軸線模塊全掛車大件裝載位置確定方法

張強(qiáng)

摘 要：介紹了軸線模塊全掛車3點或4點支撐各支撐分組合成支撐點位置的確定方法。通過計算分析證明了只要大件重心投影與軸線模塊全掛車貨臺形心重合，不受3點支撐分組懸掛配置選擇的影響均能保證全掛車各懸掛均勻受力。通過算例介紹了加入連接平臺組成的前后非對稱軸線模塊加長全掛車大件裝載位置的確定方法。

關(guān)鍵詞：軸線模塊全掛車 懸掛樞軸 支撐分組 合成支撐點 連接平臺 軸線模塊加長全掛車

Determination Method of the Large Loading Position of Axis Module Full Trailer

Zhang Qiang

Abstract：The determination method of the position of the composite support point of each support group of 3 or 4 points of the axis module full trailer is introduced. Through calculation and analysis， it is proved that as long as the projection of the center of gravity of the large piece coincides with the center of gravity of the cargo platform of the axis module， it is not affected by the selection of the suspension configuration of the 3-point support group， and the uniform force of each suspension of the full trailer can be guaranteed. Through the example， the method of determining the loading position of the large piece of the extended full-trailer with the front and rear asymmetric axis module composed of the connecting platform is introduced.

Key words：axis module full trailer， suspension pivot， support grouping， synthetic support point， connection platform， axis module extension full trailer

1 引言

軸線模塊全掛車由一個或兩個轉(zhuǎn)向端梁、若干個軸線模塊組成。在軸線模塊間加入連接平臺，該車型本文稱為軸線模塊加長全掛車。軸線模塊全掛車及加長全掛車，常見的為2、3、4縱列車型。本文所述全掛車液壓懸掛通過各分組油路串聯(lián)，形成3組或4組支撐回路，俗稱3點支撐或4點支撐，3點支撐較為常用，4點支撐為超靜定結(jié)構(gòu)，常用于重量較輕、道路條件較好且3點支撐橫向穩(wěn)定性難以保證的大件運(yùn)輸。各支撐回路中所有懸掛支撐力的合力所在位置本文稱為合成支撐點，支撐回路液壓懸掛非對稱分布時，初涉大件運(yùn)輸行業(yè)的工程技術(shù)人員往往不知如何確定合成支撐點位置，無法畫出3點或4點支撐穩(wěn)定三角形或四邊形，通過本文學(xué)習(xí)可解決此問題。對于軸線模塊全掛車大件裝載時一般要求重心投影與貨臺形心重合，本文證明了按該要求裝載大件設(shè)備，不考慮車輛橫穩(wěn)性，3點支撐各分組懸掛配置的選擇對各懸掛均勻受力沒有影響。對于前后非對稱的軸線模塊加長全掛車，本文介紹了大件裝載位置計算確定方法，可供初學(xué)者參考。

2 合成支撐點確定方法

1）2縱列、4縱列合成支撐點確定

2、4縱列支撐分組懸掛樞軸對稱分布，如下圖合成支撐點為各支撐組懸掛樞軸對稱中心。

2）3縱列合成支撐點確定

以尼古拉MDE車型9軸3縱列全掛車為例介紹合成支撐點位置計算方法。

第一步：建立3點支撐分組

第二步：合成支撐點確定

（1）分組1合成支撐點：為分組內(nèi)懸掛樞軸對稱中心

（2）分組2合成支撐點：

采用空間平行力系中心確定的方法計算得出

建立坐標(biāo)系，測量各懸掛樞軸位置：

計算空間平行力系中心坐標(biāo)：

設(shè)組內(nèi)各懸掛樞軸支撐力為N

按上圖簡化計算，得合成支撐點位置坐標(biāo)如下：

X=6N×775/9N=516.7；

Y=3N×1820/9N=606.7

（3）分組3合成支撐點：參見分組2計算方法。

第三步：3點支撐穩(wěn)定三角形

說明：懸掛非對稱分布的支撐回路合成支撐點均可采取上述方法確定。

3 軸線模塊全掛車大件裝車位置分析

1）第一種車型：2縱列軸線模塊全掛車

設(shè)2縱列軸線模塊全掛車軸線數(shù)為n、數(shù)值3≤n≤30，3點支撐單點軸線數(shù)為m、數(shù)值1≤m≤（n-1）、兩個邊點軸線數(shù)為（n-m），軸距為b。

車板形心在X軸上位置：

單點合成支撐點在X軸上位置：

兩個邊點合成支撐點在X軸上位置：

合成支撐點單點與兩個邊點在X軸上的距離：

車板形心與兩個邊點合成支撐點在X軸上的距離：

大件重量為G時，3點支撐各分組承載重量如下：

單點支撐承重：

兩個邊點支撐承重：

單點支撐每個懸掛承重：

兩個邊點支撐每個懸掛承重：

可知：

結(jié)論：大件裝車在重心投影與車板形心重合時3點支撐分組懸掛配置的選擇對各懸掛均勻受力沒有影響。

2）第二種車型：4縱列軸線模塊全掛車

可參考2縱列車型計算分析，結(jié)果相同。

3）第三種車型：3縱列軸線模塊全掛車

第一種情況：兩個邊點支撐軸線數(shù)為偶數(shù)

