一種半掛液罐車(chē)副車(chē)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉標(biāo)永，陳燦宣，滕炫龍

（中國(guó)重汽集團(tuán)柳州運(yùn)力專(zhuān)用汽車(chē)有限公司，廣西 柳州545112）

0 引言

在當(dāng)前制造業(yè)發(fā)展形勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)峻的背景下，給傳統(tǒng)專(zhuān)用汽車(chē)行業(yè)帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)，需要設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)更輕量化、優(yōu)質(zhì)化、高效化。半掛液罐車(chē)作為專(zhuān)用汽車(chē)行業(yè)的重要組成部分，在液類(lèi)貨物運(yùn)輸行業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。本文將在目前半掛液罐車(chē)副車(chē)架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步的優(yōu)化改進(jìn)，設(shè)計(jì)出一種更合理的副車(chē)架結(jié)構(gòu)，能滿(mǎn)足于不同車(chē)軸懸掛配置的需求，一定程度上提升整車(chē)的生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

1 問(wèn)題的提出

伴隨社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，半掛液罐車(chē)在市場(chǎng)上發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，得到日趨廣泛的應(yīng)用。而副車(chē)架組件作為半掛液罐車(chē)的重要部件，它與罐體支座總成通過(guò)螺栓聯(lián)接，起到支承、承重、緩沖的作用。在實(shí)際生產(chǎn)制造中，副車(chē)架總成受限于車(chē)軸懸掛選配的差異，對(duì)管路布置部分的裝配工作有一定的難度，嚴(yán)重影響半掛液罐車(chē)副車(chē)架總成的組裝質(zhì)量及效率。

在當(dāng)前國(guó)內(nèi)運(yùn)行的市場(chǎng)上，現(xiàn)有半掛液罐車(chē)副車(chē)架為一體焊接（圖1）或高縱梁穿管結(jié)構(gòu)形式（圖2、圖3），該類(lèi)副車(chē)架對(duì)尾部管道布置限制性大；高度較高，整車(chē)重心因此也受影響，車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)發(fā)生較大的重量轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生的較大的合力-分力，即降低了穩(wěn)定性[1-2]。因此，此類(lèi)半掛液罐車(chē)存在尾部管道布置難、整車(chē)重心高、自重大等一系列問(wèn)題。一體焊接式副車(chē)架生產(chǎn)過(guò)程只能按序進(jìn)行，不便分開(kāi)作業(yè)，后期維修不易，以致整車(chē)制造周期長(zhǎng)，無(wú)法高效地實(shí)現(xiàn)各分支總成作業(yè)[3]。高縱梁穿管式副車(chē)架則受限于車(chē)軸懸掛配置的差異，現(xiàn)場(chǎng)裝配中只能按類(lèi)設(shè)計(jì)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的通用性。在此背景下，優(yōu)化半掛液罐車(chē)副車(chē)架結(jié)構(gòu)，解決管路布置的受限、整車(chē)重心較高等問(wèn)題，提升整車(chē)生產(chǎn)效率和實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)組件的通用性，設(shè)計(jì)一種更優(yōu)化、高質(zhì)、精益的副車(chē)架結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。

圖1 一體焊接式副車(chē)架結(jié)構(gòu)

圖2 高縱梁式副車(chē)架結(jié)構(gòu)（俯視圖）

圖3 高縱梁式副車(chē)架結(jié)構(gòu)（左視圖）

2 分析與改進(jìn)

針對(duì)目前半掛液罐車(chē)副車(chē)架結(jié)構(gòu)尾部管路布置難、整車(chē)重心高、自重大等一系列問(wèn)題，尋求一種更合理的設(shè)計(jì)方案。經(jīng)過(guò)多次對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝配工況的對(duì)比分析，最終選定一種可靠的技術(shù)方案，將優(yōu)化方向確定于副車(chē)架內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，設(shè)計(jì)就尾部管路布置的橫梁組件并降低車(chē)架縱梁，以此解決尾部管道布置受限、整車(chē)重心高等問(wèn)題，也提升了整車(chē)裝配的生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件通用性目的。

