ST5063TQZ清障车改装设计

摘 要随着经济的发展，我们国家道路上的汽车不断地增长，而相应的则是越来越频发的交通事故，为了避免车辆的二次损坏，道路清障车在作业时应十分注意对事故车辆的保护，特别对一些新车、高档轿车，应必免因为作业中捆绑、挤压以及运输对事故车辆的损坏，特别对一些高档轿车，应避免因为作业中的捆绑、挤压、以及运输中的碰撞造成对事故车辆机件及外观上的进一步损伤了改。利用附加的液压绞盘、液压举升装置、托板能够对事故车辆施行装载运输，实现对事故车辆的快速处理，并且不受事故车辆车速的限制。在查阅大量相关资料的基础上，深入分析了平板清障汽车设计的总体方案，对底盘、举升机构、液压系统、液压绞盘以及相关附件等进行了合理选择。并通过对底盘型号的选取，确定了整车性能参数。确定了对背式清障汽车的总体参数。此外，对改装后的整车性能也进行了分析和计算，以确定是否能满足国家标准。关键词：清障车；平板；液压绞盘；升降机构；液压系统of to in is in to is as of By of an of to of of on of a of a of of On to of it of of s to it on of it of At of In it to it 摘 要. 课题研究的目的和意义. 国内外清障车的发展现状. 设计的主要内容. 清障车的分类. 工作原理. 二类底盘的选择. 总体布置.本章小结. .质量参数的确定.道路清障汽车副车架的设计与分析. 本章小结.压系统设计.举升机构形式的选择. 液压系统的类型和特点. 液压系统的组成.压系统的组成.压缸的组成. 油缸的选型与计算.缸直径及行程确定.塞杆直径.压缸壁厚和外径的计算.体长度的确定. 油泵的计算与选型.泵工作压力的计算.泵理论流量的计算.泵功率的计算.液压绞盘的设计.油箱与油管的计算与选型.取力器设计. 本章小结.道路清障车整车参数.动力性计算.燃油经济性计算.道路清障车稳定性计算.本章小结.题研究的目的和意义现代汽车工业具有全球性，是开放性的综合产业。汽车工业的发展是社会经济发展的必然，而经济社会的发展对汽车使用功能不断提出新的要求，是汽车更好的为经济发展服务，在社会经济不断发展和人民生活水平不断提高的双重要求下，专用车的出现更好的满足了客户的专业需求。居世界第二。随着京沈、京沪、西南出海通道等高速公路的开通，我国以五纵七横国道主干线为重点的国家公路主骨架已初步建成。这为清障车的突飞发展孕育了广阔市场，作为“让大地的脉络更畅通”的使者清障车，要使其更能发挥安全快捷、强而有力的道路清障优势，那么清障车底盘专用化、重型化、智能化、作业附件实用性是清障车技术发展的必然趋势。清障车底盘专用化，是国内清障车行业发展的必然趋势。目前，国内的清障车全部是利用二类底盘来改装的。二类底盘的轴荷分布是按载货车来设计的，这与清障车托举作业时的所要求轴荷分布是不同的。往往会出现清障的托举机构还有潜力，清障车的总质量也小于其最大总质量，但其后轴却已经超载了。二类底盘的轴荷分布对清障车是不适用的。由于清障车是种作业车，其需随车携带许多作业附件工具。现在国内的二类底盘两大梁外侧已被燃油箱、电瓶、气罐占住了空间，这样就很难再布置工具箱来安放清障车所需的众多作业附件。若清障车底盘专用化，就能很好地来解决这些问题。清障车重型化也是清障车技术发展的一个显著特点。随着我国汽车吨位重型化的调整，国家西部开发、南水北调和西气东输的建设，加上奥运会、上海世博会和广州亚运会的成功举办，道路条件的改善，交通运输业的发展，公路运输向高速化、集约化、专用化、集装箱化发展，必将引起重型汽车业（包括专用重型汽车）的崛起。作为保证道路畅通的清障车，无凝也必须重型化，才能满足重型车辆的清障需要。