专用汽车授课9第八章汽车列车的结构与设计.ppt
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1、第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,一、汽车列车的一般概念,汽车列车的专业术语为:“一辆汽车(货车或牵引车)与一辆或,一辆以上挂车的组合。”,根据牵引车与挂车(全挂车和半挂车)的不同组合形式,汽车,列车可分为:,(1)全挂汽车列车 由牵引货,车和一辆或一辆以上全挂车的组 合。,(2)半挂汽车列车 由半挂牵引车,和一辆或以上半挂车的组合。,(3)双挂汽车列车 由半挂,牵引车和一辆半挂车、一辆 全挂车的组合,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述 (4)全挂式半挂,汽车列车 由牵引 货车通过牵引拖 台联接一辆半挂 车的组合,(5)特种汽车列车,由牵引车和特种挂 车的组合,第八章 汽车列
2、车的结构与设计,第一节 概述,二、牵引车的分类和结构特点,牵引车是汽车列车组合中的动力源,用来牵引挂车实现汽 车列车的运输作业。,(一)、分类,1.按挂接方式,牵引全挂车的汽车(货车或牵引车),用牵引钩和挂环挂接。 牵引半挂车的牵引车,用牵引座和牵引销联接。 牵引特种挂车的牵引车,用旋转式枕座与货物联接。,2按驱动型式,42型牵引车,其牵引力较小,多用于高速汽车列车。 64型牵引车,能增加牵引座处的承载能力。,66型牵引车,具有大承载、大牵引力和大爬坡能力,一般用于较大军,用车。,88型牵引车,重型汽车列车使用,一般用于大型军用车。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,3按用途,牵引车
3、按用途可分为载货牵引车、半拴牵引车和场内用牵引车。 载货牵引车:既作牵引,又能载货,用于全挂列车或特种挂车列车。 半挂牵引车:只作牵引,用于半挂列车,在其车架上装有牵引座,用来,支承和牵引半挂车。,场内用牵引车:用于飞机场,铁路站台和港口码头等地,可牵引半挂车,或全挂车。,(二)结构特点,牵引车的总体结构与载货汽车基本相同,由发动机、底盘、车身(驾驶室) 和电器设备组成。但由于牵引车必须进行拖挂作业,对某些总成和部件提 出了不同的要求,特别是半挂牵引车和场内用的牵引车。,1.底盘总布置,半挂牵引车同普通货车相比,轴矩短,牵引座处的载荷较大。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,2传动系
4、,牵引车的传动系统与载货汽车摹本相同。但也有在离合器和变速器之间安 装液力偶合器和液力变矩器,保证起步平稳。由于重型牵引车驱动力大, 常采用双级主减速器。有的还采用双速主减速器和轮边减速装置。,3制动系,牵引车的制动系统与载货汽车的制动系统基本相同,不同点是牵引车设 置了向挂车输送压缩空气的气压制动管路、紧急制动管路、气动控制管 路及气管接头等。另外,在驾驶室内设置厂手制动阀,可直接操纵挂车 制动。为了提高制动性能,有的牵引车在后桥处装有感载阀改善油间制 动力的合理分配。,4悬架,牵引车的悬架基本上与载货汽车相同,但有的牵引车为了改善性能 和适应重载要求,采用了独立悬架或采用了比普通载货汽车更
5、宽更 厚的钢板弹簧。对于双后轴的牵引车,其后悬架目前几乎都采用半 椭圆钢板弹簧平衡式悬架。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,5车架,车架较短,主车架纵梁后部国承受牵引座集中载荷而需加强,其中横 梁的布置也应作考虑。,6. 行驶系,牵引座处承载在16t以上的半挂牵引车、行驶系应作为专用底盘研 制。,7. 电气系统,在牵引车上引出一个带有七极电气连接器用来与挂车的七芯 插头连接,能向挂车输送电气信号。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,三、挂车的分类,(一)牵引联接方式,1.全挂车 用挂环2与牵引车的牵引,钩联接,牵引架3兼有牵引和转向功 能,挂车的载荷全部由自身承受。,2.
