),也有些車(chē)還采用十字形聯(lián)接裝置。牽引鉤固定在牽引車(chē)車(chē)架后橫梁及附加支承上;掛環(huán)固定在全掛車(chē)的牽引架(桿上。3.5.1牽引鉤常見(jiàn)的牽引鉤聯(lián)接裝置有兩種型式:鉤環(huán)式牽引聯(lián)接裝置與牽引架上掛環(huán)的聯(lián)接屬于有間隙式的聯(lián)接。這種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是間隙大(14.542mm 會(huì)影響車(chē)組行駛的穩(wěn)定性,尤其當(dāng)鉤或環(huán)磨損后,使?fàn)恳?chē)與掛車(chē)間的沖擊力增加,特別是下坡、轉(zhuǎn)向

11、、過(guò)溝檻和高速行駛時(shí),最大沖擊峰值可達(dá)21100N。沖擊力增大還會(huì)導(dǎo)致車(chē)架、鋼板彈簧的使用壽命的降低與緊固聯(lián)接件的松動(dòng)。所以,已基本淘汰。插銷(xiāo)式牽引聯(lián)接裝置是一種無(wú)間隙式聯(lián)接的牽引裝置,沖擊力小,提高車(chē)組行駛穩(wěn)定性,同時(shí)由于加強(qiáng)了鉤(鐘口形、銷(xiāo)、環(huán)頸部的強(qiáng)度,減少了車(chē)組倒車(chē)時(shí)牽引鉤折斷的現(xiàn)象,增加了鉤、環(huán)的使用壽命。且插銷(xiāo)式牽引聯(lián)接裝置的結(jié)構(gòu)型式和尺寸等效采用了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),具有較好的互換性。所以,一般全掛車(chē)組的牽引鉤推薦采用插銷(xiāo)式牽引聯(lián)接裝置。3.5.2牽引架牽引架組成。由架體、掛環(huán)、緩沖器和安全鏈等組成。超重型牽引架還有支撐輪。牽引架長(zhǎng)度。直接影響車(chē)組的機(jī)動(dòng)性和穩(wěn)定性。因?yàn)楫?dāng)車(chē)組行駛于坡道和彎

12、路時(shí),牽引架產(chǎn)生傾斜,牽引力將以較大的角度傳給掛車(chē),不利于牽引力的傳遞。因此希望加強(qiáng)加長(zhǎng)牽引架,減小傳力角度;但牽引架過(guò)長(zhǎng)不僅會(huì)增加自身質(zhì)量,而且不利于轉(zhuǎn)彎和倒車(chē)。所以牽引架的長(zhǎng)度應(yīng)以牽引車(chē)與掛車(chē)在各種行駛狀況下互不干涉的前提下,越短越好。當(dāng)牽引車(chē)拖掛車(chē)轉(zhuǎn)向時(shí),為不使他們發(fā)生干涉或碰撞現(xiàn)象,一種簡(jiǎn)單確定牽引架長(zhǎng)度的辦法是:牽引架(桿總長(zhǎng)度=1/2掛車(chē)寬度+牽引裝置前置距(即牽引車(chē)牽引鉤中心到車(chē)箱后欄板的距離牽引架的長(zhǎng)度要保證牽引車(chē)和掛車(chē)成90°角時(shí)互不干涉。還要保證車(chē)組在允許的坡道上行駛時(shí)掛車(chē)不致碰到牽引車(chē),在各種彎道上能自由地進(jìn)行接掛和脫掛。一般取牽引架長(zhǎng)度在15002200mm

13、之間或?yàn)閽燔?chē)車(chē)箱寬度的70%左右為宜。牽引架距地面高度。牽引架在掛車(chē)滿(mǎn)載時(shí),應(yīng)基本平行于路面(即牽引架的銷(xiāo)孔或連接頭中心線(xiàn)應(yīng)垂直于水平面,距地面高度為600900mm 范圍內(nèi)。牽引架類(lèi)型。牽引桿有伸縮式(牽引桿長(zhǎng)度是可變的和剛性式(牽引桿長(zhǎng)度是不變的兩種。具有伸縮式牽引桿的長(zhǎng)貨車(chē)組,可適應(yīng)不同程度尺寸的貨物運(yùn)輸,牽引桿長(zhǎng)度變化范圍一般為24m。由于牽引桿長(zhǎng)度變化范圍較大,其結(jié)構(gòu)比較笨重。具有剛性式牽引桿的長(zhǎng)貨車(chē)組,可借助鋼絲繩調(diào)節(jié)牽引車(chē)與掛車(chē)之間的距離。鋼絲繩一端接到牽引鉤上,另一端聯(lián)接在掛車(chē)牽引桿的掛環(huán)上。當(dāng)然,在貨物強(qiáng)度和剛度允許的前提下,也可將貨物當(dāng)作牽引桿。3.5.3十字形聯(lián)接裝置長(zhǎng)貨車(chē)組具有獨(dú)特的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)。車(chē)組直線(xiàn)行駛時(shí),牽引車(chē)的橫轉(zhuǎn)架主銷(xiāo)和長(zhǎng)貨掛車(chē)橫轉(zhuǎn)架之間的距離。在轉(zhuǎn)向時(shí),該距離將會(huì)縮短。因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)是繞著兩個(gè)不同的垂直軸轉(zhuǎn)向:長(zhǎng)貨掛車(chē)?yán)@牽引鉤的垂直軸轉(zhuǎn)向,而裝載在橫轉(zhuǎn)架上的長(zhǎng)尺寸貨物則繞著前橫轉(zhuǎn)架主銷(xiāo)轉(zhuǎn)向。于是形成了三角形。對(duì)各種長(zhǎng)貨車(chē)組在不同的轉(zhuǎn)向半徑下所作的計(jì)算指出,長(zhǎng)度的縮短可達(dá)30mm。為了不妨礙車(chē)組的正常轉(zhuǎn)向,貨物則必須在