现在国内最大吨位的清障车为48吨。清障车智能化，就是从安全、方便、人性化考虑，在系统中装配一些智能设备，如遥控系统，机构安全报警系统，紧急拯救系统。作业安全、快速是道路清障拯救的两项重要指标。而专用作业辅件是作业安全快速重要的保证。随着车辆的种类和款式的不断增多，道路上造成事故与故障的模式也千变万化，因此，只有不断地开发安全、实用、高效的作业辅件才能满足各类清障作业的需要。道路清障汽车自上世纪初诞生以来，不断发展，日趋完善。已经是专用车中一个大家族，根据其中作业能力，清障汽车可分为轻型，重中型及超重型；根据结构形式区分，道路清障汽车可分为臂架起重机型清障汽车，门架叉式清障汽车，简单叉式清障汽车和背式清障汽车四个基本类型；从吊臂的作业功能来分，清障汽车有吊臂旋转型清障汽车，托臂负载折叠型，吊臂滑动型及吊臂固定型。从托臂的作业功能来分清障汽车有托臂负载折叠型，托臂折叠型，及托臂不折叠型；从整车结构来分，清障汽车有单功能型，双功能型及多功能混合型。内外清障车的发展现状清障车创始于公路交通非常发达的国家，早在20世纪50年代美国就生产出第一辆清障车。当时这种车还比较简单，靠机械传动带动卷扬机，拉杆支撑，故障车一端被吊起拖离现场；往往采用自制底盘，功能较单一，这是清障车发展的第一阶段。第二阶段，以引入液压传动与控制技术为标志，20世纪70年代第一批采用全液压传动的清障车生产出来，涌现了一批著名的清障车企业，如美国的地利的本的拿大的一阶段的清障车技术和生产得到很大的发展，首先是系列品种、规模增多，结构形式多样化，其次是所用专用底盘、二类底盘多样化。大型清障车最大为4桥。第三阶段，结构多样、功能齐全，具有托举、起吊、拖曳、牵引、背拖、破折、清洁、维修等功能。第四阶段。工作能力更大，拖举能力最大达25吨，拖牵能力达48吨，起吊能力达40吨。第五阶段，操作方式更先进，工作环境更舒适。我国清障车产业起步于20世纪80年代未。近20年来，我国清障车行业经历了整车引进、吸收仿制到自主研发的过程。随着我国城市交通与高速公路的快速发展，国产清障车的技术水平、制造工艺已取得突破性进展，形成了产品多功能化、智能化、人性化的技术特点，上装（专用机构）具有采用新材料、模块化设计和专用设备制造的工艺特点。我国一些企业通过采用专用设备和模块化设计，实现了清障车的流水生产线生产，产量提高，成本下降，并有一定上装产品出口。包括国有企业，目前我国清障车生产企业有10家左右，生产260吨100余个不同型号和规格的清障车产品。据悉，国内目前最大吨位的清障车为48吨，产品投入市场后很受欢迎。我国自主开发的60吨级清障车也已实现销售，80吨级清障车的开发已开始筹划。可以说，国内清障车的设计与市场开发已进入一个新的时代。计的主要内容设计主要承担的任务是设计举升机构，初步选定采取全液压操纵，取力器从变速箱窗口取力，发动机的输出动力通过传动轴到达齿轮泵，油泵输出高压油，流经多路换向阀、液压阀，然后到达各执行原件。设计总体分为三个方面：机械举升部分（包括举升臂的选材、外形尺寸的确定等）；液压控制部分（包括液压缸的计算和型号确定、液压控制系统的设计和辅助元件的选择等）；相关辅助系统部分。第2章清障车的分类及总体布置清障车总体设计的主要任务是：正确确定清障车的性能指标，正确选择汽车底盘，为各部件设计提供控制参数和设计要求，对各部件进行合理布置和运动校核，并对车辆性能进行准确计算和控制。对道路清障车进行改装设计，一般应满足以下设计要求：1、具有一般清障汽车的功能；2、能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度；3、拖拽功能；4、牵引功能。障车的分类按类别主要分为：拖吊连体型、拖吊分离型、平板一拖二型、360度旋转吊型、液压自动夹紧型。