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    一種側(cè)裝整體自裝卸車的設(shè)計(jì)

    2020-02-28 02:22:32張?zhí)?/span>李成齊蘭
    汽車文摘 2020年3期
    關(guān)鍵詞:上臂支腿方艙

    張?zhí)?李成 齊蘭

    (遼寧陸平機(jī)器股份有限公司,鐵嶺112001)

    主題詞:自裝卸 側(cè)裝折疊臂 超寬型 穩(wěn)定性

    1 前言

    以整體自裝卸車為主體,集裝卸、運(yùn)輸、集裝化存儲(chǔ)為一體的整體自裝卸技術(shù),輔助隨車自裝卸系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)多艙一車的配置,極大節(jié)省運(yùn)輸車資源,成倍提高作業(yè)效率,徹底改變了傳統(tǒng)保障模式作業(yè)環(huán)節(jié)多、裝卸效率低的局面,使整體自裝卸車得以快速發(fā)展。整體自裝卸車具有機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、靈活性高的特點(diǎn),能在丘陵、山地等復(fù)雜地形上快速機(jī)動(dòng),并能在較短時(shí)間內(nèi)完成方艙、集裝箱等整裝物資的自裝卸作業(yè)。

    整體自裝卸車是新型集約化專用車輛,目前主要包括側(cè)裝式和順裝式兩種形式,側(cè)裝式整體自裝卸車具備前后雙起重裝置,貨物在自裝卸車左側(cè)或右側(cè)完成裝卸作業(yè)。GB 1589—2016規(guī)定了汽車外廓尺寸最大限值,即當(dāng)貨車長(zhǎng)度尺寸不大于12 000 mm時(shí),貨車寬度尺寸不大于2 550 mm。本文設(shè)計(jì)的一種專用超寬型、側(cè)裝式整體自裝卸車,裝載方艙的長(zhǎng)度尺寸為8 200 mm,寬度尺寸為3 800 mm。

    2 基本指標(biāo)和功能

    2.1 基本指標(biāo)

    運(yùn)載能力:裝載方艙尺寸(長(zhǎng)×寬×高):8 200 mm×3 800 mm×2 380 mm。

    裝卸能力:最大作業(yè)幅度為4 600 mm;正常作業(yè)地面平均風(fēng)速不大于13.8 m/s。

    自裝卸車進(jìn)行車對(duì)車裝卸作業(yè)時(shí),兩車間距為650 mm~800 mm,兩車平臺(tái)間前后距離差值不大于±350 mm。

    2.2 功能要求

    側(cè)裝式整體自裝卸車可實(shí)現(xiàn)車對(duì)車、車對(duì)地裝卸作業(yè),即能將本車貨物裝卸到其它車輛上,也能將其它車輛上的貨物裝卸到本車上;既能將本車貨物裝卸到地面上,也能將地面上的貨物裝卸到本車上。自裝卸車采用折疊臂式結(jié)構(gòu)形式,同步收展;上、下臂采用液壓缸聯(lián)動(dòng),可實(shí)現(xiàn)吊載物垂直升降;在裝卸作業(yè)過程中,垂直支腿不能離開地面。

    3 側(cè)裝整體自裝卸車設(shè)計(jì)

    側(cè)裝整體自裝卸車主要由北奔2629LA(6×6)二類汽車底盤、副車架、前后起重裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、輔助設(shè)施等組成。自裝卸車組成如圖1所示。

    圖1 側(cè)裝整體自裝卸車組成

    3.1 運(yùn)載底盤選型

    自裝卸車選用北奔2629LA二類汽車底盤作為承載平臺(tái),并在變速器后方加裝N71/1c型取力器,為自裝卸車液壓系統(tǒng)輸入動(dòng)力。

    經(jīng)過設(shè)備布局和核算:

    (1)上裝設(shè)備安裝空間需要總長(zhǎng)度小于底盤上裝長(zhǎng)度;

    (2)整車總質(zhì)量小于底盤允許最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量;

    (3)前橋負(fù)荷小于允許軸荷;

    (4)中后橋負(fù)荷小于允許軸荷。

    因此,所選底盤的上裝空間和承載質(zhì)量滿足允許負(fù)荷和使用要求。

    3.2 副車架設(shè)計(jì)

