公路大件運輸系列講座超重型車組的選型與設計

1、 E A V Y T R U C K 2007.3.前,公路大件運輸的超重型車組大多都使用大功率牽引車和液壓平板掛車進行組合。1超重型車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)點是機動靈活。 1.2全掛式牽引 全掛式牽引是利用牽引車大梁后部的牽引勾或專用連接裝置與液壓平板掛車連接。牽引車需要配備配重箱以滿足輪胎與 地面的附著力。優(yōu)點是提高牽引車的有效牽引力。 1.3變型牽引 所謂變型牽引是指將半掛車變?yōu)槿珤燔嚮驅⑷珤燔囎優(yōu)榘霋燔囘M行牽引。牽引拖臺是半掛車和全掛車的轉換裝置。由全掛車牽引架與半掛車牽引座及軸組成全掛式半掛車或半掛式全掛車(如圖

2、2所示半掛車變全掛車牽引拖臺。兼顧了半掛式牽引和全掛式牽引的優(yōu)點。圖22超重型車組的組合方案當普通的半掛車作輸送大件時,40t以上的載質量幾乎全部由半掛車的后兩軸承擔,過高的軸荷極易造成公路損壞。為此,牽引車要求使用8×8牽引,采用平頭駕駛室,發(fā)動機應位于中部,配備兩臺200kn 的絞盤;半掛車為4橋結構,載質量為50t,有裝卸橋板。在歐洲一些國家,超重型車組采用文/焦崗耀目Q i c h e y i n g y o n g圖1由配液壓動力鵝頸(見圖1的液壓平板掛車與牽引車上的鞍座組合成半掛式牽引在大件運輸被廣泛采用。它是通過牽引車上的鞍座連接,將液壓平板車的一部分載荷通過液壓鵝頸的

3、油缸將壓力傳遞到鞍座(即質量轉移效果滿足輪胎與地面的附著力,減少車組的總長度和轉彎半徑,提高車組的有效載荷和汽車應用的方案基本相似。例如斯堪尼亞T144GB6×4NZ,該車裝用功率為390kW的發(fā)動機;奔馳2648S6×4民用重型牽引車改裝后的變形車(發(fā)動機為363kW,采用液力機械式變速器;半掛車為科基爾ST60-80(6橋,其中4橋可轉向,載質量為62t。前蘇聯軍用運輸車總重240t、承載140t,24×24,每個車輪的載質量為9t,采用燃氣渦輪發(fā)動機功率為920kW,采用復雜且有效的電驅動系統(tǒng)(有24個驅動輪,該車在中部有鉸接點,車輪轉彎的自動差動操作系統(tǒng)使

4、“24只腳”具有非凡的靈活性?？稍谒新访嫔线\輸超大、超重、不可分解的貨物。我軍50t運輸車,牽引車采用HY473型鞍式牽引車,其上裝有牽引座,用以拖動半掛車。半掛車是962型半掛平板拖車,它由車架、三聯軸式板簧懸掛、氣制動管路系統(tǒng)和前支承裝置以及跳板等構成。因沒有裝備中央充放氣系統(tǒng),導致該車在無路或急造路情況下,越野性能較差。目前,中國的超重型車組和歐美、日本相比差距尚遠,甚至連跟韓國“打架”的資格也還欠缺。國內大部分企業(yè)仍處于技術積累階段,所以提高技術是當務之急。據統(tǒng)計,目前國內超重型車組的總質量均小于50t,其允許的裝(拖載質量小,不能滿足大件運輸所需的牽引強度。根據市場,可自行開發(fā)裝(