按牵引吨位分为:2吨、3吨、5吨、8吨、10吨、15吨、25吨、30吨、50吨、80吨。按品牌分为：江淮清障车、五十铃清障车、东风小霸王平板清障车、东风多利卡托吊型清障车、东风平头道路清障车、红岩重型清障车、斯太尔重型清障车、平板清障车、依维柯清障车。按作业能力分为：轻型，中重型及超重型。轻型清障国作业对象是轻型载货汽车，微型客车及轿车等，中重型清障车的清障作业对象是中重型载货汽车，大中型客车等，超重型清障车作业对象是重型载货汽车及超重型半挂汽车系列等。清障车按其使用特点可分为运载类、起吊牵引类。运载类是将损坏的车辆牵引到运载车上运走；起吊牵引类是用车上安装的起吊牵引装置把损坏汽车的一端托起(或吊起)离开地面，另一端仍然着地，然后由起吊牵引式清障车拖离现场。清障车基本上都是采用载货汽车的二类底盘改装的，按清障车结构型式可分为拖运、装运、吊运、救援(单臂式和双臂式)式清障车。作原理平板型清障车不具备的工作台翻转能力，运动形式类似翻斗卡车。清障车在工作平台前部装有液压传动紧绳机构，是装车卸车的动力来源。工作原理：在二类通用汽车底盘上装有用油缸、连杆和底盘相联接的工作平台，工作平台、汽车底盘、翻转油缸及连杆共同构成在汽车纵向垂直平面内的四杆机构。当翻转油缸伸出时，工作平台平缓地后移和翻转，平台末端落地，与地面成1l22角，位于事故车正前方。障车以车尾接近事故车，翻转油缸工作使工作平台后翻落地。开动液压卷扬机构，用钢丝绳连接事故车辆的前桥(也可连接事故车辆后桥，以倒拉方式装车，开动紧绳器，事故车被缓慢地拉上平台，驱动翻转油缸，工作平台复位，固定事故车辆后即可实现无损输送。为了便于曳引事故车辆，可在工作平台上设置两条纵向由排列紧密的多支平行滚子组成滑道，使牵引阻力降低，即使前后桥均已损坏，车轮不能转动的车辆也能轻松装卸。到达目的地，卸车过程是装车过程的逆过程。动力来源为发动机，取力器从变速箱窗口取力，发动机的输出动力通过传动轴到达齿轮泵，油泵输出高压油，流经多路换向阀、液压阀，然后到达各执行原件。工作原理示意图：类底盘的选择清障车是一种专项作业的汽车。汽车底盘的性能决定了清障车的基本性能，最大限度地发挥底盘的能力及底盘能够满足专用装置的要求是底盘选择的关键。根据我国目前生产的各类型专用车辆的基本模式，大多是为了满足国民经济某一服务领域的特定使用要求，主要是在已定型的基本车型底盘的基础上，进行车身及发动机 取力器 液压油泵 液压多路阀控制液压绞盘功能油缸、马达钢丝绳收放平台倾斜升降平台前后伸缩托臂升降、伸缩工作装置的设计，与此同时对底盘各总成的结构与性能进行局部的更改设计与合理匹配，以达到满足使用需求的较为理想的整车性能。汽车底盘的选择主要是根据专用汽车的类型、用途、装载质量、使用条件、专用汽车的性能指标、专用设备或装置的外形、尺寸、动力匹配等决定，清障车是以路面作业为主的专用车，故底盘的选择以二类货车底盘为主。采用二类汽车底盘进行改装设计工作重点是整车总体布置和工作装置设计，对底盘仅作性能适应性分析和必要的强度校核，以确保改装后的整车性能基本与原车接近。在专用汽车底盘或总成选型方面，一般应满足下述要求：1、适用性对货运车用的总成应适应货运要求，保证货运安全无损；对乘用车用的总成应适于乘客的需要。达到乘座安全舒适；对各种专用改装车的总成应适于专用汽车特殊功能的要求，并以此为主要目标进行改装选型设计，例如各种取力器的输出接口等。2、可靠性所选用的各总成工作应可靠，出现故障的几率少，零部件要有足够的强度和寿命，且同一车型各总成零部件的寿命应趋于均衡。3、先进性所选用的底盘或总成。应使整车在动力性、经济性、制动性、操纵稳定性、行驶平顺性及通过性等基本性能指标和功能方面达到同类车型的先进水平。