墙式挡车器系统设计-毕业论文

本科毕业设计说明书 题 目：墙式挡车器系统设计 院 （部）： 机电工程学院 专 业： 机械工程及自动化 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2008 年 7 月 2 日 山东建筑大学毕业设计说明书 - I - 目 录 摘 要 III 1 前 言 .5 1.1 课题背景及主要意义 5 1.1.1 课题背景 .5 参考文献 45 山东建筑大学毕业设计说明书 - III - 摘摘 要要 进入二十一世纪,特别是911事件以后,恐怖主义已经日益成为危害世界和平安 全的重要因素,反恐斗争也日益成为全球各国警方工作的一项重要内容。随着区域 经济和城市群的发展，交通越来越发达，越来越便利。便利的道路交通在为我们 提供方便的同时也为各种恐怖活动创造了条件，已经发生的城市交通突发事件使 城市交通的公共安全问题成为理论界和实务界关注的焦点。在交通要道和各种关 键的路口设置路障可有效防止恐怖暴力事件，或减少恐怖暴力事件带来的损失。 本课题论述了一种新式墙式挡车器系统实现方案。该系统的基本任务就是日 常安全防范，重点任务定位在恐怖袭击等突发性事件的一线处置。把“反恐”单 独提出来主要是为了对突发事件进行强调。根据对出入口阻车器系统的技术要求， 系统采用人工动力控制技术，对进出车辆进行管制，由保卫处界定合法身份车辆， 授权门卫通过阻车器系统对进出车辆进行管理。阻车器根据车辆的通行情况升起 和降落，具有手动、脚踏控方式，有效防止车辆冲入和阻塞；路障结构坚实牢固， 有防雨水和喷溅水保护。 关键词关键词：挡车器；液压系统；电气控制；反恐。 山东建筑大学毕业设计说明书 - IV - ABSTRACTABSTRACT Into the 21st century, especially after the Sept. 11 attacks, terrorism has become increasingly endangering world peace and security of important factors, the fight against terrorism has increasingly become global police work an important part. With the regional economic groups and urban development, transport more developed, more convenience. Facilitate the traffic in the road for us to provide a convenient but also for all kinds of terrorist activities have created conditions that have taken place in the urban traffic emergencies so that the urban traffic problems become public safety in theory and practical focus. In the strategic key road junctions and road blocks can be effective in preventing terrorist violence, terrorist violence or reduce the damage. On the subject of a new retaining wall system to achieve the programme. The system is the basic tasks of day-to-day security, and key tasks, such as positioning in the terrorist attacks on the first line of unexpected incidents disposal. “Terrorism“ alone is to propose to unexpected events of that. According to the import and export system resistance to the technical requirements, the system uses artificial power control technology, control of access to vehicles, legal status defined by Baowei Chu vehicles, authorized by resistance to a guard system for vehicles entering and leaving the management. Resistance car for vehicles under the current situation of rising and landing, a manual, pedal-controlled way to effectively prevent vehicles into and obstruction in a solid structure firmly roadblocks, anti-rain and splash water protection. KeyKey wordswords: block cars; hydraulic system; electric control; terrorism. 