公路大件运输系列讲座超重型车组的选型与设计

1、 E A V Y T R U C K 2007.3.前,公路大件运输的超重型车组大多都使用大功率牵引车和液压平板挂车进行组合。1超重型车组的组合方式组合方式一般有三种:半挂式牵引、全挂式牵引和变型牵引。1.1半挂式牵引行驶速度。优点是机动灵活。 1.2全挂式牵引 全挂式牵引是利用牵引车大梁后部的牵引勾或专用连接装置与液压平板挂车连接。牵引车需要配备配重箱以满足轮胎与 地面的附着力。优点是提高牵引车的有效牵引力。 1.3变型牵引 所谓变型牵引是指将半挂车变为全挂车或将全挂车变为半挂车进行牵引。牵引拖台是半挂车和全挂车的转换装置。由全挂车牵引架与半挂车牵引座及轴组成全挂式半挂车或半挂式全挂车(如图

2、2所示半挂车变全挂车牵引拖台。兼顾了半挂式牵引和全挂式牵引的优点。图22超重型车组的组合方案当普通的半挂车作输送大件时,40t以上的载质量几乎全部由半挂车的后两轴承担,过高的轴荷极易造成公路损坏。为此,牵引车要求使用8×8牵引,采用平头驾驶室,发动机应位于中部,配备两台200kn 的绞盘;半挂车为4桥结构,载质量为50t,有装卸桥板。在欧洲一些国家,超重型车组采用文/焦岗耀目Q i c h e y i n g y o n g图1由配液压动力鹅颈(见图1的液压平板挂车与牵引车上的鞍座组合成半挂式牵引在大件运输被广泛采用。它是通过牵引车上的鞍座连接,将液压平板车的一部分载荷通过液压鹅颈的

3、油缸将压力传递到鞍座(即质量转移效果满足轮胎与地面的附着力,减少车组的总长度和转弯半径,提高车组的有效载荷和汽车应用的方案基本相似。例如斯堪尼亚T144GB6×4NZ,该车装用功率为390kW的发动机;奔驰2648S6×4民用重型牵引车改装后的变形车(发动机为363kW,采用液力机械式变速器;半挂车为科基尔ST60-80(6桥,其中4桥可转向,载质量为62t。前苏联军用运输车总重240t、承载140t,24×24,每个车轮的载质量为9t,采用燃气涡轮发动机功率为920kW,采用复杂且有效的电驱动系统(有24个驱动轮,该车在中部有铰接点,车轮转弯的自动差动操作系统使

4、“24只脚”具有非凡的灵活性。可在所有路面上运输超大、超重、不可分解的货物。我军50t运输车,牵引车采用HY473型鞍式牵引车,其上装有牵引座,用以拖动半挂车。半挂车是962型半挂平板拖车,它由车架、三联轴式板簧悬挂、气制动管路系统和前支承装置以及跳板等构成。因没有装备中央充放气系统,导致该车在无路或急造路情况下,越野性能较差。目前,中国的超重型车组和欧美、日本相比差距尚远,甚至连跟韩国“打架”的资格也还欠缺。国内大部分企业仍处于技术积累阶段,所以提高技术是当务之急。据统计,目前国内超重型车组的总质量均小于50t,其允许的装(拖载质量小,不能满足大件运输所需的牵引强度。根据市场,可自行开发装(

5、拖载质量可达100t以上的超重型车组。3超重型车组牵引联接装置3.1牵引联接装置的作用牵引联接装置是用来把牵引车和挂车连接起来,组合成车组的一种连接机构。它具有如下作用:使牵引车与挂车连接及脱挂;把牵引车的牵引力传递给挂车;传递牵引车与挂车相对运动和动力相互作用。3.2牵引联接装置的分类牵引联接装置从结构上可分为2类。支承式:用于支承、拖曳半挂车,其特点是除承受纵向负荷外,还能承受和传递垂直负荷,同时又是半挂车组的转向机构。拖曳式:用于连接全挂车,其特点是主要承受纵向负荷,其垂直负荷仅为牵引联接装置本身重量。3.3对牵引联接装置的基本要求从结构和性能方面对牵引联接装置的基本要求是:a.可靠性在

6、牵引联接装置受拉或受动载荷冲击时,应具有足够的强度和刚度;在车组运行时不得随意脱开,必须有可靠的锁紧机构。b.互换性如图3所示,以牵引车与挂车连接中心作为参考坐标原点0,车组具有绕X轴的侧向摆动、绕Y轴的回转及绕Z轴的纵向倾斜。侧摆角:也叫横向摆动角。绕X轴的侧向摆动,可以保证车组通过横向不平路面;纵摆角:绕Z轴的纵向倾斜,可以保证车组通过纵向不平路面和实施摘挂;回转角:绕Y轴的回转,受轮胎和路面侧向反作用力的制约,当车轮制动至抱死状态时或附着系数趋近于零时,即轮胎和路面侧向反作用力等于零时,挂车发生横向移动或摆动。国际ISO标准关于拖曳式牵引联接装置的侧摆角、纵摆角和回转角的极限规定分别是:

7、25°、20°、75°。关于支承式牵引联接装置的侧摆角、纵摆角(前倾角1、后倾角2和回转角的极限规定分别是:3°、(6°、7°、25°或90°。c.摘挂方便、迅速、安全可靠。d.应具有减震装置,用以减缓紧急制动或起步时过大负荷的冲击。3.4半挂车组的牵引联接装置牵引车和半挂车之间装有牵引联接装置(鞍式牵引座+牵引销,用以传递纵向力,承受并传递半挂车的前部质量,成为作用于牵引车上的垂直载荷,同时还作为半挂车的转向机构。为保证牵引车和半挂车各个部分的运动互不干涉。牵引联接装置必须允许牵引车与半挂车有足够的纵向和横向摆动