而且在专用性能上要满足国家或行业标准的要求。4、方便性所选用的各总成要便于安装、检查、保养和维修。处理好结构紧凑与装配调试空间合理的矛盾。在选用专用汽车底盘时，除了上述因素外，还有以下两个很重要的方面：一是汽车底盘价格，它是专用汽车购置成本小很大约部分，一定要考虑到用户可以接受。这也涉及到专用汽车产品能否很快地占有市场、企业能否增加效益等问题。二是汽车底盘供货要有来源，要同生产汽车底盘的主机厂有明确的协议或合同，无论汽车底盘滞销或紧俏，一定要按时将底盘供货。目前国内市场上底盘的种类多、品种全，国产底盘可供选择的品种很多，如东风、解放、庆铃、江铃、依维柯、江淮、黄河、跃进、斯太尔、北方奔驰等知名品牌均可做为清障车的底盘，因为江淮货车价格便宜，市场保有量大，维修方便，所以选取江淮汽车厂的 轴距（3815轮胎数 6 轮胎规格 1665 后轮距（1525燃料种类 柴油 弹簧片数 9/12乘驾人数 3 轴荷 体布置本次设计的清障车为平板式清障车，其主要由底盘、副车架、托盘、托臂、液压系统、工具箱等组成。平板清障车各部分结构的功能：1、副车架是各个上装部件的安装基础，能够将各部件的集中载荷均匀地分布到底盘车架上，改善底盘受力状况。2、托架是托盘滑动，托臂托举等作业的支撑骨架。托盘在托架轨道上被油缸推着前后滑动；托架油缸推动托架实现托盘倾斜；托架后部安装托臂来完成各种托举作业。3、托盘是清障车参与救援工作的主要部件。托盘向后滑移，并倾斜合适角度，尾部支腿靠地。此时绞盘可将故障车辆顺利牵引到托盘上来,借助各液压油缸的伸缩动作，托盘收回原位，完成驮载作业。4、托臂是清障车参与救援工作的关键部件，对故障车辆的托举牵引工作主要通过托臂来实现。借助于各液压油缸的伸缩动作，托臂能够实现折叠、举升、倾斜及伸缩等运动，从而完成各项清障救援任务。5、配置一个大工具箱。用于存放清障车的各种作业附件及其备件。在车身后部两侧有两个操纵箱，是安装液压操纵手柄的空间，可始终处于安全的一侧操纵。本设计中的清障车进行了总体布置，确定了本设计所使用的二类底盘的型号。是在二类底盘的基础上进行改装而成，主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺寸相同，从而保证其整车性能参数与原车基本保持不变。3 以其装载质量差不多，而且道路清障汽车不需要太高的速度，根据初定额定装载质量为3 000以选择底盘最大承载质量为3500整车整备质量整车整备质量括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。参考同类普通专用汽车的整车整备质量，在此基础上在增加装备质量，便可估算道路清障汽车整车整备质量。所选为在本次设计选用的装备较多，因此整车整备质量相对有所增加，取为500总质量总质量919530 中 乘员质量（按每人65装后道路清障汽车最大轴载质量的分配应基本接近原车底盘轴载要求。又由于车厢升高的同时，其质心向后移。了改善主车架的承载情况，避免集中载荷。同时也为了不破坏主车架的结构，一般多采用副车架过渡。在增加副车架的同时，为了避免由于副车架刚度的急剧变化而引起主车架上的应力集中，所以对副车架的形状、安装位置及与主车架的连接方式都有一定要求。截面形状尺寸取决于专用汽车的种类及其承受载荷的大小。车架的截面形状对于随车运输车的副车架来说，在安装起重装置的范围内，提高副车架的抗扭和抗弯能力。车架的前端形状应采用逐步过渡的方式。于这三种不同形状的副车架前端，在其与主车架纵梁相接触的翼面上都加工有局部斜面，其斜面尺寸如图3.4（c）所示。520果加工上述形状困难时，时斜面尺寸较大。对于钢质副车架：7mm；00300到10mm；、副车架在汽车底盘上布置时，其前端应尽可能地往驾驶室后围靠近。