山东建筑大学毕业设计说明书 - 5 - 1 1 前前 言言 1.11.1 课题背景及主要意义课题背景及主要意义 1.1.11.1.1 课题背景课题背景 一、背景 自“911“事件以来,美国和90多个国家结成了国际反恐怖主义联盟,国际打击恐 怖主义的斗争已经取得了一定的进展.但是国际反恐斗争是一项长期持久的任务. 尽管世界各国在同恐怖主义的长期斗争中逐步形成了一定的共识,在应对恐怖主义 的具体措施和政策上也积累了不少的经验,但迄今为止的国际反恐斗争充其量只能 说是获得了初步的阶段性胜利,距离反恐斗争的全面胜利还非常遥远.特别值得关 注的是,国际反恐斗争导致全球国际关系格局发生了重大变化. 进入二十一世纪, 特别是911事件以后,恐怖主义已经日益成为危害世界和平安全的重要因素,反恐斗 争也日益成为全球各国警方工作的一项重要内容。 未来几年,我国将先后举办奥运会、世博会等一系列具有国际影响的重大活动,反 恐防暴形势严峻。在积极采取安保措施的同时,迫切需要研制和配备先进的反恐急 救系统与装备。奥林匹克运动是当今世界上规模和影响力最大的社会文化运动,现 代奥林匹克夏季运动会则是世界上规模最大的国际综合体育盛会。奥运会因其相 关活动多、参加人员多、涉及场所多、不确定因素多以及受全球关注等特点,极易 成为恐怖分子袭击的目标,引发恐怖袭击事件。从 1972 年慕尼黑奥运会的劫持人 质事件到美国亚特兰大奥运会奥运公园爆炸案,世界各国警方逐渐清醒而深刻地意 识到,恐怖活动已经成为当今奥运会面临的最大威胁,打击恐怖主义、防范恐怖袭 击已经成为做好奥运安保工作的重中之重。自上世纪 90 年代初开始,以疆独恐怖 组织和恐怖分子为代表的“三股势力”与国际上的恐怖主义组织相联系,在境内外 制造了一系列爆炸、暗杀的恐怖事件,我国境内发生的恐怖主义事件进一步趋向国 际化和有组织化,其犯罪手段也日趋多样和复杂,严重威胁到我国的社会稳定。随 着 2008 年奥运会在北京举办日期的日益临近,当前,奥运反恐工作也面临着前所未 有的严峻形势。 随着区域经济和城市群的发展，交通越来越发达，越来越便利。便利的道路 交通在为我们提供方便的同时也为各种恐怖活动创造了条件，已经发生的城市交 通突发事件使城市交通的公共安全问题成为理论界和实务界关注的焦点。在交通 山东建筑大学毕业设计说明书 - 6 - 要道和各种关键的路口设置路障可有效防止恐怖暴力事件，或减少恐怖暴力事件 带来的损失。 二、挡车器的应用现状1 1. 1 我国国铁挡车器 我国国铁早期采用土堆式车挡、弯轨式挡车器、浆砌片石或混凝土车挡等。 站场还用到制动铁鞋或防溜枕木,主要防止站场内调车时溜车。图1 我国国铁各 类挡车及制动设备上述各类挡车器均属于刚性固定式车挡,与失控车辆的接触点 (或撞击点)位于车辆转向架或车轮,其结构特征决定了吸收失控车辆的动能极低, 所以极易造成车辆损坏或出轨。目前,国铁正逐步以滑移式挡车器取代以上各类车 挡。滑移式挡车器是通过挡车器机架下安装的制动摩擦单元与线路基本轨之间的 摩擦阻力来消耗失控车辆的动能,只要车辆的动能不超过挡车器的设计能力,安全 即可得到保证。但是在国铁中,滑移式挡车器没有相应的详细应用技术规范。 1. 2 我国城市轨道交通挡车器 目前,国内城市轨道交通线路终端广泛应用的防护设备有滑移式挡车器、固定 刚架挡车器和固定月牙图3 我国城市轨道交通常用挡车器式挡车器。地铁设计 规范(以下简称“设计规范”)对挡车器的技术要求仅提出了正线挡车器的设计 撞击速度为15 km /h,而在实际设计中,挡车器选型除了确定挡车器占用线路长度 以及车钩位置及高度之外,对于撞击力、撞击减加速度、车场固定挡车器的撞击速 度等参数均没有量化要求。 1. 3 国外挡车器 国外由于城市轨道交通建设起步较早,对挡车器的设计及应用研究较深入,挡 车器的种类也相应较多,图4是部分国外挡车器的应用照片。 部分国外挡车器发 达国家对于挡车器一般都有明确的设计理念以及详细的设计量化标准,如撞击质量、 撞击力、撞击减加速度及撞击速度等。其中,撞击质量一般按设计远期车辆总质量 考虑,撞击力极值按车辆结构强度要求考虑,撞击速度按车辆进站手控速度和信号 速度控制要求考虑,等等。因此,挡车器也不再是一个简单的线路终端“挡车装置” ,而是综合了线路、土建、工艺、设备、行车和信号等众多专业和系统需求的“挡 车设备”。 2 设计技术标准及选型技术因素 从国内外挡车器的应用现状对比不难看出,国内城市轨道交通挡车器不仅类型 山东建筑大学毕业设计说明书 - 7 - 相对单一,而且设计标准及选型技术条件过于简单,尚未完全综合考虑车辆、轨道、 线路条件、信号及其他特殊技术要求。 2. 1 设计技术标准 由于列车失控撞击挡车器甚至冲出线路的事故偶有发生,设计者对挡车器的技 术标准也进行了更多的反思和研究。 