一款無副梁攪拌車連接設(shè)計(jì)方案

劉成武，趙雷，邊澤誠

一款無副梁攪拌車連接設(shè)計(jì)方案

劉成武，趙雷，邊澤誠

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

為降低混凝土攪拌運(yùn)輸車的整車高度，降低上裝的重心位置，文章重點(diǎn)通過分析普通攪拌車的上裝結(jié)構(gòu)及其主副車架的連接方式，采用取消副車架設(shè)計(jì)方案，并對(duì)上裝前后機(jī)架進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，以滿足底盤車架連接的需要。通過車架的受力分析，對(duì)薄弱區(qū)域進(jìn)行加強(qiáng)。為開發(fā)無副梁攪拌車提供一種設(shè)計(jì)思路。

攪拌車無副；車架；連接

背景

隨車國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，混凝土攪拌運(yùn)輸車的需求越來越多。目前，國內(nèi)的攪拌車大多數(shù)是在底盤上通過副車架安裝并固定。由于副車架的高度一般在120mm～140mm，因此上裝的質(zhì)心位置普遍較高。在行駛轉(zhuǎn)彎過程中較高的質(zhì)心容易出現(xiàn)側(cè)翻的情況；攪拌車基本運(yùn)行在市區(qū)和郊區(qū)之間，多為普通的國道，而這些道路會(huì)現(xiàn)象限高要求。攪拌車上裝罐體一般傾斜一定的角度布置底盤上，導(dǎo)致罐體最上端容易超高，影響車輛的通過。本文通過對(duì)普通攪拌車的上裝結(jié)構(gòu)和主副車架連接方式進(jìn)行分析，在保證上裝主體結(jié)構(gòu)變化不大的情況下，設(shè)計(jì)一種無副梁攪拌車方案。并對(duì)上裝前后機(jī)架的具體結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，方便無副梁攪拌車與主車架的連接。最后通過CAE分析車架的受力情況，通過對(duì)車架的進(jìn)行局部的加強(qiáng)滿足正常的使用要求。

2 普通攪拌車上裝連接方式

2.1 上裝結(jié)構(gòu)介紹

攪拌車上裝如圖1所示，主要包括：副車架、前機(jī)架、后機(jī)架、罐體和其他附件組成。前后機(jī)架通常是焊接在副車架上，并且前低后高，罐體與副車架傾斜安裝在前后機(jī)架上。車輛滿載情況下，整個(gè)罐體的重力主要集中在前后機(jī)架上。

2.2 副車架連接方式

一般攪拌車主副車架連接如圖2所示。主副車架的連接一般采用連接座、騎馬螺栓和限位板組合的方式。連接座主要作用起到橫向固定和上下連接作用，承載上裝橫向和上下拉壓應(yīng)力、扭矩；騎馬螺栓將底盤車架與副車架緊固連接，承載上下拉應(yīng)力；止推連接板起到橫向固定和上下連接作用，承載上裝橫向和上下拉壓應(yīng)力。

1-前機(jī)架 2-副車架 3-攪拌罐 4-后機(jī)架

1-連接座 2-騎馬螺栓 3-副車架 4-連接板

3 無副梁攪拌車上裝連接方式

無副梁攪拌車，既取消上裝的副車架，為保證上裝能夠正常安裝及連接在主車架上，對(duì)上裝的前后機(jī)架下部進(jìn)行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)調(diào)整。

3.1 前機(jī)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)

因原副車架可以放置在底盤車架上，并且在副車架焊接相應(yīng)的連接件，與底盤車架進(jìn)行緊固連接，若取消副車架，必須對(duì)前機(jī)架底部結(jié)構(gòu)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，方便后續(xù)與底盤車架的連接，其結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式如下：

原結(jié)構(gòu)如下圖所示：主要包括前機(jī)架和副車架，前機(jī)架主要通過U型固定卡，固定在副車架上。

1-前機(jī)架 2-固定橫梁 3-副車架 4-U型固定卡

前機(jī)架改進(jìn)方案如下：取消前機(jī)架下方的短橫梁，并將底部的橫梁伸長(zhǎng)，給底盤的連接件提供空間，具體結(jié)構(gòu)如下：為保證前機(jī)架與底盤主車架的緊固連接，在機(jī)架的前后采用騎馬螺栓與主車架連接，中部采用連接座與主車架連接。