    副車架用于連接前、后起重裝置,并將其組成一個(gè)剛性整體,是上裝貨物的承載平臺(tái),此外還承載和固定方艙、集裝箱,工作狀態(tài)撐起并承載汽車底盤重量。副車架主要由左、右變間距縱梁、橫梁和邊梁部分組成,各主要梁構(gòu)件采用A510L優(yōu)質(zhì)大梁鋼冷彎成形,再組焊成一體。副車架外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高):9 560 mm×3 800 mm×230 mm;縱梁截面為矩形,壁厚8 mm;縱梁之間的橫梁截面為矩形,壁厚8 mm;端梁和邊梁為槽形件,壁厚4 mm。副車架上表面設(shè)置4套專用旋鎖裝置,用于鎖固方艙、集裝箱,旋鎖中心距(長(zhǎng)×寬):7 997 mm×3 622 mm。副車架安裝在汽車底盤縱梁上方,與底盤采用U形螺栓和限位腹板進(jìn)行聯(lián)接。

    3.3 起重裝置設(shè)計(jì)

    起重裝置是實(shí)現(xiàn)方艙、集裝箱裝卸的核心機(jī)構(gòu),布置在副車架的兩端,采用折疊臂式結(jié)構(gòu),前后結(jié)構(gòu)對(duì)稱,主要由上臂、下臂、上臂油缸、下臂油缸、固定支腿、活動(dòng)支腿、水平油缸、垂直支腿、垂直油缸、活動(dòng)擺腿、擺腿油缸、吊臂頭、活動(dòng)旋鎖、吊鏈和支腳組成。起重裝置組成如圖2所示。

    上臂頂端鉸接吊鏈,上臂油缸鉸接在上臂中部和下臂另一端;下臂與上臂一端和固定支腿上的支座鉸接,下臂油缸鉸接在下臂中部和固定支腿另一端上的支座。固定支腿剛性聯(lián)接在副車架上,活動(dòng)支腿套裝在固定支腿內(nèi),在水平油缸的作用下,在固定支腿內(nèi)腔做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。活動(dòng)擺腿與活動(dòng)支腿和支腳鉸接,擺腿油缸與活動(dòng)支腿和活動(dòng)擺腿鉸接。

    圖2 起重裝置組成圖

    3.3.1 確定運(yùn)動(dòng)軌跡和行程

    側(cè)裝整體自裝卸車進(jìn)行車對(duì)車裝卸作業(yè)時(shí),依據(jù)平臺(tái)高度、裝卸艙體的外形尺寸、兩車間距、兩車平臺(tái)間前后距離差值,確定吊臂頭最大起吊高度和水平變幅距離。根據(jù)自裝卸車承載平臺(tái)面距地面高度和艙體高度為2 380 mm,綜合考慮旋鎖高出承載平臺(tái)面的高度、艙體與平臺(tái)面的傾斜角和吊鏈余量因素,確定最大起吊高度為6 740 mm。艙體寬度為3 800 mm,按整車縱向中心線均分為1 900 mm,兩車間距為650 mm~800 mm,兩車平臺(tái)間前后距離差值不大于±350 mm,上述條件下,吊鏈能掛裝到艙體下角件,確定吊臂頭中心到自裝卸車縱向中心線距離為4 600 mm。

    吊臂頭運(yùn)動(dòng)軌跡如圖3所示,圖中曲線所圍成的區(qū)域即是吊臂頭運(yùn)動(dòng)軌跡。

    圖3 吊臂頭運(yùn)動(dòng)軌跡

    根據(jù)最大起吊高度和水平變幅距離繪制起重裝置作業(yè)范圍,吊臂頭能夠達(dá)到的最大起吊高度為6 740 mm,最大水平變幅距離為4 600 mm,據(jù)此可計(jì)算上臂、下臂長(zhǎng)度及變幅角度。吊裝最大載荷時(shí),側(cè)裝整體自裝卸車不產(chǎn)生側(cè)傾覆,確定支腿最大跨距為4 723 mm,經(jīng)計(jì)算確定活動(dòng)支腿和活動(dòng)擺腿的最大行程為700 mm,再分別確定活動(dòng)支腿結(jié)構(gòu)尺寸和活動(dòng)擺腿結(jié)構(gòu)尺寸。為保證在預(yù)定的軌跡范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)裝卸作業(yè),上、下臂的箱型臂架中心與支腿中心必須設(shè)在同一平面內(nèi)。