2. 1. 1 额定撞击速度 设计规范规定了正线挡车器的额定撞击速度为15 km /h。但是,若正线末端为 高架桥、重要建筑物或人流密集区域,则应考虑提高额定撞击速度标准。例如:广 州地铁3 号线、5 号线及正在设计的深圳地铁4号线二期工程,正线末端挡车器的 额定撞击速度均采用了25 km /h;在上海的新线设计中,高架上的撞击速度已全部 采用25 km /h。此外,列车在车场内行驶速度虽然很低,但目前用于车场内的固定 式挡车器均没有额定撞击速度标准,一旦发生撞击,仍可能使车辆产生损坏。在上 海地铁挡车器设计中,已制定出库外线58 km /h、库内线35 km /h的额定撞击 速度标准。 2. 1. 2 额定撞击减加速度 设计规范对挡车器撞击减加速度没有规定。根据国外经验,为保护乘客安全,挡车 器的制动减加速度不得大于1. 5m/ s2 ;为保护列车设施,制动减速度值应小于 34m/ s。 2. 2 选型技术因素 2. 2. 1 车辆因素 1) 车辆运行模式 在不同的线路端部位置上运行的列车车辆,有近期、远期规划及空载、重载等 方面的区分。必须按照正在执行的运行条件,合理配置挡车器的缓冲形式和制动力 大小。如果一味提高挡车器制动力,看似安全,实则不利于保护车辆及乘客的安全。 2) 车体撞击点 目前,国内城市轨道交通绝大部分正线及试车线用挡车器的撞击点为车钩,而 车钩一般均有最大压缩承载能力的限制。按照车辆类型的不同,其压缩承载能力从 500 kN到1 500 kN不等。当挡车器的设计最大制动能力超过车钩的承载能力时,一 旦发生碰撞,不仅易使车辆损坏,而且容易造成车辆脱轨。故当挡车器的设计制动 山东建筑大学毕业设计说明书 - 8 - 力较大时,必须考虑增加缓冲装置,或将车钩和车辆防爬器同时作为为撞击点,国内 城市轨道交通车场的库内线普遍采用月牙式挡车器,通过设置在线路尽端的月牙形 结构来阻挡车轮滑过钢轨端头,从而达到挡车的目的月牙式挡车器的结构简单,体 积小巧,占用库内空间小,价格低。但是,车辆车轮的前部一般均设有车载信号设备,新 型车辆还设有裙边。从图6可以看出,一旦发生碰撞,月牙式挡车器将依次撞击车辆 裙边、车载信号设备,然后才可能撞击车轮,不但减弱了意外撞击时挡车器的防护 作用,也使车载信号设备受到额外损失。 2. 2. 2 线路因素 由于城市轨道交通的特殊性,线路多采用地下及高架敷设方式,故线路位置和 长度往往受诸多因素的制约,挡车器的安装距离也因此要考虑线路条件的限制。某 些时候线路条件还可能会与车辆限制条件相互冲突, 如尽头由于地形影响必须为 曲线设计,而车辆撞击挡车器时撞击力的传递比较复杂,必须通过挡车器的设计满 足要求,故挡车器的合理选型成为解决此类问题的关键。 2. 2. 3 信号因素 挡车器将车辆的撞击力传递至轨道或基础上,其结构一般设计为在两根轨道上 安装钢结构支架,故安装挡车器后的两股钢轨之间形成了电通路,所以一般在挡车 器前端需设置轨道绝缘设备。有时由于信号闭塞对线路长度的要求,必须延长线路 或缩短挡车器的安装长度,造成土建投资或者挡车器的设备造价增加。此外,为设 置轨道绝缘而在挡车器前端将钢轨断开,也不利于轨道对撞击力的传递。 3 国内新型挡车器的研制和应用 3. 1 正线及试车线用液压缓冲挡车器 传统缓冲滑动挡车器在撞击瞬间,制动单元与钢轨之间由静磨擦变为动摩擦, 挡车器的制动力存在一定的突变。挡车器的设计制动能力过高,这种突变能力尤为 明显,可能导致车辆受损及乘客伤害。为此,国内有关挡车器的专业研制机构开发 了新型的长行程液压缓冲挡车器,其原理是通过撞击引导装置将撞击动能传递给液 压油缸,液压油从油缸体内的一腔通过阀孔排向另一腔(节流作功) ,同时产生大量 的热量,即消耗失控车辆的惯性动能。在液压缓冲器被压缩的过程中,油缸体内的 总容积缩小、氮气的压力增大,积聚大量压力能;通过压力能的自动释放,实现液压 缓冲挡车器自动复位。这种挡车器的制动力可随着撞击列车的能量变化而变化, 对车辆和人员安全是极好的保护。 山东建筑大学毕业设计说明书 - 9 - 此外,这种挡车器占用线路长度相对较短,并具有自动复位及事故报警、记录 等功能,可大大缩短事故处理、恢复运营通车的时间,但由于液压油缸等关键设备 需进口,故造价昂贵。一般在线路长度受到严格限制地段或多层站厅内的尽头线路 采用,现已在上海地铁4、8号线及上海高速磁悬浮等工程中应用,长行程液压缓冲 挡车器因其造价高昂而受到一定的应用限制,国内挡车器研制机构又通过在传统缓 冲滑动式挡车器的撞击部位设置一台小型液压油缸,开发了一种新型液压缓冲滑动 式挡车器,既消除了传统缓冲滑动式挡车器在撞击瞬间产生的峰值制动反力,具有 液压缓冲挡车器的优良制动特性,又保持了传统缓冲滑动式挡车器通过摩擦吸收挡 车器的撞击动能,单台造价约10万元,具有很好的推广应用价值。这种新型挡车器 已在广州地铁3号线及香港城际列车线等工程中应用 3. 2 车场用固定式液压缓冲挡车器 3. 2. 1 库外线挡车器 在国内地铁车场库外线路终端,一般设置固定式刚架挡车器。固定式挡车器通 过本身结构的变形来吸收撞击能量,制动能力非常有限,一旦发生撞击,极易造成车 辆及挡车器损坏。新型固定式液压缓冲 挡车器在传统固定式刚架挡车器的撞击部位设置一台小型液压缓冲器,从而改善撞 击性能;还可根据额定撞击速度及列车质量,对液压缓冲器的缓冲性能进行灵活设 计。