為了解決上述問(wèn)題，改進(jìn)后的技術(shù)方案采用弧形副車(chē)架結(jié)構(gòu)，該半掛液罐車(chē)優(yōu)化后的副車(chē)架結(jié)構(gòu)包括安裝于車(chē)軸懸掛座上的車(chē)軸懸掛、左右縱梁和懸掛橫梁及懸掛橫梁加強(qiáng)板等（圖6）。所述懸掛橫梁是頂面為弧形面的弧形懸掛橫梁，車(chē)軸懸掛座則分別焊接于左縱梁和右縱梁底部；所述弧形懸掛橫梁焊接在車(chē)軸懸掛座上將左右的所述車(chē)軸懸掛座連接，在弧形懸掛橫梁兩端分別通過(guò)弧形懸掛橫梁連接板與左縱梁和右縱梁連接。其中，所述弧形懸掛橫梁連接板頂面設(shè)置為與弧形懸掛橫梁頂端弧度相同的弧形面，底部開(kāi)設(shè)有用于與所述弧形懸掛橫梁焊接的連接孔。為保證副車(chē)架整體的結(jié)構(gòu)剛性和強(qiáng)度，在弧形懸掛橫梁連接板左右兩側(cè)通過(guò)三角筋焊接在左縱梁和右縱梁上，在弧形懸掛橫梁的頂部焊接有懸掛橫梁加強(qiáng)板。通過(guò)對(duì)比分析副車(chē)架結(jié)構(gòu)可知，整車(chē)高度H（見(jiàn)圖4）會(huì)隨著副車(chē)架高度H2的降低而降低，進(jìn)而可降低整車(chē)中心。但在一體焊接式（圖1）和高縱梁穿管式副車(chē)架（圖2）中，卸油管放置位置需橫穿車(chē)架橫梁，無(wú)法降低車(chē)架高度，即無(wú)法降低現(xiàn)有技術(shù)縱梁及橫梁高度HA1來(lái)降低現(xiàn)有技術(shù)副車(chē)架高度HA。而在弧形副車(chē)架中（圖5和圖6），卸油管可直接放置于懸掛橫梁弧形處，從而可降低了車(chē)架高度，即本技術(shù)方案縱梁及橫梁高度HB1比現(xiàn)有技術(shù)縱梁及橫梁高度HA1低，從而降低本發(fā)明副車(chē)架高度HB，最終降低了整車(chē)高度，進(jìn)而降低了整車(chē)重心，解決了液罐車(chē)尾部分倉(cāng)管路布置的問(wèn)題，提高了車(chē)輛行駛的安全系數(shù)，達(dá)到了整車(chē)輕量化的效果。

圖4 整車(chē)和副車(chē)架高度示意圖

圖5 弧形副車(chē)架結(jié)構(gòu)（左視圖）

圖6 弧形副車(chē)架結(jié)

為實(shí)現(xiàn)尾部管路布置簡(jiǎn)易化，提升生產(chǎn)效率，達(dá)到結(jié)構(gòu)件通用性目的，對(duì)傳統(tǒng)副車(chē)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，優(yōu)化后采用弧形副車(chē)架結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)沿用分體式[3]，即將弧形副車(chē)架與罐體支座采用以螺栓作剛性連接，以此提高車(chē)身的整體剛度，同時(shí)提高懸掛架鉸接點(diǎn)的位置精度，保證行車(chē)操縱的穩(wěn)定性和安全性。

3 優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)際驗(yàn)證

在對(duì)副車(chē)架結(jié)構(gòu)擬定優(yōu)化設(shè)計(jì)方案后，通過(guò)對(duì)副車(chē)架實(shí)際裝配現(xiàn)場(chǎng)批量次的工藝跟蹤，收到了較為理想的預(yù)期效果。選用優(yōu)化副車(chē)架結(jié)構(gòu)后，可在現(xiàn)場(chǎng)靈活作業(yè)，使副車(chē)架結(jié)構(gòu)的焊裝更為簡(jiǎn)便，有效提升整體裝配效率。也因?yàn)榛⌒胃避?chē)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)，既能滿(mǎn)足于罐體管路合理布置，也能使副車(chē)架整體重心更低的基礎(chǔ)上更趨輕量化。因此，該副車(chē)架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)在實(shí)際生產(chǎn)中得到有效驗(yàn)證，解決了上述一系列受限問(wèn)題，可應(yīng)用于不同車(chē)軸懸掛配置的需求，一定程度上提升整車(chē)的生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)副車(chē)架結(jié)構(gòu)的對(duì)比分析，如表1所列。

表1 副車(chē)架結(jié)構(gòu)對(duì)比分析表

4 結(jié)語(yǔ)

采用弧形懸掛橫梁結(jié)構(gòu)組裝成的新型副車(chē)架結(jié)構(gòu)，能靈活應(yīng)對(duì)罐體尾部管路的布置及分倉(cāng)，盡可能地降低車(chē)架縱梁高度，通過(guò)降低副車(chē)架縱梁結(jié)構(gòu)的同時(shí)也降低了整車(chē)高度，進(jìn)而降低了整車(chē)重心，即提高了車(chē)輛在急轉(zhuǎn)彎及顛簸路面行駛過(guò)程的安全系數(shù)，相比于高縱梁穿管結(jié)構(gòu)用料更少、重量更輕，更能符合現(xiàn)階段整車(chē)輕量化的發(fā)展趨勢(shì)。