    3.3.2 上臂和下臂結(jié)構(gòu)

    上臂與下臂組成折疊式擺臂結(jié)構(gòu),在油缸作用下,吊臂頭在作業(yè)范圍內(nèi)完成預(yù)定的曲線或直線運(yùn)動(dòng)。上臂整體為L(zhǎng)型,并設(shè)計(jì)成上小、下大的變截面箱形結(jié)構(gòu),下臂設(shè)計(jì)成等截面箱形結(jié)構(gòu),上臂、下臂均采用8 mm~12 mm厚HG60優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼冷彎成形,再組焊成一體,局部進(jìn)行加強(qiáng)。上臂頂端設(shè)吊鏈軸套,中部設(shè)油缸鉸接支耳,底部設(shè)與下臂鉸接支耳;下臂頂端設(shè)與上臂鉸接軸套,中部設(shè)油缸鉸接支耳,底部上設(shè)與上臂油缸鉸接支耳,底部下設(shè)與固定支腿鉸接支耳。上臂、下臂的結(jié)構(gòu)尺寸,除滿足起吊時(shí)的剛強(qiáng)度外,同時(shí)還要滿足最大起吊幅度和高度要求,并兼顧鐵路運(yùn)輸限界要求,確定上臂總長(zhǎng)度為3 092 mm,下臂總長(zhǎng)度為3 450 mm。

    3.3.3 固定支腿、活動(dòng)支腿和活動(dòng)擺腿結(jié)構(gòu)

    固定支腿是起重裝置的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)件,與副車架、支腿等構(gòu)成起重裝置的承載體?;顒?dòng)支腿和活動(dòng)擺腿用于增加裝卸過程中的支撐跨距,其中伸縮距離直接影響裝卸過程的穩(wěn)定性。固定支腿、活動(dòng)支腿和活動(dòng)擺腿均設(shè)計(jì)成箱形結(jié)構(gòu),并采用HG60優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼冷彎成形,再組焊成一體,局部進(jìn)行加強(qiáng),材料厚度分別為10 mm、8 mm~20 mm和10 mm。固定支腿外上部?jī)蓚?cè)分別設(shè)下臂和下臂油缸鉸接支耳,內(nèi)部設(shè)水平油缸鉸接支耳;活動(dòng)支腿端部設(shè)水平油缸鉸接支耳,中部設(shè)與擺腿油缸鉸接軸套,下部設(shè)與活動(dòng)擺腿鉸接軸套;活動(dòng)擺腿上部設(shè)與活動(dòng)支腿鉸接軸套,中部設(shè)油缸鉸接軸套,下部設(shè)與支腳鉸接軸套。根據(jù)安裝空間,確定固定支腿總長(zhǎng)度為3 700 mm。按支腿跨距確定活動(dòng)擺腿水平擺動(dòng)距離為960 mm,按起重作業(yè)時(shí)汽車底盤輪胎不承受荷載原則,確定活動(dòng)擺腿垂直擺動(dòng)最大幅度為520 mm。依據(jù)最大支腿跨距為4 723 mm和活動(dòng)擺腿水平擺動(dòng)距離,確定活動(dòng)支腿最大行程為700 mm,總長(zhǎng)為1 625 mm。

    3.3.4 活動(dòng)旋鎖結(jié)構(gòu)

    裝卸作業(yè)時(shí),采用活動(dòng)旋鎖與方艙、集裝箱下方的角件聯(lián)接?;顒?dòng)旋鎖主要由鎖板、定位板、鎖頭、限位擋銷和鏈條等組成,活動(dòng)旋鎖結(jié)構(gòu)如圖4所示。鎖頭可繞定位板順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)角度由限位擋銷控制,鎖板與定位板相互交叉一定角度。使用時(shí),旋轉(zhuǎn)定位板和鎖板上的兩長(zhǎng)圓體,使之重合后,插入方艙、集裝箱的角件內(nèi),再順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)旋鎖,此時(shí)旋鎖便鎖住角件。在重力作用下,旋鎖不會(huì)發(fā)生逆向轉(zhuǎn)動(dòng),限位擋銷控制旋鎖的轉(zhuǎn)動(dòng)角度,使旋鎖不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)過大角度??紤]動(dòng)載荷及安全系數(shù),鏈條選用起重短環(huán)鏈,規(guī)格尺寸:?14 mm×42 mm(內(nèi)長(zhǎng))×46 mm(外寬)。按吊裝過程軌跡,計(jì)算出鏈條長(zhǎng)度為4 080 mm。