这种新型挡车器已在上海1、3号线中得以应用。 3. 2. 2 库内线挡车器 如上分析,国内地铁车场库内线目前普遍采用撞击车轮的月牙式挡车器,一旦 发生撞击,可导致车辆裙边及车载信号设备的损坏;对于采用径向转向架的直线电 机车辆,车轮撞击将直接导致转向架核心部件的损坏。因此,建议采用撞击车钩式 的挡车器,替代原有撞击车轮的月牙式挡车器。 库内线阻撞车钩式固定挡车器国 外很多地铁车场库内线采用阻撞车钩式的固定挡车器或固定液压挡车器,国内上海 地铁10号线及北京机场线直线电机系统车辆段设计将采用此类车挡。 库内线 采用车钩式固定挡车器,体积较月牙式挡车器大,排列在库内线尽端的横通道上,对 美观性以及车辆维修人员上下检查坑有影响,仍需进一步改进。 挡车器虽然是轨道系统的附属设备,但随着城市轨道交通的发展,地铁、轻轨、市 郊铁路、有轨电车以及磁浮列车等多种类型轨道交通运营线路逐渐增多,同时由于 挡车器设计及选用不当而造成的一些损失,使得挡车器的合理设计及选用越来越受 山东建筑大学毕业设计说明书 - 10 - 到设计研究及运营部门的重视。近年来,国内城市轨道交通挡车器技术发展较快, 部分挡车器设备还实现了出口,但应用水平还有待进一步提高: (1) 需系统研究制定合理适用的挡车器设计标准,作为工程设计选型及挡车器 设备更新研制的依据。 (2) 需解决新型液压缓冲挡车器核心部件(油缸)的国产化问题,以提高性能价 格比指标。 (3) 需进一步研究处理好挡车器与建筑、结构、维修工艺、车辆以及信号等 不同专业和设备之间关系,以便确定车场库内线固定挡车器的结构类型。 1.1.21.1.2 课题的主要意义课题的主要意义 随着社会的发展，恐怖暴力事件的发生也越来越频繁，便利的交通为我们带 来方便的同时也为各种暴力犯罪提供了有利条件，虽然各国都大力打击恐怖势力， 为反恐投入了大量的人力物力但是恐怖势力却越发猖狂，世界各国的反恐形势仍 十分严峻。目前汽车炸弹袭击已成为恐怖分子经常利用的手段之一, 给各国造成 严重的损失和恐慌。因此, 反汽车炸弹的阻挡路障被研制和使用, 以此来保护重 要的目标。据分析, 炸药爆炸引起的冲击波, 在30 m 范围内每侵入1m就增加约9% 的爆炸力; 侵入3 米时, 爆炸力增加约33%; 侵入6m时, 爆炸力增加80%。所以,车 厢的侵入距离限制在1 m 或更小对保护区的保护程度起着关键性的作用。 最近在阿富汗发生了大规模的塔利班劫狱事件，恐怖分子驾驶装满燃料的货 车冲到监狱大门后直接引爆，这种自杀式的袭击让警察无能为力，监狱的大门和 墙壁均被炸毁，狱警全部被炸死，造成大量罪犯逃狱，其中包括数百名重要罪犯。 在中国各种暴力事件也时有发生，前不久发生在西藏的“烧杀打砸”事件致 使多人死亡受伤，在国内乃至整个国际社会造成了极坏的影响。今年要在北京举 举世瞩目的奥运会，全世界都在关注中国，国内外的各种恐怖势力在这个时候却 大势猖狂，使中国面临着前所未有的反恐压力。在这种情况下反恐设施显得尤为 重要。 在路口和各种紧要关口设置路障不失为一种极为有效的防治恐怖暴力事件的 措施，但现今的大多路障挡车器只能在日常的交通管理中起到一定的作用，真正 遇到暴力冲卡很难将车辆挡住。所以能够抵抗暴力冲击的反恐路障能够在反恐过 程中起到很大的作用。在交通要道和各种关键的路口设置路障可有效防止恐怖暴 山东建筑大学毕业设计说明书 - 11 - 力事件，或减少恐怖暴力事件带来的损失。 1.21.2 课题的主要任务课题的主要任务 本课题属于结合实际应用开发项目的应用课题。挡车器路障属于强制性机动 车辆阻截产品。阻车器机械系统既是对出入车辆进行管理的核心设备，又是抗冲 关车辆核心保垒。使恐怖事件据之于阻车器系统之外，从而完成对阻车器系统以 内目标的安全防护。可根据对出入口挡车器系统的技术要求，系统采用人工动控 制技术，对进出车辆进行管制，由保卫处界定合法身份车辆，授权门卫通过阻车 器系统对进出车辆进行管理。 本设计目的是：完成一套墙式挡车器系统设计，整个系统由挡车器机械装置、 液压动力系统和电气控制系统组成，挡车器机械外型尺寸：长*宽*高为 7000*800*500；分为上下行车道各一组，安装后对道路的原有通行能力和承载能 力无任何影响；具有能够抗击 60 吨的冲撞、破坏冲关车辆轮胎功能。系统采用液 压驱动，升起回缩动作迅速。采用紧凑的模块化设计，可整体装卸。 本课题的主要内容包括： 总体方案设计； 挡车器机械结构设计； 液压控制系统设计； 电气控制系统设计； 1.31.3 本课题的主要成果本课题的主要成果 完成整体方案的设计 完成机械结构的三维实体造型 完成机械部分的工程图 完成液压系统的设计 完成电气控制系统的设计 2 2系统方案的确定系统方案的确定 2.12.1 现有挡车器的种类现有挡车器的种类 1.全自动液压反恐路障 1 轻型路障直接安装于路面上，无需挖坑及特殊构造，是针对需要高安全的停 车场而设计。轻型路障有两种形式，每种形式有四种配置。 2.破胎器 2-3 山东建筑大学毕业设计说明书 - 12 - 这种装置可以有效刺破车辆轮胎并在短时间内使车辆迅速减速直至无法正常 行驶。这种名为“阻车器”的人工路障又名破胎器，携带方便，安装简易，在临 时设立的关卡路段铺设使用，对防范车辆强行冲关逃逸有重要作用。