3.2 后機(jī)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化改進(jìn)

后機(jī)架的結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案與前機(jī)架相同，取消機(jī)架下部的短橫梁，將底部的橫梁伸長(zhǎng)。具體結(jié)構(gòu)如下：為保證前機(jī)架與底盤主車架的緊固連接，在機(jī)架的前端采用騎馬螺栓與主車架連接，中部采用連接座、連接板與主車架連接。

1-主車架 2-連接座 3-前機(jī)架 4-騎馬螺栓

圖4 改進(jìn)后機(jī)架及連接

1-騎馬螺栓 2-連接板 3-連接座 4-后機(jī)架

圖5

經(jīng)過優(yōu)化改進(jìn)后的上裝前后機(jī)架通過不同的連接方式與底盤主車架進(jìn)行固定連接，其上裝總成布置圖如下圖6所示：無副梁攪拌車設(shè)計(jì)及連接方案。

1-前機(jī)架 2-底盤車架 3攪拌罐 4-后機(jī)架

3.3 底盤主車架的優(yōu)化改進(jìn)

3.3.1普通攪拌車車架受力分析

無副梁攪拌車由于取消了副梁結(jié)構(gòu)，在行駛過程中主要是底盤車架受力，為保證車輛的正常使用，必須對(duì)底盤車架進(jìn)行局部加強(qiáng)。通過以下四種工況對(duì)車架的靜強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比分析，考察各工況下的車架應(yīng)力分布情況，為車架加強(qiáng)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)，整車受力模型如下圖7所示：

圖7 攪拌車車架受力模型

通過有限元分析軟件，對(duì)以下四個(gè)主要靜載工況進(jìn)行靜力學(xué)分析：工況一：垂直加速度；工況二：轉(zhuǎn)彎；工況三：車架扭轉(zhuǎn)；工況四：制動(dòng)，尋找主車架上主要受力區(qū)域進(jìn)行相應(yīng)加強(qiáng)，提升車架強(qiáng)度。

表1 車架分析工況

3.3.2主車架加強(qiáng)方案

根據(jù)攪拌車使用工況分析，車架受力CAE分析結(jié)果如圖8所示?？梢钥闯鲕嚰艿闹饕芰^(qū)域?yàn)楹髾C(jī)架的前部，因此為保證無副梁攪拌車正常使用，在底盤主車架的應(yīng)力較大區(qū)域進(jìn)行一定加強(qiáng)。加強(qiáng)方案主要車架內(nèi)部增加連接板的方案，具體方案如下圖9所示：車架橫梁兩側(cè)與車架連接的上下連接板進(jìn)行延長(zhǎng)和貫通，將車架中后部的所有橫梁通過延長(zhǎng)的連接板貫通為整體結(jié)構(gòu)，最后與左右車架縱梁進(jìn)行連接，可提升車架的強(qiáng)度。

1-車架縱梁 2-車架橫梁 3-橫梁上連接板 4-橫梁下連接板

4 結(jié)論

混凝土攪拌車在運(yùn)輸過程中，由于上裝傾斜布置出現(xiàn)超高的情況，為解決此類情況需要降低整車高度。無副梁攪拌車對(duì)上裝變更較少，底盤的通用性較好，很好的解決了高度問題，為攪拌車降高度提供了一種設(shè)計(jì)思路。

[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2006.

[2] 潘守江.混凝土攪拌車主車架與副車架連接方式的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].商用汽車,2011.

A connection design scheme of a non-beam mixing truck

Liu Chengwu, Zhao Lei, Bian Zecheng

( Shaanxi Heavy Duty Automobile CO. Ltd, Shaanxi Xi'an 710200 )

In order to reduce the height of the mixed soil mixing transport vehicle, reduce the position of the center of gravity. This paper mainly analyzes the top structure of the general blender and the connection mode of the main and auxiliary frame, adopts the design scheme of canceling the sub frame, and optimizes the front and rear frame to meet the needs of the chassis frame connection. The weak area is strengthened by the stress analysis of the frame. It provides a design idea for the development of non-beam mixing truck.

Concrete mixing transporter;Non-beam;connection

U462

A

1671-7988(2019)14-99-03

U462

A

1671-7988(2019)14-99-03

劉成武，就職于陜西重型汽車有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.14.031