道路清障车的结构及功能.pdf

1、新结构新技术 道路清障车的结构及功能 河北建筑工程学院张长荣 摘要 道路清障车用于拖救道路上的事故车辆, 及时疏通道路, 是近几年出现的一种新的专用汽车。 本文分别介绍了臂架式、 背式和门架叉式三种类型的道路清障车的结构型式和功能特征。 关键词: 清障车; 结构; 功能 中图分类号:U469. 79文献标识码:A文章编号: 1004- 0226( 1999)01- 0027-04 收稿日期: 1998- 10- 05 作者简介: 张长荣, 河北张家口市河北建筑工程学院(075024) 道路清障车是为保证道路畅通而设计的专用工 程车, 用于及时排除因交通事故、 车辆故障、 违章停 车而造成的道路

2、阻塞, 是现代交通管理特别是 繁华市区和高速公路交通管理必不可少的装备。 根据结构形式区分, 道路清障车可分为臂架起 重机型清障车、 门架叉式清障车、 简单叉式清障车和 背式清障车四个基本类型。下面分别介绍其中三种 类型。 1臂架起重机型清障车 1. 1工作原理 图 1 臂架起重机型清障车( 以下简称臂架式清障车) 是清障车中最主要的一种类型( 图 1) , 占全部清障 车的90%以上。 臂架式清障车是在二类通用汽车底 盘上驾驶室之后, 纵向安装一台专用液压起重臂架, 起重臂呈“ 之” 字形, 臂根铰接于车架中部, 臂端紧贴 车架尾部, 极限位置接触地面, 由两支行程约 500 mm 的举升油

3、缸控制臂架做以铰点为圆心的俯仰运 动, 可实现对事故车辆的托起动作。 清障车的起重臂 架无须水平回转, 臂架只在通过车辆纵轴线的垂直 平面内做小范围的旋转运动, 所以臂架受力简单, 强 度要求较低, 但应具有较大刚度。 由于臂架无回转要 求, 整车制造成本大为降低。 在臂架末端的摆动臂内 装有小油缸驱动的可伸缩叉梁副臂, 叉梁副臂外端 可安装叉式拖架等起重属具, 当臂架在举升油缸驱 动下起升时可以方便快捷地抬起事故车辆的前桥或 后桥, 固定后即可拖离现场, 实现清障目的。 1. 2基本类型 所有臂架式清障车的基本结构是相似的, 如果 进行分类的话, 只能从臂架形状和是否装有起重副 臂来区分。

4、在臂架形状上, 轻小型清障车多采用直线 梁臂架( 图 2) , 中重型清障车有采用曲线梁的( 图 3) 。是否装有起重副臂是指在起重臂架主梁内可套 装一节可伸缩起重副臂( 参看图 2) , 起重副臂端部 装有钢丝绳滑轮, 可用于简单的起重作业, 以扩大清 障车的工作范围。 例如将翻下路基、 掉到沟里或水中 的失事车吊起或曳引送回地面, 再用叉式拖架抬起 拖走, 或将翻滚的事故车扶正等。 当要求起重或牵引 功能时, 应在起重臂架根部安装钢丝绳卷扬机构, 用 油马达驱动, 使用吊钩或直接用钢丝绳捆绑作业, 安 装了起重副臂的清障车明显扩大了使用范围。 图 2带起重副臂的直线梁起重臂 27 1999

5、1专用汽车Special Purpose Vehicle 图 3曲线梁起重臂 1. 3主要结构 1. 3. 1起重臂架总成 起重臂架总成是清障车最重要的部分, 也是基 本工作装置, 其功能是将事故车头抬起、 固定, 以达 到拖离现场排障的目的。如果遇到后桥严重损毁而 前桥正常的事故车辆则采用倒拖, 即托起后轮退行。 遇到前后桥均损坏时应使用背式清障车, 也可以托 起前轮, 同时在后轮下垫装滑板。 本文仅叙述正拖方 式。 主臂架为“ 之” 字矩形截面箱型梁, 由主臂、 垂直 副臂、 摆动臂及摆动臂内套叠着的叉梁副臂构成, 主 臂架总成还包括两支主臂架举升油缸、 摆动臂油缸、 叉梁副臂伸缩油缸共七