5、拖載質量可達100t以上的超重型車組。3超重型車組牽引聯接裝置3.1牽引聯接裝置的作用牽引聯接裝置是用來把牽引車和掛車連接起來,組合成車組的一種連接機構。它具有如下作用:使牽引車與掛車連接及脫掛;把牽引車的牽引力傳遞給掛車;傳遞牽引車與掛車相對運動和動力相互作用。3.2牽引聯接裝置的分類牽引聯接裝置從結構上可分為2類。支承式:用于支承、拖曳半掛車,其特點是除承受縱向負荷外,還能承受和傳遞垂直負荷,同時又是半掛車組的轉向機構。拖曳式:用于連接全掛車,其特點是主要承受縱向負荷,其垂直負荷僅為牽引聯接裝置本身重量。3.3對牽引聯接裝置的基本要求從結構和性能方面對牽引聯接裝置的基本要求是:a.可靠性在

6、牽引聯接裝置受拉或受動載荷沖擊時,應具有足夠的強度和剛度;在車組運行時不得隨意脫開,必須有可靠的鎖緊機構。b.互換性如圖3所示,以牽引車與掛車連接中心作為參考坐標原點0,車組具有繞X軸的側向擺動、繞Y軸的回轉及繞Z軸的縱向傾斜。側擺角:也叫橫向擺動角。繞X軸的側向擺動,可以保證車組通過橫向不平路面;縱擺角:繞Z軸的縱向傾斜,可以保證車組通過縱向不平路面和實施摘掛;回轉角:繞Y軸的回轉,受輪胎和路面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ闹萍s,當車輪制動至抱死狀態(tài)時或附著系數趨近于零時,即輪胎和路面?zhèn)认蚍醋饔昧Φ扔诹銜r,掛車發(fā)生橫向移動或擺動。國際ISO標準關于拖曳式牽引聯接裝置的側擺角、縱擺角和回轉角的極限規(guī)定分別是:

7、25°、20°、75°。關于支承式牽引聯接裝置的側擺角、縱擺角(前傾角1、后傾角2和回轉角的極限規(guī)定分別是:3°、(6°、7°、25°或90°。c.摘掛方便、迅速、安全可靠。d.應具有減震裝置,用以減緩緊急制動或起步時過大負荷的沖擊。3.4半掛車組的牽引聯接裝置牽引車和半掛車之間裝有牽引聯接裝置(鞍式牽引座+牽引銷,用以傳遞縱向力,承受并傳遞半掛車的前部質量,成為作用于牽引車上的垂直載荷,同時還作為半掛車的轉向機構。為保證牽引車和半掛車各個部分的運動互不干涉。牽引聯接裝置必須允許牽引車與半掛車有足夠的縱向和橫向擺動

8、角度。ISO標準規(guī)定縱向擺角不小于8°,橫向擺角不超過3°。牽引銷式牽引聯接裝置主要包括固定在牽引車上的鞍式牽引座和固定在半掛車前部車架牽引板上的牽引銷。3.4.1鞍式牽引座鞍式牽引座的結構型式有三種。單軸線固定型。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,由于此型牽引座無橫向擺動,車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組。其牽引座額定承載質量為20t。2007.3.H E A V YT R U C K E A V Y T R U C K 2007.3.雙軸線固定

9、型。既能作縱向傾擺,又能作橫向擺動。前傾角1和后傾角2的最小值均為8°,橫向擺動角3°。由于此型牽引座前后、左右都可擺動,車架受力情況較好。適用于低速、重載、道路條件較差的車組。其牽引座額定承載質量為30t。舉升型。利用牽引座的升降實現車組的簡單、快速接脫。多用于港口專用牽引車組。其牽引座額定承載質量為30t。3.4.2牽引銷ISO標準規(guī)定了50號和90號兩類牽引銷,其型式和主要尺寸、安裝和互換性尺寸都已標準化,其中50號牽引銷適用于最大總質量小于或等于50t的半掛車;90號牽引銷適用于最大總質量大于50t、小于或等于100t 的半掛車鞍座用。牽引銷承受的應力較大,必須對其