6、半挂车 牵引销l与牵引车的牵引,座联接,挂车的部分载荷通过牵引 座由牵引车承受。摘挂时用支承装 置6维持半挂车的平衡。,第八章 汽车列车的结构与设计 第一节 概述 3.特种挂车 有两种联接方式,一 种为全挂联接的牵引钩一挂环式, 其牵引杆是可伸缩的,以适应不同 长度货物的装载需要;另一种为非 直接联接式,挂车车台通过货物与 牵引车联接实现牵引。,(二)车架形式,1.平板式 整个货台是平直的, 且在车轮之上。 牵引车和半挂车的搭接部分的上 部空间得到了充分利用,因而且 有较大的货台面积。,第八章 汽车列车的结构与设计,第一节 概述,2.阶梯式 亦称鹅颈式。半挂车车,架呈阶梯形,货台平面在鹅颈之
7、后,从而便货台主平面降低,便于 货物的装卸和运输。,3.凹梁式其货台平面呈凹形,具,有最低的承载平面,一般适于运 输大型或超高的设备。,(三)车轴配置方式,车轴配置直接影响到挂车的装载质量一般装载质量增加, 车轴数相应增加。,图中表示了一轴式、二轴式和三轴式等常用的半挂车型。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,半挂汽车列车由半挂牵引车和半挂车组成是当前主要的公路运输 形式之一。采用半挂汽车列车运输主要有以下优点:由于半挂车和牵引 车是采用牵引座与牵引销的无间隙联接方式,因而缩短了列车总长,提 高了整车行驶的稳定性和机动性;减少了风阻损失和全挂车存在的牵引 钩环间的撞击和
8、噪声;半挂式的部分载荷由牵引车承受,从而提高了牵 引车驱动轮的附着质量,加大了牵引车的牵引力,使发动机的功率得到 充分发挥。半挂汽车列车易于实现“甩挂运输”用一辆牵引车轮流牵 引多辆半挂车,“区段运输”汽车列车到达指定区段站,挂车换桂, 由其它牵引车继续牵引驶向目的地,该牵引车则牵引另外的半挂车返 问;“滚装运输”将集装箱连同挂车直接装船和上岸,将公路运输和 水运直接联运起来等现代运输管理办法因而得到了迅速发展。,一、半挂车的总体结构与设计,(一)半挂车总体结构,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,图为某种骨架式集装箱半桂车。车架前瑞下部的牵引销1与牵引车的 牵引座配合牵
9、引半挂车行驶并在转向时完成牵引车和半挂车之间的相 对转动。车架2上的载荷通过牵引销座l和悬架系统5分配到牵引车和半挂 车车轮4上;当脱挂时,半挂车前部载荷由脱挂支承装置3承受。半挂车 制动系统6与牵引车连通,达到二者同步制动;半挂车也装有驻车制动器。,按半挂车车架纵梁形式,可分为直通式纵梁车架祁鹅颈式车架。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,图为某种平板半挂车用的直通式纵梁车架其纵梁断面为工字型焊接结 构上翼板平直,下翼板式折线,腹板用钢板剪切加工成阶梯形,焊接 后应有足够的强度。车架横梁采用整根工字型材或轻型槽钢通过纵梁 腹板上的孔堤穿干两根纵梁之间。二者相交处不全焊
10、接,与上、下翼板 之间留有间隙。这种贯穿式车架既有一定的强度,又允许车架有一定的 弯曲扭转变形已逐渐取代断开式横梁,在车架上还焊有牵引销总成、 支承装置固定架、备胎架焊盒和边梁等。底板一般采用铁木结构。,直通式纵梁车架,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,下图为鹅颈式半挂车架,因其前部昂起像鹅颈状而得名。该车架又称阶 梯式车处,其两根主纵梁1、2呈阶梯形,断面为工字形,断面高度随长 度而变化。这种车架既照顾了牵引销的高度要求(由牵引车高度决定), 又可降低货台平面的高度。两根纵梁与若干横梁及两根边梁组成车架的 框架。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设
11、计,鹅颈形状有平鹅颈和弧形(上翘)鹅颈两种,平鹅颈结构适宜普通公路运 输的半挂车;而对于非公路运输,因道路条件差,半挂车相对牵引车有 较大的纵向俯仰,采用弧形鹅颈较好,持别是越野半挂车更是如此,鹅 颈的外形尺寸如右下图所示。在鹅颈下方设置了牵引销板和牵引销,鹅 颈拐弯处对称地设置了支承装置的安装支架5。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,车架货台前部用铁水结构的底 板铺设。货台的两边开有若干 个插桩孔6、7,边梁上布置有 若干吊环11,用于运货时插桩 或系绳。货台后部用花纹钢板 铺设,尾端形成一定坡度,以 便与跳板或搭桥配合装卸货 物,如图所示。图中跳板1由 两根纵梁、