6、部分组成。兼有起重机功能 的起重臂架总成还包括起重副臂和起重副臂伸缩油 缸两部分。 叉梁副臂是一个“ T ” 字矩形截面箱型梁, 可由 伸缩油缸作功而产生伸缩运动。在叉梁副臂的横梁 上安装可调节相对位置的两组叉式拖架, 叉式拖架 是用来插入事故车辆前轮并使之固定的专用装置, 分为叉架前梁和叉架后梁两部分。主臂举升油缸的 缸头铰接在汽车底盘上, 活塞杆头铰接在主臂中部 的水平销轴耳座上, 一般成对布置。 举升油缸的作用 是实现臂架的托起动作, 为保证在拖行过程中事故 车头不致下落, 应考虑油缸的液压闭锁。 1. 3. 2钢丝绳卷扬机构 采用低速大扭矩油马达, 通过离合器驱动钢丝 绳卷筒实现牵引或

7、起重作业。一般清障车上装有一 台钢丝绳卷扬机构, 为提高作业能力可安装两台卷 扬机构, 其优点是通过两根绳索的有效配合, 可实现 将事故车辆翻个、 掉头并可弥补单绳牵引力的不足。 采用牵引作业方式时, 应尽量使钢丝绳方向和车身 方向相同, 避免斜拉。在牵引作业时, 用起重臂支承 地面可起到支腿作用, 如被牵引车辆较重或地形过 于陡峭时, 应考虑清障车的锚定。 1. 3. 3液压系统 液压系统具有结构简单、 有缓冲吸振能力、 操纵 灵敏快捷等诸多优点, 在工程机械上得到广泛应用, 道路清障车亦采用全液压控制, 液压原理图见图 4。 图 4 1. 4工作过程( 按正拖方式叙述) 1. 4. 1固定

8、车轮的方式 清障车到达事故现场, 将起重臂架下放, 清障车 尾部接近事故车车头, 在接近过程中, 带有两支叉架 后梁的叉梁副臂贴地面伸入事故车前轮, 人工将两 支叉架前梁从车轮后方插入叉架后梁。当叉架前梁 和叉架后梁上的两个楔形块稳稳地将事故车车轮卡 紧时, 用销钉固定叉式拖架, 再用尼龙锁紧带或铁链 将车轮和叉式拖架捆绑牢固, 这样事故车辆就和清 障车联结起来了。 举升油缸工作, 臂架将事故车头抬 起脱离地面, 清障车起步将事故车拖走。 1. 4. 2固定钢板弹簧吊耳的方式( 主要用于卡车) 图 5 前期过程同上述, 只是固定方 法不同, 不使用叉式拖架, 直接在叉 梁副臂上安装两支支承钢叉

9、( 图 5) , 用支承钢叉扣紧事故车前桥的 钢板弹簧吊耳, 油缸举升, 臂架将事 故车车头抬起, 清障车起动将事故 车拖走。 1. 4. 3对翻沟落水车辆的施救 清障车到达事故现场, 尽可能靠近事故车, 起重 臂架下降, 用叉梁副臂落地起到支承作用, 拉出卷扬 机构的钢丝绳拴住事故车头, 开动卷扬机构, 将事故 车拖上路面, 再按上述方法将事故车拖走。 2背式清障车 道路清障车在作业时应十分注意对事故车辆的 保护, 特别对一些新车、 高档轿车应避免因为作业中 28 张长荣: 道路清障车的结构及功能 的捆绑、 挤压以及运输中的碰撞造成对事故车辆机 件及外观上进一步的损伤。 除采用文明作业方式外

10、, 还应在作业方法上予以注意, 包括使用垫层、 软接 触、 选择拖运部位、 使用专用属具及注意拖行车速等 多方面。 如果采用上述方法仍不能实现无损输送, 就应 选用背式清障车, 背式清障车能够最大限度地保护 事故车辆。 图 6 背式清障车外形上类似自行平板车( 图 6) , 具 有一般平板车不具备的工作台翻转能力, 运动形式 类似翻斗卡车。背式清障车在工作平台前部装有液 压传动钢丝绳卷扬机构, 是装车卸车的动力来源。 工 作原理: 在二类通用汽车底盘上装有用油缸、 连杆和 底盘相联接的工作平台, 工作平台、 汽车底盘、 翻转 油缸及连杆共同构成在汽车纵向垂直平面内的四杆 机构。 当翻转油缸伸出

11、时, 工作平台平缓地后移和翻 转, 平台末端落地, 与地面成 11 22 角, 位于事故 车正前方。 图 7 图 8 装车作业过程: 清障车以车尾接近事故车, 翻转 油缸工作使工作平台后翻落地。 开动液压卷扬机构, 用钢丝绳连接事故车辆的前桥( 也可连接事故车辆 后桥, 以倒拉方式装车, 本文和图示均按正拉方式叙 述, 见图 7) , 开动卷扬机, 事故车被缓慢地拉上平 台, 驱动翻转油缸, 工作平台复位, 固定事故车辆后 即可实现无损输送( 图 8) 。 为了便于曳引事故车辆, 可在工作平台上设置两条纵向由排列紧密的多支平 行滚子组成滑道, 使牵引阻力降低, 即使前后桥均已 损坏, 车轮不能