（a）b）角形 （c）车架相对于汽车底盘的安装位置，在满足轴荷分配的前提下，其中足空压机的位置即可;般在100为固定副车架的前面第一个般控制在500800a）钢质副车架 （b）章小结本章主要进行的是基本尺寸参数的确定以及质量参数的确定以及道路清障汽车副车架的设计与分析。研究了截面尺寸形状以及副车架安装位置。第4章 液压系统设计道路清障车液压系统设计的好坏，将直接影响整车的性能。道路清障车液压系统一般主要包括托举液压系统、液压卷筒液压系统。本次道路清障车的改装设计主要偏重于机械机构的设计与分析，而其液压系统所采用的油泵、油缸、液压阀等液压系统元件均为高度标准化、系列化与通用化且由专业化液压件厂集中生产供应；因此在改装设计中只需要进行液压元件计算选型。其主要内容包括油缸的直径与行程、油泵工作压力、流量、功率以及各种相关控制阀的选型等。推式和连杆组合式，它们均采用液体压力作为举升动力。直推式举升机构利用液压油缸直接举升车厢倾卸。该机构布置简单、结构紧凑、举升效率高。但由于液压油缸工作行程长，故一般要求采用单作用的2级或3级伸缩式套筒油缸。按油缸布置位置不同，直推式举升机构可分为前置和后置两种，置式油缸支在车厢前部，油缸的举升力较小，油缸行程较大，一般用于重型自卸汽车上，油缸则通常采用多级伸缩油缸。后置式油缸支在车厢中部，油缸行程较小，油缸的举升力较大，多采用双缸双柱式油缸。在相同举升载荷条件下，前置式需要的举升力较小，举升时车厢横向刚度大，但油缸活塞的工作行程长；后置式的情况则与前置式的相反。(a)前置式；(b)推式举升机构的布置常用的连杆组合式举升机构布置有两种：油缸前推式和油缸后推式，1- 铰支座；2杆组合式举升机构(a) 油缸前推式；(b) 推式与连杆组合式举升机构的综合比较类 别项 目 直推式 杆系倾卸式结构布置 简便，易于布置 比较复杂系统质量 较小 较大建造高度 较低 较高油压特性 较差 较好工作寿命 磨损大，易损坏，工作寿命短 不易磨损，工作寿命长制造成本 较高 较低系统倾卸稳定性 较差 较好系统耐冲性 较好 较差直推式举升机构结构简单，较易于设计。但由于是油缸直接顶起车厢，为了达到一定的举升角度，往往需采用多级油缸，而为了提高整车的稳定性，又常采用双油缸结构。这样易导致油缸泄漏或双缸不同步，进而造成车厢举升受力不均。目前，该类举升机构主要用于重型自卸汽车。连杆组合式举升机构利用三角形连杆机构的放大特性，减小了油缸行程，同时还能借助于连杆系的横向跨距来加强卸货时的稳定性，只需采用单级单缸的油缸型式就可满足要求。因此，该类举升机构制造工艺相对简单，在生产实际中获得了广泛应用。油缸前推式举升机构适用于中、重型自卸汽车；油缸后推式适用于中、轻型自卸汽车。综上所述，对于文选用油缸后推式举升机构。该种举升机构通过底板相连推动车厢，启动性能较好，并能承受较大的偏置载荷；举升支店在底盘中心附近，受力状况较好。油缸是液压系统执行元件，也是上述举升和倾卸两大机构的直接动力来源。通常油缸分为活塞式和浮拄式两类。活塞式均为单向作用，其缸体长度大而伸缩长度小、使用油压低。浮拄式为多级伸缩式油缸，一般有25个伸缩节，其结构紧凑，并具有短而粗、伸缩长度大、使用油压高，易于安装布置等优点。浮拄式油缸又分为单向作用式与双向作用式。双向作用式用油压辅助车厢降落，因此工作平稳，降落速度快。直推式倾卸机构多采用单作用多级油缸；而杆系组合式倾卸机构多采用单作用单级油缸。压系统的类型和特点液压系统的类型 特点按主要用途分 液压传动系统 以传递动力为主液压控制系统 注重信息传递，以达到液压执行元件运动参数（如行程速度、位移量和位置、转速或转角）的准确控制为主按控制方法分 开关控制系统 系统由标准的或专用的开关式液压元件组成，执行元件运动参数的控制精度较低私服控制系统 传动部分或控制部分采用液压伺服机构的系统，执行元件的运动参数能够精确控制比例控制系统 传动部分或控制部分采用电液比例元件的系统。