12、六根冲压横梁和钢 板组焊成板架式结构,上表面 均布有方钢制成的防滑条。跳 板用转轴5与半挂车车架铰接。 两根助力弹簧分别为左旋和有 旋。当半挂车行驶时,跳板翘 起,用松紧螺套总成7固定。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(二)半挂车和牵引车的联接尺寸及轴荷分配,1联接尺寸,半挂车和牵引车的联接尺寸如图所示,图中H1为牵引车车架上平面离,地面高度,L1为牵引座的前置距。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(1)半挂车的前回转半径和牵引车的间隙半径,半挂车的前回转半径Rf是指牵 引销中心至半挂车前端最远点水平面内,投影的距离。,牵引车的间隙半径Rw
13、是指牵引座中心至驾驶室后围或备胎架(或其它附,件,如空滤器等)的最近点水平面内投影的距离。,为了保证半挂车和牵引车在运行中不产生干涉,一般要求Rw-Rf150,mm。,(2)半挂车的间隙半径和牵引车的后回转半径,半挂车的间隙半径Rr是指牵引销中心至鹅颈或支承装置上最近点水平面,内投影的距离。,牵引车的后回转半径Rc是指牵引座中心至牵引车车架后端最远点水平面,内投影的距离。,一般要求只Rf-Rc70 mm。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(3)半挂车牵引板离地高度,半挂车牵引板的离地高度H3是半挂车处于满载状态下的高度,其值必,须等于牵引车牵引座板平面在满载状态时的离
14、地高度H2。,(4)半挂车相对于牵引车的前俯角和,后仰角,前俯角和后仰角如图所示。前俯,角是指半挂车前端最外点和牵引车 车架相碰时,半挂车和牵引车在纵向 平面内的相对夹角;后仰角是指半 挂车鹅颈处纵梁下翼板和牵引车尾端 点相碰时在纵向平面内的相对夹角。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,通常前俯角 714,道路条件好时,取小值,道路条件差 时,取大值。后仰角由半挂车鹅颈处的尺寸来保证,对于普通公路运输,=8 10 ,对于越野运输,15 左右。,2.轴荷分配,半挂车的轴荷是指牵引销支求处相半挂夺车轴上的承载质量。在 已知半挂车的装载质量和初估半挂车各部件的整备质量后,就可
15、对 半挂车的轴荷分配进行计算。,例如下图是装载质量为23t的平板式半挂车的轴荷分配图。,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计 各部分的质量如下表所列,名称 车架 支承装置 备胎支架 手制动器,质量/kg 2.920 180 20 50,代号 m1 m2 m3 m4,名称 侧护栏 工具箱 轮轴及悬架系统 装载货物,质量/kg 60 50 2150 23000,代号 m6 m7 m8 m,储气筒,20,m5,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计 将已知各部件的质量和装载质量对牵引座支承点或后轮轴支承点 取矩,就可求得半挂车的轴荷分配。 经计算得空载时的轴荷为
16、:,F1=1300N 满载时的轴荷为: F1 8583N,F2=4150N F2 19867 N,(双后轴) (双后轴),第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计 当轴荷计算出来后,首先校核牵引销处载荷是否符合牵引车鞍座允 许载荷,然后校核轮铀载荷是否超载。若不能满足要求,则应调整轴 距,即牵引销至半挂车轮轴中心的距离,直到满足要求为止。 二、半挂车支承装置 半挂车均有支承装置,安装在半桂车的前部,起支承半挂车的作用。还 可以通过支承装置的手摇驱动机构升降半挂车前部高度,以利于牵引车的 接挂和脱挂。在运行状态时支承装置需收起。 (一)支承装置的要求与分类 1支承装置的要求。 (
17、1)脱挂时能可靠地保持半挂车处在水平位置; (2)脱挂和接挂时能迅速升降,轻便池调整其高度; (3)结构简单,有足够的强度和支承刚度。 2支承装置的分类 按操作方式分:有联动支承和单动支承。前者只需在一边操纵就可使两边,支承装置同时升降,而后者则需在两边单独操纵。,按支承管截面形状分:有圆管、方管、八角管支承。 按齿轮传动机构分:有单级、双级和三级齿轮传动支承。 按支承管的结构分:有基本式和折叠式支承,前者支承管不能折叠。 按支承脚的形式分:有铰接式、橡胶垫式、球铰式和滚轮式支承。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(二)齿轮传动机构,目前国内10t半挂车普遍采用图8-
18、15所示的单,级齿轮传动的支承装置。操作时将摇把套入小锥齿轮,2后端的套筒内,通过齿轮及丝杆传动,使支承装置,实现升降运动。单级齿轮传动的支承装置结构简单, 但速比不大,故手操纵力较大,只适用于中小型半挂 车。,固8-16为JOST两级齿轮传动支承装置的齿轮传 动部分,其支承部分与图8-15的结构相同。操作 时,通过安装在轴15上的手柄带动轴及土动齿轮旋 转,并通过换挡齿轮副驱动从动轴4旋转。当齿轮7 与8啮合时为无负荷快速升降;当支承承受负荷时, 向左推主动铀15,使齿轮6与l啮合,实现慢速升 降以减轻手柄操纵力。该支承装置适用于装载质量 为1030t的半挂车。,三级齿轮传动的支承装置又增加