这两种器械 可以任意放置在设卡路口的路面上，当车辆冲卡时，阻车器立刻竖起一排密集排 列的空心尖钉，钉尖朝上，车辆在通过时，前后轮胎分别被空心尖钉刺入，前行 约 10 余米后，轮胎变瘪车辆最后被迫停止行驶。 3.电动机械挡车器 4 这种产品采用最优化的设计，严格成熟的工艺，保证了产品的质量.符合视觉 原理的色彩调配,并采用静电喷塑技术进行表面处理，亦可根据客户要求,对产品 的色彩和外形进行单独的处理。本产品具有运转平稳,机械振动小躁声小.无机械 冲击。机械和电气时间常数小动态响应速度快，多重防砸车措施,改进的防水结构.栅 栏臂在平衡位置因机械间歇产生的摆动小 4.全自动升降柱 5 自动升降柱式路障机适用于对车辆控制，而不对行人控制的场所。在市区， 柱式路障可完全降到同地面相平，特别适用于控制车辆进入行人区域。 5.遥控车辆破胎阻截器 6 该产品型号为：YH-Y1 型 YH-Y1 型遥控车辆破胎阻截器是最新一代双排钢钉阻车器，具有遥控距离 远、钢钉起伏动作快并随遥控装置任意操纵、电机功率大、质量好、系统稳定性 好、故障率低使用寿命长的优点，是目前国内外最新产品，技术领先。 它主要用于阻截那些驾车逃窜的交通肇事者，抓捕使用现代交通工具作案的 犯罪分子，以及保护一些重点单位、要害部位（包括：外国使团驻地、监狱等） 重要设施的安全。广泛用于军警、公路交通、车辆检查、反恐防暴等。 6.伸缩门 7 不锈钢伸缩主体结构特点：不锈钢采用国际标准 SUS304 南韩产不锈钢原材料， 经过特殊工艺制管进行折弯焊接定型制成门体。门体永不变型坚固耐用。门体用 大小连杆连接而成伸缩门，大连杆连接型式为古币梅花式，小连杆连接成菱型式， 美观大方，坚固耐用。 不锈钢伸缩门活动部位特点：伸缩门每个活动部位环节均采用不锈钢管， 轴，轴瓦，不锈钢螺母，尼龙衬垫组装，组装时每个环节点加注高级润滑油，无 山东建筑大学毕业设计说明书 - 13 - 噪音伸自缩自如，100 万次不散架。伸缩门走轮采用尼龙制作,50 万次无明显磨损。 电动装置配置：电机无需风冷，散热快，耐高温，同时带有过热保护装置，伸缩 门频繁开启的使用次数过多电机温度过高时电机会自动断电，停止运行，待温度 降到 90 度左右时电机恢复运行。确保电机不被烧坏。电动装置配有电子刹车功能， 伸缩门停止时自动锁住门机，同时起到定位作用。 7.道闸门 8-9 它的主要特点是道闸类型：栅栏型；机箱类型：外观、颜色可选；升降时 间：6 秒；工作电源：AC220V/150W；工作原理：皮带轮传动；机身净重：70KG； 闸杆长度：1-3。5 米可选；箱体尺寸：350mm*330mm*1100mm；适用环境：温度- 20 摄氏度+65 摄氏度。 8折臂式道闸 10 它的主要特点是道闸类型：折臂型；机箱类型：外观、颜色可选；升降时 间：5 秒；工作电源：AC220V/150W；工作原理：皮带轮/涡轮传动；机身净重： 70KG；闸杆长度：3-5 米可选；箱体尺寸：350MM*330MM*1100MM；适用环境：温 度-20 摄氏度-+65 摄氏度。 9轨道阻车器 11-14 该类阻车器是矿井车场中将运行的矿车停止在某一固定地点的限位装置,和板 链推车机、摇台、安全门等互相配合,使操车作业达到机械化和自动化的目的。 板链推车机配套使用的是 ZC 型阻轮式阻车器,该阻车器有一对阻爪和弹簧缓冲装 置。当车轮撞击阻爪时,阻爪使套在固定轴后部的弹簧压缩,撞击的能量便为弹簧 吸收。阻爪在轴上可自由转运,阻爪的尾部通过连杆机构和操纵机构相连,液压缸 活塞杆的往复运动使两个阻爪相对打开或关闭。关闭时阻车,打开后矿车即可通过。 阻车器按路线设置可分前、后阻车器两种。前阻车器待装矿车限位之用;后阻车器 用于阻止列车。 2.22.2方案论证方案论证 反恐路障的状态分为两类: a. 常关式这种路障平时处于工作状态( 升起状态) , 当有车需要通行时才降下来; b. 常开式这种路障平时处于非工作状态( 降下状态) , 当出现危险时才升起来。对于以上两种状态的路障都存在反应时间的问题, 即当 需要路障改变状态的时候, 其状态转换的速度是多少。对于平时处于升起状态的 路障反应时间的要求, 主要是当有尾随车辆跟踪时, 需要其能在降下后马上恢复 山东建筑大学毕业设计说明书 - 14 - 升起状态。对于平时处于非工作状态的路障反应时间的要求是发现紧急情况后立 即升起的速度, 例如恐怖车辆以80 km/h 的速度冲来, 提前100 m发现该车, 则路 障从非工作状态到完全升起的反应时间不能超过4.5 s, 因此, 反应时间也是路障 性能的重要考核指标。 目前国内外也有阻挡效率较高的路障, 概括为如下两大类: a. 自身体积大、 强度高的大型阻挡路障该阻挡路障的优点是安全系数高, 缺点是自身体积大, 重 量也大, 成本高, 几乎不能升降和移动, 难以满足既需要阻挡又需要可以升降的 要求。b. 自身体积和重量都比较适中的阻挡路障该类路障的特点是对中小型车辆 的阻挡效率高, 但对大型车辆的阻挡效果不佳。现在大部分的机场、大使馆等既 需要阻挡又需要通行的目标都选用 b 类的阻挡路障。也有部分可升降的阻挡路障 本身体积和重量都很大, 这给该路障的升降执行机构带来困难, 成本也升高。