8、角度。ISO标准规定纵向摆角不小于8°,横向摆角不超过3°。牵引销式牵引联接装置主要包括固定在牵引车上的鞍式牵引座和固定在半挂车前部车架牵引板上的牵引销。3.4.1鞍式牵引座鞍式牵引座的结构型式有三种。单轴线固定型。只能作纵向倾摆(其倾斜的最小极限值:ISO规定前倾角1=8°、后倾角2=8°。行驶稳定性较好,但在较差的道路上行驶时,由于此型牵引座无横向摆动,车架直接承受的扭力较大,所以适用于在较好道路上行驶的车组。其牵引座额定承载质量为20t。2007.3.H E A V YT R U C K E A V Y T R U C K 2007.3.双轴线固定

9、型。既能作纵向倾摆,又能作横向摆动。前倾角1和后倾角2的最小值均为8°,横向摆动角3°。由于此型牵引座前后、左右都可摆动,车架受力情况较好。适用于低速、重载、道路条件较差的车组。其牵引座额定承载质量为30t。举升型。利用牵引座的升降实现车组的简单、快速接脱。多用于港口专用牵引车组。其牵引座额定承载质量为30t。3.4.2牵引销ISO标准规定了50号和90号两类牵引销,其型式和主要尺寸、安装和互换性尺寸都已标准化,其中50号牵引销适用于最大总质量小于或等于50t的半挂车;90号牵引销适用于最大总质量大于50t、小于或等于100t 的半挂车鞍座用。牵引销承受的应力较大,必须对其

10、进行强度校核,保证具有足够的强度。在车组上坡起步、紧急制动及在非常情况下牵引车紧急制动而挂车无制动作用时受力较大。其中第三种工况,牵引销受力最为严重。所以一般应在这种工况下进行强度校核。3.5全挂车组的牵引联接装置全挂车组的牵引联接装置主要包括牵引钩、挂环,也有些车还采用十字形联接装置。牵引钩固定在牵引车车架后横梁及附加支承上;挂环固定在全挂车的牵引架(杆上。3.5.1牵引钩常见的牵引钩联接装置有两种型式:钩环式牵引联接装置与牵引架上挂环的联接属于有间隙式的联接。这种结构的缺点是间隙大(14.542mm 会影响车组行驶的稳定性,尤其当钩或环磨损后,使牵引车与挂车间的冲击力增加,特别是下坡、转向

11、、过沟槛和高速行驶时,最大冲击峰值可达21100N。冲击力增大还会导致车架、钢板弹簧的使用寿命的降低与紧固联接件的松动。所以,已基本淘汰。插销式牵引联接装置是一种无间隙式联接的牵引装置,冲击力小,提高车组行驶稳定性,同时由于加强了钩(钟口形、销、环颈部的强度,减少了车组倒车时牵引钩折断的现象,增加了钩、环的使用寿命。且插销式牵引联接装置的结构型式和尺寸等效采用了国际标准,具有较好的互换性。所以,一般全挂车组的牵引钩推荐采用插销式牵引联接装置。3.5.2牵引架牵引架组成。由架体、挂环、缓冲器和安全链等组成。超重型牵引架还有支撑轮。牵引架长度。直接影响车组的机动性和稳定性。因为当车组行驶于坡道和弯

12、路时,牵引架产生倾斜,牵引力将以较大的角度传给挂车,不利于牵引力的传递。因此希望加强加长牵引架,减小传力角度;但牵引架过长不仅会增加自身质量,而且不利于转弯和倒车。所以牵引架的长度应以牵引车与挂车在各种行驶状况下互不干涉的前提下,越短越好。当牵引车拖挂车转向时,为不使他们发生干涉或碰撞现象,一种简单确定牵引架长度的办法是:牵引架(杆总长度=1/2挂车宽度+牵引装置前置距(即牵引车牵引钩中心到车箱后栏板的距离牵引架的长度要保证牵引车和挂车成90°角时互不干涉。还要保证车组在允许的坡道上行驶时挂车不致碰到牵引车,在各种弯道上能自由地进行接挂和脱挂。一般取牵引架长度在15002200mm

13、之间或为挂车车箱宽度的70%左右为宜。牵引架距地面高度。牵引架在挂车满载时,应基本平行于路面(即牵引架的销孔或连接头中心线应垂直于水平面,距地面高度为600900mm 范围内。牵引架类型。牵引杆有伸缩式(牵引杆长度是可变的和刚性式(牵引杆长度是不变的两种。具有伸缩式牵引杆的长货车组,可适应不同程度尺寸的货物运输,牵引杆长度变化范围一般为24m。由于牵引杆长度变化范围较大,其结构比较笨重。具有刚性式牵引杆的长货车组,可借助钢丝绳调节牵引车与挂车之间的距离。钢丝绳一端接到牵引钩上,另一端联接在挂车牵引杆的挂环上。当然,在货物强度和刚度允许的前提下,也可将货物当作牵引杆。3.5.3十字形联接装置长货车组具有独特的运动性质。车组直线行驶时,牵引车的横转架主销和长货挂车横转架之间的距离。在转向时,该距离将会缩短。因为整个系统是绕着两个不同的垂直轴转向:长货挂车绕牵引钩的垂直轴转向,而装载在横转架上的长尺寸货物则绕着前横转架主销转向。于是形成了三角形。对各种长货车组在不同的转向半径下所作的计算指出,长度的缩短可达30mm。为了不妨碍车组的正常转向,货物则必须在