第七章 特种结构汽车的结构与设计

第七章特种结构汽车的结构与设计（specialconstructionvehicle）„„第一节概述定义：特种结构汽车品种繁多，结构型式差异很大，除上述各章涉及的五类专用汽车（厢式、罐式、专用自卸式、起重举升式、仓栅式汽车）外，其它的专用汽车均属特种结构汽车范畴。特点：特种结构汽车是针对特定的作业任务而进行设计的，因而在满足安全法规的前提下，结构设计时完全可以进行大胆创新。第二节集装箱运输车的结构与设计„„„„一、结构和类型由1、运输车、2、集装箱、3、锁固装置组成。普通载货汽车、半挂/全挂汽车列车图1普通载货汽车图2半挂汽车列车半挂式具有良好的机动性，适于甩挂运输，因此被广泛采用。„„„„„„„„二、集装箱的结构与设计集装箱是装运货物的容器，已经标准化。1970年国际标准化组织(ISO)技术委员会对集装箱定义是凡具备以下五个条件的运输容器，都可以称作集装箱。(1)能长期重复使用，具有足够的强度；(2)途中转运，不动容器内的货物，可以直接换装；(3)可以进行快速装卸，亦可以从一种运输工具直接方便地换装到另一种运输工具；(4)便于货物的装满及卸空；(5)具有1立方米以上的内部容积。国际标准化组织(ISO)多次修订了集装箱标准，现行的国际标准为第一系列共十三种标准规格的集装箱。第一系列共十三种标准规格的集装箱图钢制集装箱箱体组成部件图1—箱底部件；2—前端壁部件；3—后端框架部件；4—侧壁部件；5—箱顶部件；6—箱门部件1、箱体结构特点和设计要求①集装箱的外形是箱形六面体，其外廓尺寸必须符合我国集装箱的国家标准(GB)或国际标准(ISO)。②六面体形状的集装箱可分为固定式和折叠式两种。折叠式集装箱的箱顶、侧壁和端壁能方便地折叠或拆卸，使用时可以重新组合。其优点是在空回和保管时能缩小积。提高运输效率。但是由于各主要部件是用铰链联接的，其强度将会受到影响。③按集装箱的侧桂或端壁柱是否外露，可分为内柱式和外柱式两种。内柱式集装箱的优点是：集装箱的侧柱和端壁柱位于侧壁和端壁之内，外表平整，空气动力阻力减小，印刷标志也较方便，外壁板与内壁板之间的空隙还有隔热、隔潮的作用。外柱式集装箱的侧柱和端壁柱在侧壁和端壁之外，外柱有保护外壁板的作用，有时还可省去内壁板。④集装箱的框架是承受外力的主要构件，集装箱在车站、码头以及运输船舱内堆放时，最下层的集装箱要承受上面集装箱的重力，船舶航行时的摇摆、风力等又会增加动载荷。所以，要求集装箱的框架结构在承受这些负荷时不产生永久变形，前后端框架应采用高强度钢(抗拉强度＞500MPa)制造。⑤为了便于起吊集装箱以及在运输时便于箱与箱之间、箱与运输车船之间的联接固定，在集装箱的每个箱角上都焊有一个三面有孔的金属角件。图集装箱角件定位图„„„„⑥集装箱箱底由下侧梁和底横梁焊接成箱底架，上面铺设底板，组装时要用填料粘缝密封，确保水密性。箱底与前端框架及后端框架相连接，并且直接承受载荷，箱底下面可以直接设置叉槽，以便用叉车进行装卸。箱内货物紧固件由于货物在集装箱内往往不能充满空间，在运输途中车船的摇摆、震动和冲击，会使货物产生移动，造成损坏。因此，货物装入集装箱后应能很好地紧固。常用的紧固件有如下几种：（1）固货栓为带孔的钢条，用于固定货物时栓绳子或带子。要求沿集装箱长度方向在侧壁板或内蒙皮上近于均匀布置，上下对应，左右对称。设置数量根据集装箱内部尺寸和固货要求而定。每组间隔不大于1.5m。对于不能堆码、怕压的货物，也可在固货栓上铺设塑料板，把货物分层推装，加以保护。（2）有棘轮的尼龙带尼龙带两端设有勾头，可勾住索环，借助棘轮绑紧货物。索环置于集装箱内的箱底上。（3）软垫实际上是一种空气囊。当箱内货物未装满而留有空间时，把软垫放入空位，软垫充气而膨胀，就挤紧货物，软垫放气后即可卸货。（4）带棘轮的钢丝绳钢丝绳两端有挂钩，使用时将绳一端挂在需要紧固的货物上，另一端挂在集装箱底的索环上，然后操作棘轮把钢丝绳张紧。