3.2 针对大型机动车的阻挡方案由以上的分析可知, 目前非常需要一种既可以有效阻 挡常用车辆( 包括大型高速机动车辆) 也可以随时升降的阻挡路障, 这就需要解 决路障自身体积、重量和快速升降的矛盾。因此, 本课题提出可以阻挡大型机动 车辆的方案。 2.32.3 系统总体方案的确定系统总体方案的确定 初步确定系统的机械结构为翻转地下升起式墙式挡车器，当系统升起时可 阻止车辆通过，落下时对交通没有任何影响，并能抵抗很强的冲击力，系统的受 力情况良好，安全系数高，系统由液压系统提供动力，采用继电器控制。 机械部分的三个方案如下： 方案一： 该方案采用一个等边三角形的结构作为挡车壁，将三角形的一顶点用跤支座 固定，整个挡车壁升起时如上图黑色部分所示，此时车辆无法通过；当落下时当 车比处于上图中的蓝色位置，此时车辆可以顺利通过。整个运动过程分两步，分 别有两个液压缸驱动完成，液压缸通过一支杆将动力传送到挡车壁上。 但是这种方案运动过程复杂，不易控制，且其受力情况不好，无论在升起或 落下时都没有达到一个最佳的平衡状态。 方案二： 该方案仍然采用等边三角形结构作为挡车壁，通过绕一顶点翻转来实现挡车 器的升起和落下，它借鉴了挖掘机前臂的驱动方式，在挡车壁的一段流出一段动 山东建筑大学毕业设计说明书 - 15 - 力臂，通过 液压缸驱动动力臂来实现挡车壁的翻转。并在挡车壁的另一端安装 了铰接在一起的两个杆件，以便在有车冲击挡车壁的时候能够拉住挡车壁，以免 挡车壁被撞翻。 但是这种结构使液压缸的受力情况非常糟糕，而且整个结构的自由度不唯一。 方案三： 这种结构仍然是通过三角形挡车壁的翻转来实现挡车器的升起和落下，但此 时挡车壁不再是一个等边三角形，它的支点也不是在三角形的顶点出，而是在地 面以下，当挡车壁升起时，如红色部分所示，挡车壁的后面即右面，卡在地基上， 另一边由液压缸与地基间接在一起，受力情况较好。当挡车壁落下时，如蓝色部 分所示，挡车壁的两端均有一部分与地面重合，车辆通过时由上面的钢板搭在地 基上承重，地面以下的结构不受力，保证了各部分的配合精度，有利于延长零件 的寿命。 综合上面的分析，采用第三种方案来完成本次设计。 2.42.4 方案的尺寸计算方案的尺寸计算 图 1 如图 1 所示，地上部分的总高度为 500mm，其中挡车壁的高度为 350mm,刀的 高度为 150mm。则等边三角形的边长为： 20/sin60=404.15mm 图 2 如图 2 所示，将挡车壁的旋转支点设在距地面 20mm 的下面，为了保证挡车 壁在升起时与地面平齐，落下时与地面重合，挡车器壁的形状不再是等边三角形， 而是如图上黑色部分所示。这样能保证升起时 C 点卡住地面使挡车壁不能继续翻 转，落下时 CD 边水平，其中地点将与 A 点重合，使 CD 边完全将地槽遮住，保证 不影响车辆的正常通行。 20/sin60=23.09, 350/sin60=404.15CD 解得DAC=,ADC=5763 即前板的宽度为 416.175mm,后板的宽度为 404.15mm,两个板的夹角为。63 3 3机械结构设计机械结构设计 3.13.1 地上部分的结构设计地上部分的结构设计 山东建筑大学毕业设计说明书 - 16 - 地上部分主要包括：挡车壁、前板、后板。 3.1.13.1.1 挡车壁的设计挡车壁的设计 挡车壁是整个挡车器系统中的关键部分，他将直接承受车辆的冲击力。 1.材料的选择 地上的三角形挡车壁采用两块钢板焊接而成。钢板的常用品种及规格如下： 类别: 普通钢板（包括普通钢和低合金钢钢板） 品种: 热轧普通厚钢板(厚度4mm)，热轧普通薄钢板(厚度4mm),冷轧普通 薄钢板(厚度4mm) 举例|钢板名称: 桥梁用钢板 举例|厚度/mm: 4.550 类别: 普通钢板（包括普通钢和低合金钢钢板） 品种: 热轧普通厚钢板(厚度4mm)，热轧普通薄钢板(厚度4mm),冷轧普通 薄钢板(厚度4mm) 举例|钢板名称: 造船用钢板 举例|厚度/mm: 1.0120 类别: 普通钢板（包括普通钢和低合金钢钢板） 品种: 热轧普通厚钢板(厚度4mm)，热轧普通薄钢板(厚度4mm),冷轧普通 薄钢板(厚度4mm) 举例|钢板名称: 汽车大梁用钢板 举例|厚度/mm: 2.512 类别: 普通钢板（包括普通钢和低合金钢钢板） 品种: 热轧普通厚钢板(厚度4mm)，热轧普通薄钢板(厚度4mm),冷轧普通 薄钢板(厚度4mm) 举例|钢板名称: 锅炉钢板 举例|厚度/mm: 6120 类别: 优质钢板 品种: 热轧优质钢厚锌板(厚度4mm),热轧优质钢薄钢板(厚度4mm)，冷轧 优质钢薄钢板(厚度4mm) 举例|钢板名称: 碳素结构钢钢板 举例|厚度/mm: 0.560 山东建筑大学毕业设计说明书 - 17 - 类别: 优质钢板 品种: 热轧优质钢厚锌板(厚度4mm),热轧优质钢薄钢板(厚度4mm)，冷轧 优质钢薄钢板(厚度4mm) 举例|钢板名称: 合金结构钢钢板 举例|厚度/mm: 0.530 类别: 优质钢板 品种: 热轧优质钢厚锌板(厚度4mm),热轧优质钢薄钢板(厚度4mm)，冷轧 优质钢薄钢板(厚度4mm) 举例|钢板名称: 碳素和合金工具钢钢板 举例|厚度/mm: 0.720 类别: 优质钢板 品种: 热轧优质钢厚锌板(厚度4mm),热轧优质钢薄钢板(厚度4mm)，冷轧 优质钢薄钢板(厚度4mm) 举例|钢板名称: 高速工具钢钢板 举例|厚度/mm: 1.010 经分析选择材料为牌号为 Q275 的碳素结构钢厚度为 20mm 的钢板。