从控制功能看，它介于四幅控制系统和开关控制系统之间。但从结构组成和性能特点看，它更接近于伺服控制系统数字控制系统 控制部分采用电液数字控制阀的系统。数字控制阀与伺服阀或比例阀相比，具有结构简单、价廉、抗污染能力强、稳定性重复性好、功耗小等特点，在微机实时控制的电液系统中，它部分取代了比例阀或伺服阀工作，压系统的组成液压系统通常由三个功能部分和辅助装置组成，压系统的组成动力部分 控制部分 执行部分 辅助装置液压泵用以将机械能转化成液体压力能有时也将蓄能器作为紧急或辅助动力源 各类压力、流量、方向等控制阀用以实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制，也用于实现过载保护、程序控制等 液压缸、液压马达等用以将液体压力能转换成机械能 管道、蓄能器、过滤器、油箱、冷却器、加热器、压力表、压缸的组成1、缸筒和缸盖一般地说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力p100105p200105p200105、活塞和活塞杆活塞和活塞杆的结构很多，常见的除一体式、锥销式连接外，还有螺纹式连接和半环式连接等多种形式。螺纹式连接结构简单，装拆方便，但在高压大负载下需备有螺母放松装置。半环式连接结构较复杂，拆装不便，但工作较可靠。此外，活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但它只适用于尺寸较小的场合。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆则不论是空心的还是实心的，大多用钢料制造。3、密封装置对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把赃物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外伸的一段。4、缓冲装置液压缸中缓冲装置的工作原理，是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在活塞和缸筒之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。5、齿轮泵齿轮泵是液压系统中常用的液压泵，在结构上可分为外啮合式和内啮合式两类。外啮合齿轮泵的优点是结构简单，尺寸小，质量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易。它的缺点是一些机件承受不平衡径向力，磨损严重，泄露大，工作压力的提高受到限制。此外，它的流量脉动大，因而压力脉动和噪声都较大。内啮合摆线齿轮泵的优点是结构紧凑，零件少，工作容积大，转速高，运动平稳，噪声低。由于齿数较少，其流量脉动比较大，啮合处间隙泄漏大，常作为润滑、补油等辅助泵使用。6、单向阀单向阀是用以防止液流倒流的元件。按控制方式不同，单向阀可分为普通单向阀和液控单向阀两类。普通单向阀又称止回阀，其作用是使液体只能向一个方向流动，反向截止。液控单向阀又称单向闭锁阀，其作用是使液流有控制的单向流动。液控单向阀分为普通型和卸荷型两类。液控单向阀的主要以下两种作用：（1）保压作用当活塞向下运动完成工件的压制任务后，液压缸上腔仍需保持一定的高压，此时，液控单向阀靠其良好的单向密封性短时保持缸上腔的压力。（2）支撑作用当活塞以及所驱动的部件向上抬起并停留时，由于重力作用