    圖4 活動(dòng)旋鎖

    3.3.5 起重裝置剛強(qiáng)度分析

    為保證起重裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)滿足使用需要,對(duì)吊裝過程進(jìn)行力學(xué)分析,采用有限元進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算校核。為完整分析起重裝置的受力狀態(tài),將整個(gè)吊裝動(dòng)作分解成6個(gè)工作狀態(tài),具體工作狀態(tài)如圖5所示。吊裝過程中,上臂承受98 000 N向下拉力,吊離地面時(shí)承受3 g向下沖擊載荷,8級(jí)風(fēng)速(V=20.7 m/s)下展開作業(yè)。

    圖5 吊裝過程動(dòng)作分解

    設(shè)計(jì)過程中,采用Abaqus軟件進(jìn)行有限元分析和剛強(qiáng)度校核,有限元單元類型為實(shí)體四面體單元,起重裝置有限元分析如圖6所示。

    圖6 起重裝置工作狀態(tài)有限元分析

    式中[σ]為許用應(yīng)力,σs為材料的屈服強(qiáng)度,σmax為最大計(jì)算應(yīng)力,σmax<[σ]時(shí)強(qiáng)度滿足要求,反之則不滿足要求。

    起重裝置各臂、各支腿的材質(zhì)為HG60,屈服強(qiáng)度460 MPa,安全系數(shù)取2,則許用應(yīng)力為230 MPa。鋼質(zhì)材料彈性模量206 MPa,泊松比為0.3,密度7 850 kg/m3。

    經(jīng)計(jì)算,在工作狀態(tài)1~工作狀態(tài)6過程中,最大計(jì)算應(yīng)力和最大位移見表1。由表中計(jì)算數(shù)據(jù)得知:起重裝置吊裝過程中,工作狀態(tài)1時(shí),起重裝置所受應(yīng)力最大,最大計(jì)算應(yīng)力為131.5 MPa,小于許用應(yīng)力230 MPa,強(qiáng)度滿足要求;起重裝置最大變形量為5.94 m m,位置位于上臂最右端,變形為彈性變性,滿足要求。

    表1 6個(gè)吊裝工作工作狀態(tài)最大計(jì)算應(yīng)力和最大位移

    3.4 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    側(cè)裝整體自裝卸車裝卸方艙、集裝箱時(shí),起重裝置采用全液壓驅(qū)動(dòng)形式。利用汽車底盤的動(dòng)力,通過加裝取力器,帶動(dòng)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn),輸出具有壓力能的液壓油分別進(jìn)入不同的系統(tǒng)回路中,其方向、壓力、流量被控制元件調(diào)控后,經(jīng)管路傳輸?shù)礁鲌?zhí)行元件中,實(shí)現(xiàn)各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作。液壓系統(tǒng)原理框圖如圖7所示,液壓系統(tǒng)原理如圖8所示。

    圖7 液壓系統(tǒng)原理

    液壓系統(tǒng)由動(dòng)力源、控制部分、執(zhí)行部分、輔件等部分組成。組成框圖如圖9所示。圖中共包含5個(gè)基本回路,即上臂回路、下臂回路、水平回路、垂直回路和擺腿回路,主要由雙聯(lián)柱塞泵、直流動(dòng)力單元、比例多路換向閥、雙向平衡閥、雙向液壓鎖、單向閥、上臂油缸、下臂油缸、水平油缸、垂直油缸、擺腿油缸、高壓過濾器、回油濾油器、液壓管路及附件組成。當(dāng)?shù)妆P發(fā)動(dòng)機(jī)或雙聯(lián)柱塞泵出現(xiàn)故障時(shí),直流動(dòng)力單元可以在短時(shí)間內(nèi)維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行。比例多路換向閥主要用于控制各油缸運(yùn)動(dòng)方向和速度,限制系統(tǒng)中的最高壓力,防止系統(tǒng)過載而損壞油缸密封件或功能件。上臂油缸和下臂油缸安裝雙向平衡閥,在回路中根據(jù)控制壓力的大小相應(yīng)地建立起一定的背壓,使油缸伸縮速度平穩(wěn),保證裝卸過程的穩(wěn)定性。雙向液壓鎖用于雙作用油缸的保壓和在換向閥中位時(shí)的鎖止固定,保證垂直油缸和擺腿油缸在任意位置鎖定,保證裝卸過程的安全性?;赜蜑V油器和高壓過濾器納污能力強(qiáng),可以保證液壓油的清潔,保證液壓系統(tǒng)工作的可靠性。