參見“3縱列合成支撐點確定”中形成的3點支撐穩(wěn)定三角形，軸線模塊全掛車兩個邊點支撐軸線數(shù)為偶數(shù)時，兩個邊點支撐合成支撐點中心對稱，對稱中心為兩合成支撐點連線的中點，再采取2縱列軸線模塊全掛車大件裝車位置分析方法可得到相同結(jié)論。

第二種情況：兩個邊點支撐軸線數(shù)為奇數(shù)

以尼古拉MDE車型10軸3縱列為例計算分析如下：

10軸3縱列全掛車3點支撐如下圖所示：

參看上圖可知，分組2懸掛數(shù)為10個、分組3懸掛數(shù)為11個

采取作圖法分析計算每個懸掛受力情況如下：

3個合成支撐點形成的穩(wěn)定三角形及貨臺形心的位置如下圖所示：

各支撐分組承載計算如下：

設(shè)大件重量為G，分組1承載為F1、分組2承載為F2、分組3承載為F3

分組1承載：

分組2承載：

分組3承載：

各支撐分組懸掛承載計算結(jié)果如下：

分組1各懸掛承載：

分組2各懸掛承載：

分組3各懸掛承載：

可知：，結(jié)論同上。

通過以上三種車型的分析計算，證明了軸線模塊全掛車3點支撐時，不受各分組懸掛數(shù)量選擇的影響，只要大件重心投影與貨臺形心重合可確保各懸掛均勻受力。

4 軸線模塊加長全掛車大件裝車位置確定示例

對于前后非對稱的軸線模塊加長全掛車，為保證各軸線均勻受力，大件裝車位置需要計算確定。以尼古拉MDE前8軸、后12軸中間6軸距長度連接平臺2縱列加長全掛車為例介紹大件裝車位置計算方法如下：

已知：大件重量300t、轉(zhuǎn)向端梁自重約1t、每軸線自重約3t、連接平臺自重約8t。求解：軸壓相同的情況下大件重心的裝載位置。

第一步：建立3點支撐分組畫出3點支撐穩(wěn)定三角形

第二步：建立坐標(biāo)系計算全掛車自重及重心位置（圖10）

全掛車自重=1＋24＋8＋36＋1=70t

全掛車自重重心位置=［1×（6500+

10850+13950）+24×（10850+13950）+8×13950+36×0-1×9600］/70≈10470mm

第三步：全掛車自重在各軸線上的分配（圖11）

由力矩平衡列出：

由8N1×24800=70×10407

得N1=70×10407/8×24800=3.67t

由力平衡列出：

由8N1+12N2=70t? 得N2=（70-8N1）/12=3.39t

第四步：要求軸壓相同的情況下大件重心裝載位置

前模塊各軸線總軸壓設(shè)為Q1、后模塊各軸線總軸壓設(shè)為Q2、大件重量施加在前模塊各軸線上的軸壓設(shè)為F1、施加在后模塊各軸線上的軸壓設(shè)為F2

由8Q1+12Q2=370t及Q1=Q2的設(shè)定條件? 得：Q1=Q2=370/20=18.5t

因Q1=N1+F1? Q2=N2+F2

得：F1=Q1-N1=14.83t? ?F2=Q2-N2=15.11t

設(shè)大件重心相對于3點支撐穩(wěn)定三角形底邊的距離為L，由力矩平衡列出：

由8F1×24800=300×L

得L=8×14.83×24800/300≈9808mm

注：在已知大件預(yù)設(shè)裝載位置后，第四步反向計算可判斷掛車軸壓是否滿足公路超限運(yùn)輸要求。實際配車時不僅要考慮軸壓是否滿足公路超限運(yùn)輸要求，橫向穩(wěn)定性是否滿足運(yùn)輸安全要求，還需考慮大件運(yùn)輸鞍座布置及鞍座間距和鞍座外懸軸線數(shù)量在計算軸線軸壓作用下是否滿足軸線模塊強(qiáng)度要求。

5 結(jié)語

本文介紹了軸線模塊車3點或4點支撐，各合成支撐點可采用計算空間平行力系中心的方法確定。證明了軸線模塊全掛車只要大件重心投影與貨臺形心重合，不受各支撐分組懸掛配置選擇的影響均能保證各懸掛均勻受力。介紹了前后非對稱的軸線模塊加長全掛車，大件裝載位置計算確定方法。通過本文學(xué)習(xí)對初涉大件運(yùn)輸行業(yè)的工程技術(shù)人員盡快掌握大件運(yùn)輸設(shè)計工作起到助力作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭艷召，夏培，韓梅，顏慶，陳宏.大件運(yùn)輸裝備［M］.北京：中國財富出版社，2018.

[2]徐學(xué)軍.SPMT雙縱列車板運(yùn)輸穩(wěn)定性及運(yùn)輸能力分析［J］.山東化工，2019，48（06）：125-127，130.

[3]超限運(yùn)輸車輛行駛公路管理規(guī)定（交通運(yùn)輸部令2016年第62號）［S］.中華人名共和國交通運(yùn)輸部，2016-08-19.