其材料的 力学性能如下： 牌号: Q275 等级: 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|16: 275 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|1640: 265 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|4060: 255 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|60100: 245 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|100150: 235 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|150: 225 拉伸试验|抗拉强度 b/MPa: 490630 拉伸试验|伸长率 5(%)，|钢材厚度或直径/mm|16: 20 拉伸试验|伸长率 5(%)，|钢材厚度或直径/mm|1640: 19 拉伸试验|伸长率 5(%)，|钢材厚度或直径/mm|4060: 18 拉伸试验|伸长率 5(%)，|钢材厚度或直径/mm|60100: 17 山东建筑大学毕业设计说明书 - 18 - 拉伸试验|伸长率 5(%)，|钢材厚度或直径/mm|100150: 16 拉伸试验|伸长率 5(%)，|钢材厚度或直径/mm|150: 15 冲击试验|温度/: 冲击试验|V 型(纵向)冲击吸收功 AK/J，: 冷弯试验，B=2a，180|钢材厚度或直径/mm|60|弯芯直径 d/mm: 3a 冷弯试验，B=2a，180|钢材厚度或直径/mm|60100|弯芯直径 d/mm: 4a 冷弯试验，B=2a，180|钢材厚度或直径/mm|100200|弯芯直径 d/mm : 4.5a 注：1.牌号 Q195 的屈服点，仅供参考，不作为交货条件。 2.进行拉伸或弯曲试验时，钢板、钢带应取横向试样，伸长率允许较上表降 低 1(绝对值)，型钢应取纵向试样。 3.牌号 A 级钢的冷弯试验，在需方要求时才进行。当冷弯试验合格时，抗拉 强度上限可以不作为交货条件。 4.冷弯试验中，B 为试样宽度，a 为钢材厚度(直径)。 新牌号: Q275 旧牌号: C5 主要特征: 具有较好的强度、塑性、和韧性和切削加工性能、一定的焊接 性能。小型零件可以淬火强化 应用举例: 用于制造要求强度较高的零件，如齿轮、轴、链轮、键、螺栓、 螺母、农机用型钢、输送链和链节。 2.机械结构 该结构由两块钢板焊接而成，在前板的上部有一列孔，用来安装刀，每四个 孔为一组，每一组孔用来装一把刀。 部分常见车型轮胎品牌、规格 2005-08-04 来源：汽车与驾驶维修 微型车微型车 品牌车型OEM 轮胎品牌轮胎规格 夏利 N3玲珑/佳通 165/70 R14 福莱尔佳通/锦湖 155/65 R13 奇瑞 QQ佳通/韩泰 155/65 R13 山东建筑大学毕业设计说明书 - 19 - SPARK 韩泰 155/65 R13 哈飞路宝黄海/锦湖 165/70 R13 经济型车经济型车 威驰 普利司通 185/60 R15 05 款嘉年华固特异 175/65 R14 威姿普利司通 175/65 R14 捷达固特异195/65 R15(前卫) 派力奥(手/自一体)韩泰 175/70 R13 新赛欧(三厢和 SRV)正新 185/60 R14 福美莱韩泰/佳通 195/55 R15 颐达、阳光普利司通 185/65 R15 195/60 R15 05 款新千里马锦湖/韩泰 175/60 R14 风云、旗云锦湖/佳通 185/60 R14 伊兰特韩泰/锦湖 195/60 R15 中档车中档车 宝来、GOLF固特异/韩泰 195/65 R15 标致 307固特异 195/65 R15 蓝鸟普利司通 205/60 R16 凯越锦湖 185/60 R14 赛纳米其林/固特异 195/55 R15 远舰锦湖 205/60 R15 菱帅锦湖/正新 185/60 R14 索纳塔韩泰/锦湖 205/60 R15 中高档及高档车中高档及高档车 马自达 6韩泰 205/55 R16 天津丰田皇冠普利司通邓禄普 205/60 R16 帕萨特 2.8V6米其林 205/55 R16 05 款蒙迪欧玛吉斯 205/55 R16 上汽凯迪拉克 CTS固特异 225/55 R16 君威正新 215/70 R15 途安韩泰 205/55 R15 毕加索米其林 195/70 R15 奇瑞瑞虎佳通 235/60 R16 帕拉丁普利司通 245/70 R16 东风本田 C-RV米其林 215/65 R16 北京 JEEP 2500韩泰 225/70 R16 经查资料，在现在常用轮胎中最小的轮胎为奇瑞 QQ 汽车用胎，其宽度为 山东建筑大学毕业设计说明书 - 20 - 155mm,胎厚为 100.75mm,整个轮胎的高度为 100.75+1325.4=430.95。