19、一级圆柱齿轮 减速,使传动比加大,进一步减少手柄操纵力。,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,(三)联动支承装置,半挂车应在前部左右两边设支承装置。重 型半挂车上,左右支承需独立操作,中型车 一般设置联动支承装置,只需一人操作,就 可实现支承装置的同时升降,如图817所 示。联动支承是在单边操作的支承装置的基 础上,在两装置间加一个联接杆,并可取消 一边的两级传动齿轮箱。,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计,在图817中,支承管下部可以折叠。支承管在支承位置和折叠位置时,是靠,插销分别插入不同的孔来定位的。在该装置中,采用折叠形式可以使升降行程,减少
20、,且在较小的行程下使支承脚升离地面较高(四)支承装置设计,1支承装置的位置,支承装置的高度和行程是按总布置确定的半挂车承载面的高度,并根据支承装,置收起时要求的最小离地间隙确定。,2支承装置的高度和行程 支承装置的高度和行程是按总布置确定的半挂车承载面的高度,并根据支,承装置收起时要求的最小离地间隙确定。,3支承质量 支承质量应根据半挂车的总质量及支承装置约位置等参数,求出作用在每,一支承装置上的承载质量。考虑到支承时支承装置的不同步、装载不均匀性、,地面倾斜以及装载时的冲击载荷等,故需乘以一个附加载质量系数K,1.11.3,即为支承装置的支承质量。 在ZBT 7300187半挂车支承装置专业
21、标准中推荐了支承装置的型式,和支承质量系列,见表82,可供设计时选用。,从目前我国半挂车吨位范围、只需选择二、三种支承质量的支承装置,就,基本可以满足使用要求。,第八章 汽车列车的结构与设计 第二节 半挂车的结构与设计 半挂车载质量10 15t,支承质量为20t。 半挂车载质量15 30t,支承质量为24t。 半挂车载质量30 60t,支承质量为32t。 确定了支承装置的支承质量,可以对支承装置内的螺杆、螺母等典型零件 进行强度和失稳计算。 4.手柄力的大小及升降速度 操纵支承装置手柄力的大小,我国ZBT 7300187中规定,支承装置 在承受举升载荷时手柄操纵力不得大于196N。有的国家规定
22、:联动支承装 置的手柄力为200 350 N,单动支承装置的手柄力小于200 N。 手柄力F的计算公式为:,F ,M t L i, 10 3,(N),式中 Mt螺纹的举升力矩(Nm); L手柄臂长,一般取300400mm; i 齿轮传动总传动比。,1,2,2,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,三、半挂车牵引联接装置,半挂汽车列车牵引联接装置的基本型式是牵 引座牵引销的组合。牵引销安装在半挂车车架 前部的牵引板上,牵引座安装在牵引车车架上, 并有分离联接机构和锁紧机构,以保证牵引座 与牵引销的可靠联接或分离。,(一)牵引销,牵引销的尺寸有标准,分为轻型50号销,(50.8
23、mm,即2”销)和重型90号销,(88.9mm,即3 ”销);相应配套的牵引座为 2”牵引座与3 “牵引座。轻型50号牵引销适用,1,于总质量50t的半挂车;重型90号销则适用于,总质量为50 100t的半挂车。,牵引销多选用中碳铬、镍铬、镍铬钼等台金 钢,经调质和接触表面高频淬火处理,并进行探 伤检查。其结构和连接方式分为A、B型,如图,818所示。A型连接方式是在半挂车的牵引板 3上焊接一块支承板2,牵引销4上部的法兰盘与,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,文承板2用螺钉1连接。B型连接方式是在牵引 板3上焊接个带锥孔的支承座2,牵引销中 部的锥体插入锥孔,并用螺母
24、5紧固,用开口 销6锁死。,(二)牵引座,牵引座由座板、分离联接机构和支座三,大部分组成。牵引座按支座能否移动而分为固 定型、举升型和移动型;按允许的自由度不 同,有单自由度和二自由度;其分离联接机 构又分为夹板式和单钩式。,固定型牵引座是指牵引座固定在车架上(见 图819)。而举升型和移动型,是指牵引座 相对于车架可以上下举升和前后移动(见图8,20)。,单自由度牵引座,又称一轴式,如图8,21(a)所示,即牵引座可绕y轴作不小于15,的纵向摆角。这种结构的特点是汽车列车行驶 时的横向稳定性较好,多用在大型集装箱、高,第八章 汽车列车的结构与设计,第二节 半挂车的结构与设计,货台、散装货运等
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