集装箱锁固装置构造与设计在集装箱运输中依靠四个锁固装置把集装箱固定在半挂车的货台上。锁固装置如下图所示。用于集装箱底层的固定，和底座配合使用当集装箱放置在半挂车的货台上时，集装箱上的角件落在锁固装置的上平面上，锁固装置的椭圆形转锁就插入到角件的椭圆形孔中，转动手柄，使转锁转动90°，与角件椭圆形孔成90°交叉，于是转锁就把集装箱紧固在货台上。集装箱的角件尺寸是按GB1835-1995《集装箱角件技术条件》来确定。锁固装置的转锁必须与角件孔尺寸、公差相配合。锁固装置的安装位置必须与集装箱角件的位置尺寸相配合。集装箱半挂车上的锁固装置是用焊接固定在半挂车车架横梁两端，见图5-65，转锁中心在车架上具体位置尺寸符合标准规定，其允许公差也要控制在一定范围。表5-26给出了锁固装置的转锁中心位置尺寸和公差值三、集装箱半挂车的总体设计1、集装箱运输车的设计要求（1）集装箱运输车载重量的选择国际标准化组织(ISO)多次修订了集装箱标准，现行的国际标准为第一系列共十三种标准规格的集装箱。（2）半挂车平台高度的确定我国对于载重车和半挂车的最大高度规定为4米，而20吨和40吨集装箱的高度已达2591毫米，故集装箱半挂车的平台高度最高不能超过1409毫米。在进行半挂车设计时应尽量降低平台高度，国外一般采用小直径9.00-20轮胎来降低平台高度。（3）运输和装卸集装箱是依靠四个转锁装置而固定在半挂车上的，为了保证集装箱的安全，一般在半挂车的前部设置三角形挡块，此挡块即可减轻集装箱对锁块的破坏，又可在装车时起辅助定位的作用。小型集装箱运输车为实现“门到门”运输，解决货主单位缺乏起重设备的困难，在集装箱运输车上可安装自卸装置，以进一步完善集装箱运输车的功能。2、集装箱半挂车的总体设计汽车列车的基本性能主要取决于牵引车的性能以及牵引车匹配的合理性。（1）牵引车的选择选择牵引车的基本原则是：所选用的牵引车允许的拖挂总质量与设计的集装箱运输车总质量相符；集装箱运输车分配到牵引车鞍座上的载荷与牵引车的要求相符。这样汽车列车就能达到牵引车给定的性能。①牵引车的最高车速最高车速与汽车列车总质量有一定关系，总质量越大，最高车速就越低；据统计汽车列车总质量在45～55吨范围内的半挂汽车列车其最高车速一般不低于70km/h，总质量在30吨左右的，其最高车速不低于80km/h，总质量在20吨以下的，其最高车速应不低于88.5km/h。最高车速的选择应适应高速公路运输的要求。国外集装箱运输车的最高车速均在88.5km/h以上。②最大爬坡度汽车列车最大爬坡度一般不能低于15%，多为15%～20%之间。我国公路标准规定的三级公路最大坡度：平原微丘为6%，山岭重丘为8%，因此15%的最大爬坡度式能满足要求的。③比功率汽车列车的比功率随汽车列车的总质量的不同而不同，总质量增加，比功率减少。据资料统计，总质量在45～55吨之间的比功率为3.8～4.4千瓦/吨，总质量在30吨左右，比功率为4.4～5.5千瓦/吨。（2）半挂车主要参数的确定①半挂车货台高度的确定②牵引座承载质量与轴载质量分配集装箱运输车的半挂车总质量由集装箱质量和半挂车质量组成，由牵引车上的牵引座和半挂车轮轴承受。在确定质量分配时，应满足牵引座承载质量的要求。牵引座承载质量确定以后，在将余下的半挂车总质量分配到各个轮轴。下表为多用途集装箱半挂车的整备质量参数，可作为设计时估算半挂车整备质量的参考。表集装箱半挂车的质量参数集装箱型号装载质量/kg(作平板半挂车用)货台长度(mm)10D或2个5D1000080001CC或2个10D2032083001AA或2个1CC4000012200半挂车整装整备质量/kg骨架式平板式300034003600420050006500L1L2③轴距半挂车的轴距是牵引车销中心至半挂车轮轴中心的距离。对于双轴或多轴半挂车，则为牵引中心至轮轴组中心的距离。半挂车轴载质量R2和牵引座承载质量R1确定后，轴距L由下式可得：（见下图）上式中L=G1L1+G2L2R2G1──半挂车整备质量（kg）；G2──装载质量（kg）；──牵引销至半挂车整备质量中心距（mm）；──牵引销至装载质量中心距（mm）。