所以每隔 140mm 安装一把刀就可保证车不会从刀与刀的间隙中穿过。 前板下部有两组圆周排列的孔，用于和支撑杆相连接。 后板的下边在挡车器升起时卡在地基上，为使其增大和地基的接触面积后板 下边的内侧边有一个六十度的倒角。当挡车器落下时后板与地面平齐，他的两端 均与地面有重合部分，即让后板向桥梁一样搭在地槽的两端，以保证车辆的顺利 通过，同时自身有较好的受力情况。后板伸出前板的那一块就是用于与地基的搭 接。 另外，为了提高整个结构的强度，在前板和后板之间均匀分布了四个厚度为 15mm 的筋板，筋板与前后板之间通过焊接连在一起，这样整个结构就像一个箱体， 其强度大大提高。 3.1.23.1.2 刀的设计刀的设计 1.材料的选择 选用怕牌号为 T8A 的碳素工具钢作为刀的材料，其力学性能如下：经淬回火 处理后，可得到较高的硬度和良好的耐磨性，但强度和塑性不高，淬透性低加热 是易过热易变形，热硬性低，承受冲击载荷的能力高，用于制造切削刀口在工作 中不变热的硬度和耐磨性较高的工具，如木材加工用的铣刀、埋头钻、囫钻、斧、 凿、纵向手锯、圆锯片、滚子，铅锡合金压铸板和型芯，简单形状的模具和冲头， 软金属切削工具、打眼工具、钳工装配工具等。 2.结构设计 该结构由刀和刀座两部分组成，刀焊接在刀座上，刀座用螺栓固定到挡车壁 上。刀由厚度为 15mm 的钢板制成，先将钢板切割成刀的形状然后磨出刃来。刀座 由厚度为 20mm 的钢板制成，其形状为 100100 的正方形。 3.1.33.1.3 前板的设计前板的设计 1.材料的选择 该部分作为地板强度要求不高，做为地板使用铺在地基上，但要求有较好的焊 接性能，所以选择牌号为 Q195 碳素结构钢，该材料的特性如下： 新牌号: Q195 旧牌号: A1 主要特征: 具有高的塑性、韧性和焊接性能，良好的压力加工性能，但强 山东建筑大学毕业设计说明书 - 21 - 度低 应用举例: 用于制造地脚螺栓、犁铧、烟筒、屋面板、铆钉、低碳钢丝、 薄板、焊管、拉杆、吊钩、支架、焊接结构。 2.结构设计 该结构由两部分组成，分为上板和下板。 （1） 上板 该板的前板部分悬空，后办部分平铺在地基上，最下面一排孔用来与地基连接。在 该板的前部开有一排槽，当挡车器落下时上面的到通过这些草转到地面以下，槽的数量 与刀的数量相等。前面的两排孔用于上板和下板的螺栓连接。 （2） 下板 在下板上同样开有和上板同样数目的槽，它装配到上板的下面通过螺栓与上板连接， 整个下板悬空。侧板和上板通过焊接连接，在侧板上开有一排孔，侧板通过地脚螺栓固 定到地槽的侧壁上，为了增加结构的承载能力在下板和侧板之间焊有一排筋板。 （3） 前板 前板由上板和下板装配而成，整个结构侧板之前的部分悬空，之后的部分固定在地 面上。挡车器落下时挡车壁的伸出边搭在后板伸出前板的那部分，保证了整个路面的平 整，同时上板和下板两层板加强了前板悬空部分的强度。 3.1.43.1.4 后板的设计后板的设计 1 材料的选择 整个后板平铺在地面上，挡车器升起时卡在他上面，他的作用主要是增加地基 表面的强度，以防止挡车壁把低级顶坏。它没有悬空的部分，受力不大，强度要求不高， 它的材料仍选用和前板相同的材料，即牌号为 Q195 的碳素结构钢。 2.结构设计 如上图所示，该结构仍有两块板焊接而成，上面的板和地面是平齐的，在上面的半 上开有两排孔用于固定在地基上。为了使后板在挡车器升起时不对挡车壁造成干扰在上 面的板的后边有一个 70 度的倒角。下板要比上板窄，在下面的板上开有两个槽，目的 是为了在挡车器升起的过程中不对支撑杆的运动造成干扰。下面的板的前边伸出上面的 板一部分，当挡车器落下时挡车壁的后板的一边正好搭在其上，这样就保证了落下时路 面的平整，使车辆顺利通过。 3.23.2 地下部分的设计地下部分的设计 山东建筑大学毕业设计说明书 - 22 - 地下部分主要包括支撑杆、液压缸、竖杆和底板四部分。 3.2.13.2.1 支撑杆的设计支撑杆的设计 支撑杆是连接挡车壁，液压缸和支座的桥梁，是挡车器系统动力传递的主要部分， 对整个系统运动的准确性起着决定性的作用，是整个系统中的关键部件。它主要由杆、 法兰盘、杆套 1 和杆套 2 组成。 1 杆的设计 （1）材料的选择 直接选用外径为 70mm, 壁厚 16mm,理论重量 21.3 (kg/m)，其材料为牌号为 Q275 的碳素结构钢，该材料的特性和应用如下: 新牌号: Q275 旧牌号: C5 主要特征: 具有较好的强度、塑性、和韧性和切削加工性能、一定的焊接性能。 小型零件可以淬火强化 应用举例: 用于制造要求强度较高的零件，如齿轮、轴、链轮、键、螺栓、螺 母、农机用型钢、输送链和链节 其力学性能如下：牌号: Q275 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|16: 275 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|1640: 265 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|4060: 255 拉伸试验|屈服点 s/MPa，|钢材厚度或直径/mm|60100: 245 拉伸试验|