    圖8 液壓系統(tǒng)原理

    圖9 液壓系統(tǒng)組成

    經(jīng)計(jì)算,確定液壓系統(tǒng)的主要參數(shù),其中系統(tǒng)工作壓力:20 MPa,系統(tǒng)最大流量:56 L/min,液壓泵排量:28/28 mL/r,泵連續(xù)轉(zhuǎn)速:1 800 r/min,驅(qū)動(dòng)功率:22 kW。液壓系統(tǒng)采用電控操作和手動(dòng)操作兩種操作方式。

    3.5 電控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    電控系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)起重裝置的驅(qū)動(dòng)及動(dòng)作控制,保證可靠、順利的完成吊裝作業(yè)。PLC模塊采集來自操縱手柄的輸入信號(hào)和各種開關(guān)及傳感器信號(hào),經(jīng)過處理后輸出4路PWM(脈寬調(diào)制)信號(hào)和6路開關(guān)信號(hào),分別輸出到電液比例控制閥的先導(dǎo)電磁閥及開關(guān)電磁閥,直接控制主閥及各電磁閥的開啟度,從而控制油缸的速度和方向。按照功能劃分,系統(tǒng)由5個(gè)分系統(tǒng)組成,包括電源系統(tǒng)、操控系統(tǒng)、程序控制系統(tǒng)、信號(hào)反饋系統(tǒng)和動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng),原理框圖如圖10所示。

    圖10 電控系統(tǒng)原理

    a.電源系統(tǒng)

    電源系統(tǒng)為裝卸作業(yè)提供電力保障,車對(duì)地作業(yè)或車對(duì)車作業(yè)時(shí),負(fù)載約為70 W,考慮用電的方便性,采用汽車底盤24 V蓄電池組為系統(tǒng)供電。系統(tǒng)電源在底盤鑰匙開關(guān)開啟后才可供電,工作過程中,隨著底盤發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn),蓄電池可以自動(dòng)充電,既不影響底盤啟動(dòng)性能,又可滿足裝卸過程中的用電需求。

    b.操控系統(tǒng)

    操控系統(tǒng)整體集成在遙控盒上,與PLC控制器的輸入端口相連,實(shí)現(xiàn)各種動(dòng)作的輸入功能,器件主要包括:直/曲線轉(zhuǎn)換開關(guān),同/異步轉(zhuǎn)換開關(guān),支腿/吊裝轉(zhuǎn)換開關(guān),前/后垂直支腿伸/縮、前/后水平支腿伸/縮、前/后擺腿伸/縮開關(guān),吊臂控制手柄,急停按鈕,指示燈等。遙控盒布置如圖11所示。

    圖11 遙控盒

    c.程序控制系統(tǒng)

    程序控制系統(tǒng)由可編程控制器PLC完成,實(shí)現(xiàn)支腿和吊臂的動(dòng)作控制,便于工作人員的操控??刂品绞郊傲鞒倘鐖D12所示。

    圖12 控制方式及流程

    d.信號(hào)反饋系統(tǒng)

    信號(hào)反饋系統(tǒng)向PLC控制器提供各個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)信息,PLC控制器依據(jù)這些信息控制相應(yīng)動(dòng)作,保證起重裝置動(dòng)作的正常運(yùn)行。系統(tǒng)中設(shè)置6組傳感器,傳感器的布局如圖13所示。1、2位和4、5位設(shè)置為角度傳感器,用于檢測(cè)下臂相對(duì)吊裝支架、上臂相對(duì)下臂的翻轉(zhuǎn)角度,從而計(jì)算出吊裝點(diǎn)的位置和吊臂的狀態(tài);3、6位設(shè)置為接近傳感器,用于檢測(cè)水平支腿是否運(yùn)行到極限位置,以便控制水平腿的動(dòng)作行程,保護(hù)油缸及油路。