④轮距对于双胎、轮胎型号为9.00-20至12.00-20的轮距，轮距一般在1800mm左右，可以轮距与纵梁的尺寸关系，查表得出轮距。⑤半挂车与牵引车的连结尺寸JB4185-86《半挂车通用技术条件》对半挂车与牵引车连结尺寸做了规定。其中半挂车前回转半径R（见图5-50）的最大值规定为2040mm，对方头半挂车牵引销中心至最前端距S的最大值为1600mm，对于鹅颈式集装箱半挂车，S的最大值为914mm。⑥牵引销的选择GB4606-84、GB4607-84两个国家标准规定了半挂车50号和90号牵引销的尺寸和要求，他们分别与国际标准“ISO337-81”和“ISO4086-82”相对应。集装箱半挂车的总质量小于50吨，所以集装箱半挂车一般选用50号牵引销。第三节混凝土泵车的结构与设计很贵啊！假如我国能自主设计制造出来……新闻一则：号称亚洲第一长臂的两台混凝土泵车开进国家大剧院工地。图中作业的两个“长臂”泵送垂直高度可达58米，水平距离53.4米，每小时每台可泵送混凝土163立方米。司机只需将车开到指定位置，工作人员便可遥控指挥整个浇注过程。这两台世界最先进的泵车是北京城建亚东混凝土公司投资2000万元引进的，为亚洲仅有。混凝土泵车是装备有混凝土泵和布料装置，利用压力通过管道将混凝土进行输送印浇灌的专用汽车。布料装置通常为臂架式。一、混凝土泵车的分类利用压力将混凝土沿管道连续输送的机械。由泵体和输送管组成。按结构形式分为活塞式、挤压式、水压隔膜式。泵体装在汽车底盘上，再装备可伸缩或屈折的布料杆，就组成泵车。（一）活塞式混凝土泵车有液压传动式和机械传动式。液压传动式混凝土泵由料斗、液压缸和活塞、混凝土缸、分配阀、Y形管、冲洗设备液压系统和动力系统等组成液压系统通过压力推动活塞往复运动。活塞后移时吸料,前推时经过Y形管将混凝土缸中的混凝土压入输送管。泵送混凝土结束后，用高压水或压缩空气清洗泵体和输送管。活塞式混凝土泵的排量，取决于混凝土缸的数量和直径、活塞往复运动速度和混凝土缸吸入的容积效率等。（二）挤压式混凝土泵有转子式双滚轮型、直管式三滚轮型和带式双槽型三种。转子式双滚轮型混凝土泵，由料斗、泵体挤压胶管真空系统和动力系统等组成。泵体密封,泵体内的转子架上装有两个行星滚轮，泵体内壁衬有橡胶垫板，垫板内周装有挤压胶管。动力装置驱动行星滚轮回转，碾压挤压胶管，将管内的混凝土挤入输送管排出。真空系统使泵体内保持一定的真空度，促使挤压胶管碾压后立即恢复原状，并使料斗中的混凝土加快吸入挤压胶管内。挤压式混凝土泵的排量，取决于转子的回转半径和回转速度，挤压胶管的直径和混凝土吸入的容积效率。（三）水压隔膜式混凝土泵由料斗、泵体、隔膜、控制阀水泵和水箱等组成。隔膜在泵体内，当水泵将隔膜下方的水经控制阀抽回水箱时，隔膜下陷，料斗中的混凝土压开单向阀进入泵体；当水泵将水箱中的水经控制阀抽回泵体时，压力水使隔膜升起，关闭单向阀，将混凝土压入输送管排出。小结：混凝土泵的生产率高，能一次完成混凝土的水平和垂直运输，但对混凝土配合比、粗细骨料的粒径和级配、水泥用量、混凝土坍落度有一定要求，方能保证良好的泵送效能。挤压式混凝土泵的泵送压力为1.8MPa，排出量为50立方米儿，臂架最大高度为16m。活塞式混凝土泵最大泵送压力20MPa，最大排出量180立方米，最大输送高度150m。由于活塞式泵车比挤压式泵车性能优良，得到广泛采用。但活塞式泵车结构复杂，制造成本较高。下面主要介绍活塞式混凝土泵车。二、泵车主要技术参数计算混凝土泵车的主要技术参数可归纳为专业技术参数和整车技术参数两部分。专业技术参数主要有：混凝土排出量、混凝土泵送压力及输送距离、泵送能力指数、布料装置工作范围、混凝土坍落度适应范围、料斗工作高度等。整车枝术参数除必须满足国家交通安全法规的要求外，还应根据工作条件情况、着重考虑泵车的最小转弯直径、最大爬坡度、