12、转动的车辆也能轻松装卸( 图 9) 。 到 达目的地, 卸车过程是装车过程的逆过程。 图 9 背式清障车的最大优点是实现了无损输送, 这 是臂架式清障车和门架叉式清障车难以做到的。背 式清障车对前后桥均已损坏, 不能拖行的全损车辆 也能施救作业, 此外, 背式清障车可实现长途运输, 车速不受限制, 而其它清障车在拖行时的速度低于 25 km/ h。背式清障车的缺点是作业时间较长, 尤其 是装车时间较长, 这一点对于繁忙路段的清障是不 利的, 背式清障车的成本也略高于其它类型清障车。 3门架叉式清障车 3. 1结构 门架叉式清障车使用普通卡车改装, 视不同起 重吨位, 可选用轻卡、 中卡及重型卡

13、车改装, 只需制 作一副起重门架, 增加一套简单的液压系统即可改 装完成。 起重门架铰接在汽车底盘纵梁尾部, 小型液 压系统安装在汽车发动机功率输出端, 利用汽车发 动机的动力驱动油泵, 提供清障作业时起重油缸和 偏转油缸的动力( 图 10) 。 图 10 起重门架是矩形焊接结构件。 以中型门架为例, 其轮廓尺寸( 长、 高、 厚) 为 1 200、 1 800、 150 mm, 包 括外门架( 图 11) 和内门架( 图 12a) 。内门架在外门 架内滑动, 由起重油缸控制内门架的升降。 在内门架 上装有叉梁副臂及托叉后梁和托叉前梁( 图 12b、 c、 d) , 用于托起事故车辆。整个起重

14、门架能在偏转油 缸作用下做小角度偏转。作业时将叉架伸入事故车 29 19991专用汽车Special Purpose Vehicle 辆前轮( 或后轮) , 固定后, 举升油缸驱动内门架上升 即可抬起事故车头( 或车尾) , 将事故车拖离现场。 门架叉式清障车的设计思想源于装卸用门架式 叉车, 其作业过程与叉车的作业过程极为相似。 不同 的是, 叉车内门架行程大, 一般达到 2 m, 而叉式清 障车的内门架行程只需 300 mm。叉车由于输送距 离短, 一般利用门架偏转油缸使货物贴紧门架即可, 不需捆绑货物, 而叉式清障车输送距离长, 应考虑捆 绑锁紧方式。 3. 2作业过程 图 11 图 1

15、2 作业时, 清障车以尾部 门架靠近事故车头, 人工插 入托叉前梁。利用托叉后梁 和托叉前梁上的两个楔形块 将事故车前轮固定, 再使用 钢丝绳、 铁链和尼龙锁紧带 等将车轮和叉梁捆扎牢固。 先后启动偏转油缸和起升油 缸即可将事故车头托起, 达 到安全高度后拖离现场。 除使用楔形块固定车轮 方式外, 也可以在叉梁上安 装支承钢叉( 图 5) , 用于托 起事故车纵梁上的钢板弹簧 吊耳, 此时托举作用力直接 传递到事故车底盘纵梁上, 不同于托起车轮时作用力通过弹性支承作用在底盘 纵梁上。 3. 3优点和不足 起重臂架式清障车和背式清障车价格昂贵, 最 低也需十几万元, 而门架叉式清障车可以利用现有

16、 的普通卡车改装, 改装费用只需三四万元, 所以门 架叉式清障车有投资小、 见效快的优势。 门架叉式清障车和同吨位的臂架式清障车具有 相同的功能, 可以替代臂架式清障车完成相应的工 作, 而且, 门架叉式清障车可以一车两用, 拆下门架 仍是一台运输车。 门架叉式清障车也有明显的不足: 度盘纵梁受 力不合理, 全部工作载荷作用在纵梁悬臂上, 纵梁悬 臂可能因刚度不够而变形至损坏, 此外, 减小前桥轴 荷, 对前桥的转向能力产生影响。 解决方法是加强纵 梁悬臂, 保证其强度和刚度, 在车厢前部适当放一些 压重块, 保证前轮有足够的附着力。当然, 在改装时 也应对后桥轴荷进行验算, 保证在安全范围之

17、内。 Structure and Behaviour of Road-block Removal Truckas ZHANG Chang-rong Abstract: As a new kind of special purpose vehicles appearing in recent years, road-block removal trucks are used to haulage accident vehicles on the roads as well as to dredge the roads in time. In this pa- per, structure and behaviour characteristic