    圖13 傳感器布局

    e.動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)

    動(dòng)作執(zhí)行系統(tǒng)由各種電磁閥組及其動(dòng)作單元組成,它們與控制器的輸出口相連。通過執(zhí)行系統(tǒng),可以實(shí)現(xiàn)各支腿、各閥的組開關(guān)、比例控制。

    3.6 輔助設(shè)施配置

    a.后視系統(tǒng)

    本自裝卸車運(yùn)載的方艙,寬度尺寸為3 800 mm,超出了GB 1589—2016規(guī)定的2 550 mm,為了提高安全性和可操作性,設(shè)置了后視系統(tǒng)。系統(tǒng)人機(jī)工程性較好,具有測(cè)距、狀態(tài)顯示和語音提示功能。后視系統(tǒng)中的7寸視頻主機(jī)安裝在駕駛室儀表盤上方(靠近駕駛員座位),同時(shí)配置3個(gè)攝像頭:第1個(gè)位于車輛尾部中間,用于倒車影像觀察;第2個(gè)位于車輛尾部右側(cè),用于右側(cè)錯(cuò)車及障礙物觀察;第3個(gè)位于車輛尾部左側(cè),用于左側(cè)錯(cuò)車及障礙物觀察。影像既可單屏顯示,也可多屏同時(shí)顯示。

    b.夜間照明與警示

    夜間工作時(shí),為便于查看作業(yè)狀態(tài),在前、后起重裝置上臂的頂部各設(shè)置一個(gè)照明燈,采用底盤蓄電池供電,供電開關(guān)設(shè)置在駕駛室儀表盤上。

    4 自裝卸車的穩(wěn)定性校核

    4.1 裝卸過程的穩(wěn)定性

    側(cè)裝整體自裝卸車作業(yè)時(shí),須保證裝卸過程的穩(wěn)定性,不能發(fā)生傾覆現(xiàn)象,主要影響因素包括:

    a.整體裝備質(zhì)量;

    b.最大載荷;

    c.最大作業(yè)幅度4 600 mm;

    d. 風(fēng)速13.8 m/s(6級(jí)風(fēng),風(fēng)壓117 Pa)。

    穩(wěn)定性校核時(shí),考慮最惡劣作業(yè)工況:

    a.6級(jí)風(fēng)的風(fēng)向從車的左側(cè)水平向右;

    b.最大吊裝幅度;

    c.方艙吊離地面超出平臺(tái)達(dá)最高點(diǎn);

    d.方艙迎風(fēng)面積最大。

    穩(wěn)定性校核,抗傾覆力矩要滿足作業(yè)穩(wěn)定性需要。經(jīng)計(jì)算:

    車體重力矩:M車=G車×L車=458 687 N·m,其中:F艙為車體各組成質(zhì)量;L艙為車體各組成重力臂。

    方艙重力矩:M艙=F艙×L艙=152 096 N·m,其中:F艙為方艙最大動(dòng)載荷;L艙為方艙重力臂。

    風(fēng)載力矩:M風(fēng)=Wp載 ΣSiLi=8 921 N·m,其中:Wp為6級(jí)風(fēng)壓;S為各組成迎風(fēng)面積;L為各組成風(fēng)載力臂。

    抗傾覆力矩:M傾=M車-M艙-M風(fēng)=458 687-152 096-8 921=297 670 N·m。

    經(jīng)以上分析計(jì)算,抗傾覆力矩為正值,即在最惡劣工況下進(jìn)行裝卸作業(yè)時(shí),側(cè)裝整體自裝卸車不會(huì)產(chǎn)生側(cè)傾覆現(xiàn)象。

    4.2 車輛行駛的穩(wěn)定性

    根據(jù)行駛穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)的要求,設(shè)備安裝后,質(zhì)心高度應(yīng)符合橫向、縱向穩(wěn)定性的要求。以側(cè)裝整體自裝卸車后橋中心線與整車向中心線的交點(diǎn)在地面上的投影為坐標(biāo)原點(diǎn),建立坐標(biāo)系,整車長(zhǎng)度方向?yàn)閄方向,前為“+”,后為“-”;整車寬度方向?yàn)閅方向,左為“+”,右為“-”;整車高度方向?yàn)閆方向,上為“+”,下為“-”,公式如下:

    經(jīng)計(jì)算,X=2 144 mm,Y=0.97 mm,Z=1 564 mm。

    車輛行駛過程中,整車質(zhì)心高度對(duì)行駛安全性有較大影響,為保證行駛安全,質(zhì)心高度應(yīng)符合下列條件:L/H/H,B/2H≥φ。式中:L為整車質(zhì)心距后橋距離,B為汽車輪距,H為整車質(zhì)心高度,φ為地面附著系數(shù);不同輪胎在不同路面上的附著系數(shù)不同,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求,取φ=0.5~0.6,側(cè)裝整體自裝卸車后輪距:B=2 025 mm,L=2 144 mm,H=1 564 mm。

    經(jīng)計(jì)算,L/H=2 144/1 564=1.37>距:距:上的附著系,B/2H=2 025/(2×1 564)=0.65>φ=0.5~0.6。因此,橫向和縱向穩(wěn)定性滿足行使安全性要求。

    5 結(jié)論

    樣車研制過程中,主要選取使用材料的試驗(yàn)樣品,按GJB150A規(guī)定的試驗(yàn)條件和方法進(jìn)行了濕熱、霉菌和鹽霧試驗(yàn)。

    研制樣車生產(chǎn)完成后,進(jìn)行了機(jī)、電、液系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)試,保證起重裝置動(dòng)作準(zhǔn)確、安全和可靠,調(diào)試過程分別按空轉(zhuǎn)、空載進(jìn)行。調(diào)試完成后,分別進(jìn)行質(zhì)量和尺寸參數(shù)測(cè)量、作業(yè)時(shí)間測(cè)試和短途行駛試驗(yàn);并在溫度15℃~35℃,相對(duì)濕度45%~75%的情況下,進(jìn)行冷態(tài)絕緣電阻測(cè)試,得到各電氣回路對(duì)地及回路間的冷態(tài)絕緣電阻均不小于2 MΩ。

    為驗(yàn)證樣車的使用性能,進(jìn)行吊臂同步動(dòng)作試驗(yàn),前后吊臂同步誤差不大于30′;進(jìn)行了液壓系統(tǒng)密封性試驗(yàn),在試驗(yàn)工況下,支腿和各變幅液壓缸活塞桿伸縮量不大于3 mm;同時(shí),進(jìn)行額定負(fù)載和動(dòng)載、應(yīng)急作業(yè)和夜間作業(yè)等試驗(yàn),得到樣車在各載荷工況和極限作業(yè)工況下,均可進(jìn)行正常裝卸作業(yè)。按GJB150A等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)條件和方法進(jìn)行了低溫、高溫和淋雨試驗(yàn),以及振動(dòng)、沖擊和長(zhǎng)途行駛試驗(yàn),由結(jié)果可知各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)要求,驗(yàn)證了理論計(jì)算的準(zhǔn)確性、設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性。

    目前,超寬型側(cè)裝整體自裝卸車已研制成功,在機(jī)、電、液系統(tǒng)動(dòng)作安全、穩(wěn)定、可靠,并已進(jìn)行批量生產(chǎn)。

    6 結(jié)束語

    整體自裝卸車技術(shù)已得到快速發(fā)展,產(chǎn)品系列化、功能特色化,以及應(yīng)用便捷、高效率將是該技術(shù)主要的發(fā)展方向,其中自動(dòng)化和信息化水平將是未來評(píng)價(jià)自裝卸車性能優(yōu)劣的一項(xiàng)重要指標(biāo)。無線遙控技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制,節(jié)省時(shí)間和人力,提高效率;起重裝置采用液壓同步或異步控制,可以確保起吊過程的平穩(wěn)性;電控系統(tǒng)中,可編程控制器對(duì)各主要機(jī)構(gòu)采取互鎖設(shè)計(jì),能夠降低操作過程的失誤率。隨著我國(guó)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的日益完善,自裝卸車將具有語音通信、北斗導(dǎo)航定位等功能,適應(yīng)新形勢(shì)下的裝備體制要求,構(gòu)建橫向互聯(lián)、縱向貫通的信息裝備體系;同時(shí),隨著我國(guó)第三代高機(jī)動(dòng)性戰(zhàn)術(shù)車輛的快速發(fā)展,側(cè)裝整體自裝卸技術(shù)也將在第三代底盤上得到廣泛應(yīng)用。

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