10、進行強度校核,保證具有足夠的強度。在車組上坡起步、緊急制動及在非常情況下牽引車緊急制動而掛車無制動作用時受力較大。其中第三種工況,牽引銷受力最為嚴重。所以一般應在這種工況下進行強度校核。3.5全掛車組的牽引聯接裝置全掛車組的牽引聯接裝置主要包括牽引鉤、掛環(huán),也有些車還采用十字形聯接裝置。牽引鉤固定在牽引車車架后橫梁及附加支承上;掛環(huán)固定在全掛車的牽引架(桿上。3.5.1牽引鉤常見的牽引鉤聯接裝置有兩種型式:鉤環(huán)式牽引聯接裝置與牽引架上掛環(huán)的聯接屬于有間隙式的聯接。這種結構的缺點是間隙大(14.542mm 會影響車組行駛的穩(wěn)定性,尤其當鉤或環(huán)磨損后,使牽引車與掛車間的沖擊力增加,特別是下坡、轉向

11、、過溝檻和高速行駛時,最大沖擊峰值可達21100N。沖擊力增大還會導致車架、鋼板彈簧的使用壽命的降低與緊固聯接件的松動。所以,已基本淘汰。插銷式牽引聯接裝置是一種無間隙式聯接的牽引裝置,沖擊力小,提高車組行駛穩(wěn)定性,同時由于加強了鉤(鐘口形、銷、環(huán)頸部的強度,減少了車組倒車時牽引鉤折斷的現象,增加了鉤、環(huán)的使用壽命。且插銷式牽引聯接裝置的結構型式和尺寸等效采用了國際標準,具有較好的互換性。所以,一般全掛車組的牽引鉤推薦采用插銷式牽引聯接裝置。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。牽引架長度。直接影響車組的機動性和穩(wěn)定性。因為當車組行駛于坡道和彎

12、路時,牽引架產生傾斜,牽引力將以較大的角度傳給掛車,不利于牽引力的傳遞。因此希望加強加長牽引架,減小傳力角度;但牽引架過長不僅會增加自身質量,而且不利于轉彎和倒車。所以牽引架的長度應以牽引車與掛車在各種行駛狀況下互不干涉的前提下,越短越好。當牽引車拖掛車轉向時,為不使他們發(fā)生干涉或碰撞現象,一種簡單確定牽引架長度的辦法是:牽引架(桿總長度=1/2掛車寬度+牽引裝置前置距(即牽引車牽引鉤中心到車箱后欄板的距離牽引架的長度要保證牽引車和掛車成90°角時互不干涉。還要保證車組在允許的坡道上行駛時掛車不致碰到牽引車,在各種彎道上能自由地進行接掛和脫掛。一般取牽引架長度在15002200mm

13、之間或為掛車車箱寬度的70%左右為宜。牽引架距地面高度。牽引架在掛車滿載時,應基本平行于路面(即牽引架的銷孔或連接頭中心線應垂直于水平面,距地面高度為600900mm 范圍內。牽引架類型。牽引桿有伸縮式(牽引桿長度是可變的和剛性式(牽引桿長度是不變的兩種。具有伸縮式牽引桿的長貨車組,可適應不同程度尺寸的貨物運輸,牽引桿長度變化范圍一般為24m。由于牽引桿長度變化范圍較大,其結構比較笨重。具有剛性式牽引桿的長貨車組,可借助鋼絲繩調節(jié)牽引車與掛車之間的距離。鋼絲繩一端接到牽引鉤上,另一端聯接在掛車牽引桿的掛環(huán)上。當然,在貨物強度和剛度允許的前提下,也可將貨物當作牽引桿。3.5.3十字形聯接裝置長貨車組具有獨特的運動性質。車組直線行駛時,牽引車的橫轉架主銷和長貨掛車橫轉架之間的距離。在轉向時,該距離將會縮短。因為整個系統(tǒng)是繞著兩個不同的垂直軸轉向:長貨掛車繞牽引鉤的垂直軸轉向,而裝載在橫轉架上的長尺寸貨物則繞著前橫轉架主銷轉向。于是形成了三角形。對各種長貨車組在不同的轉向半徑下所作的計算指出,長度的縮短可達30mm。為了不妨礙車組的正常轉向,貨物則必須在