前顶自卸车主副车架联接形式的选择

前顶自卸车主副车架联接形式的选择

本文从项目角度分析和研究了随着市场需求不断增长的前顶部自清洁车辆的一般组合形式，并介绍了选择主框架和辅助框架的原则。对车辆设计和使用者具有一定的参考价值。前顶自卸车与中顶自卸车相比,具有重心低、车辆行驶稳定以及液压系统压力低等优点。随着长车厢的市场需求不断增长,前顶自卸车所占的比例越来越大,从整个中重型自卸车的市场来看,前顶自卸车的比例已经超过60%。从2007年自卸车产销量的数字分析来看,很多企业生产的前顶自卸车占自卸车总量的比例超过50%,部分企业甚至达到80%,目前这一比例仍在不断上升。由于前顶自卸车常年在工地、矿区作业,工况恶劣、路面情况复杂,因此,为了满足使用要求,必须强化主副车架的抗扭转与弯曲的强度。副车架能否起到增强的作用,除了与副车架纵梁的截面有关外,还与主副车架的联接紧固有关。如果联接设计不当,则会造成副车架纵梁早期变形开裂、主车架纵梁的扭曲变形、液压油缸的缸筒变形、严重的还会造成翻车事故。由于主副车架的联接方式是自卸车设计的一个关键点,对自卸车的使用性能有着举足轻重的作用,因此本文从设计角度对前顶自卸车主副车架常用的联接形式进行分析探讨,以避免设计缺陷导致后期使用造成的非正常损坏。采用理想的联接件副车架纵梁与主车架的联接设计通常有2种方式:一种是采用U形夹紧螺栓和联接支架联接,使副车架与主车架纵梁紧密贴合,以发挥其增强作用;另一种是采用止推联接板和主车架护板联接,限制其水平移动,特别是前后窜动。只有这2种设计结合起来使用,才能构成可靠的联接。根据笔者的设计经验,常用的联接件有U形夹紧螺栓、止推联接板、联接支架、主车架护板、限位槽钢、大联接板和后翻转联接支架。下面对这几种联接件结构及性能进行简要介绍。1.u形接头螺栓副车架与主车架采用U形夹紧螺栓联接,已是应用得非常普遍的一种联接方式(图1),但在车架受扭载荷大的范围区间是不允许采用U形夹紧螺栓联接的,因为在车辆紧急制动时,副车架与主车架容易发生纵向串动,所以采用U形夹紧螺栓还必须与其他联接方式配合使用,以防止车辆在行驶过程中主副车架的纵向位移。为防止主车架纵梁下翼面发生变形,在U形夹紧螺栓固定的部位应在其内侧衬以木块,但在消声器附近,必须以垫铁作内衬。2.板下接枝接接止推联接板是自卸车主副车架之间常用的一种联接结构(图2),止推联接板上端通过焊接与副梁固定,而下端则利用螺栓与主车架纵梁腹板相联接,一般相邻两止推联接板之间的距离在500~1000mm范围内。止推联接板的优点在于可以承受较大的水平载荷,防止副车架与主车架纵梁产生相对水平移动。3.在后悬架前,设接支架的连接方式,将支架组成气的下接接点联接支架由相互独立的上下支架组成(图3)。下支架通过螺栓与主车架纵梁的腹板相固定,上支架通过焊接与副车架纵梁相固定,然后再利用高强度螺栓将上下支架连在一起。由于上下支架之间留有一定间隙,且联接支架所能承受的水平载荷较小,因此联接支架一般要与其他联接方式配合使用,例如,与止推联接板配合,可在后悬架前支座的前部采用联接支架,而在后悬架前支座的后端采用止推联接板。不过应注意上下支架之间的间隙不可留得太大,一般为10~20mm,上下支架之间通常还要加塞橡胶垫板。4.架纵梁安装目前自卸车底盘出厂时均配有主车架护板(图4),护板下部与主车架纵梁为铆接方式联接,并在护板上部均布了Ø17或Ø19的圆孔,通过在副车架纵梁上钻上对应的孔,即可保证高强度螺栓将主副车架均匀固定。值得注意的是,每侧主车架护板与副车架的联接螺栓不得少于10颗。5.限位槽钢的焊接限位槽钢可与U形夹紧螺栓配合使用,限位槽钢的上端与副车架纵梁焊接,下端与主车架纵梁的腹板相接触,可起到限制车厢左右移动的作用(图5)。6.圆孔与副车架纵梁焊接工艺主车架的护板较短时,可考虑在其旁边再增加大联接板(图6),大联接板的下端与底盘纵梁采用高强度螺栓联接,上部钻Ø35~Ø45的圆孔与副车架纵梁焊接。大联接板可起到与副车架紧固联接的作用,也可起到增强主副车架纵梁抗弯抗扭的作用。设计时,可通过测量重型自卸车自身所带护板的长度来确定是否需要加装大联接板。以驱动形式8×4、车厢总长8600mm的重型自卸车为例:大联接板的长度应不小于2400mm,如小于此值,须考虑加装此结构件。7.扭转接头支架前顶自卸汽车在卸货时车厢的重量全部集中到尾端。为了保证卸货时整车的稳定性,常将副车架的尾部加宽。这就需要重新设计后翻转联接支架,以起到支撑和联接的作用(图7)。后翻转联接支架侧面与底盘纵梁尾端采用M18高强度螺栓联接,上端与副车架加宽部位贴实后再焊接。要求后翻转联接支架的长度不小于350mm。主要和辅助车辆的选择原则和实例1.连续板的选择应符合从上述介绍可知,各种联接方式的性能和功能各异,可通过以上几种结构件的相互组合达到紧固的目的,一般选取原则如下:(1)各种联接件之间的距离应在800~1000mm为宜。(2)所有联接螺栓必须选用8.8级以上的高强度螺栓。(3)副梁的前后端应用U形夹紧螺栓紧固,U形螺栓与副车架的两端头相距250~500mm。(4)在车架中部(受扭载荷最大的范围区间)不允许采用U形夹紧螺栓,可采用止推联接板联接。(5)在用止推联接板或大联接板联接时,尽量考虑预留在底盘纵梁上的圆孔而尽可能地少打孔,打孔时要遵循底盘改制的规范,严禁在底盘纵梁上有气割孔。(6)在车架的后桥及后板簧处,只允许使用防护板而不允许使用U形夹紧螺栓或其他形式的联接。2.连接件的确定根据以上选取原则,下面以中国重汽生产的ZZ3317N4667C1自卸车底盘为例,其主副车架的联接图如图8所示。从图8可见:(1)联接件依次为(从左至右):限位槽钢、U形夹紧螺栓、止推联接板、联接支架、止推联接板、主车架护板、U形夹紧螺栓、后翻转联接支架。(2)各联接件间最大间距为960mm。(3)前后两端采用U形夹紧螺栓紧固,前端U形螺栓与副车架前端相距450mm,后端U形螺栓与副车架后端相距430mm。(4)主车架左右每侧各有两块护板,长度分别为2485mm和655mm,因护板较长,所