最新RL5060TQZB背式清障车改装设计Word下载.docx
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清障车是指装备有起重、托举、拖曳等设备,用于清除道路障碍物的专用汽车。
道路清障汽车自上世纪初诞生以来,不断发展,日趋完善。
已经是专用车中一个大家族,根据其中作业能力,清障汽车可分为轻型,重中型及超重型;
根据结构形式区分,道路清障汽车可分为臂架起重机型清障汽车,门架叉式清障汽车,简单叉式清障汽车和背式清障汽车四个基本类型;
从吊臂的作业功能来分,清障汽车有吊臂旋转型清障汽车,托臂负载折叠型,吊臂滑动型及吊臂固定型。
从托臂的作业功能来分清障汽车有托臂负载折叠型,托臂折叠型,及托臂不折叠型;
从整车结构来分,清障汽车有单功能型,双功能型及多功能混合型。
典型清障车结构如图1.1。
。
图1.1臂架起重机型清障车
臂架起重机型清障车(简称臂架式清障车)是清障车中最主要的一种类型,占全部清障车的90%以上。
臂架式清障车是在一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,极限位置接触地而,两支腿行程约500mm的举升油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而内做小范围的旋转运动,所以臂架受力简支梁,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。
1.3国内外道路清障汽车的发展概况
1.3.1国内清障车市场情况
我国清障车产业起步于20世纪80年代末。
近20年来,我国清障车行业经历了整车引进、吸收仿制到自主研发的过程。
随着我国城市交通与高速公路的快速发展,国产清障车的技术水平、制造工艺已取得突破性进展,形成了产品多功能化、智能化、人性化的技术特点,上装(专用机构)具有采用新材料、模块化设计和专用设备制造的工艺特点。
我国一此企业通过采用专用设备和模块化设计,实现了清障车的流水线生产,产量提高,成本降低,并有一定上装产品出口。
包括国有企业,日前我国清障车生产企业有10家左右,生产2~60t。
100余个不同型号和规格的清障车产品。
据悉,国内日前最大吨位的清障车为48t,产品投入市场后很受欢迎我国自主开发的60t级清障车也已实现销售,80t级清障车的开发已开始筹划。
可以说,国内清障车的设计与市场开发已进入一个新的时代。
1.3.2国外清障车市场情祝
清障车创始于公路交通非常的国家,早在20世纪50年代美国就生产出第一辆清障车。
当时这种车还比较简单,靠机械传动带动卷扬机,拉杆支撑,故障车一端被吊起拖离现场;
往往采用自制底盘,功能较单一,这是清障车发展的第1阶段。
第2阶段,以引入液压传动与控制技术为标志,20世纪70年代第一批采用全液压传动的清障车生产出来,涌现了一批著名的清障车企业,如美国的ENTURY、CHALLENGER、JERR-DAN、WRECKER,奥地利的EMPL、日本的TOKYU、加拿人的NRC。
这一阶段的清障车技术和生产得到很大发展,首先是系列品种、规格增多,结构形式多样化,其次是所用专用底盘、二类底盘多样化。
大型清障车最大为4桥。
第3阶段,结构多样、功能齐全,具有托举、起吊、拖拽、牵引、背拖、破拆、清洁、维修等功能。
第4阶段,工作能力更大,拖举能力最大达25t,拖牵能力达48t,起吊能力达40t。
第5阶段,操作方式更先进,工作环境更舒适。
国外,专用底盘用户向底盘生产商供货时,后者会给前者一个软件,用户可据需在软件上对底盘布局进行修改,后者再根据用户的修改生产专用底盘。
此外,还有专门的清障车底盘改装厂。
按目前我国清障车销量约为国外的1/10推算,国外清障车年为需求2万辆。
1.4道路清障汽车发展方向与前景
“十一五”期间,我国公路建设继续保持快速发展,以“五纵七横”为主骨架的公路网将相继形成。
2010年我国高速公路通车总里程将位居世界第2位。
各省市高速公路争相突破1000km。
公路的快速发展为清障车提供了良好的发展环境。
我国汽车保有量近年来增民迅猛,给道路交通带来了很大压力,交通事故频发,许多城市道路交通拥挤不堪。
所以,近几年各城市道路清障车的采购量逐年增长。
2000年至今,上海市新增近1680辆,北京市新增近2000辆,近2年广州市每年新增300多辆,江浙等地的增幅也较大。
近2年沿海地区城市与当地部队靠近台湾地区采购了大量大吨位清障车。
除了新修道路需要配备清清障车以外,还有大量老旧清障车等待更新。
专家统计,清障车因使用频繁5年一换新。
道路救援工作社会化使道路清障车市场扩展。
上海从2000年9月建立“清障施救协作网”,逐步推进清障救援的社会化、规范化、专业化和市场化;
为此,上海的交巡警支队全部退出了清障施救网络,将全部清障牵引车辆拍卖给了社会施救单位,车辆牌号换成地方牌号,交巡警变为管理者。
近年广州交通集团交通拯救公司的成立,也掀开了广东道路救援上作社会化的序幕。
道路清障上作社会化、市场化之后,受委托的清障施救公司在交警部门的指导下,按照城市发展规划要求,完善施救网络,参与有序竞争,会考虑增加新的设备;
同时,也会通过招标方式选择技术含量高、质量好、价格低、服务到位的产品和企业。
未来几年需求量预测,近年来,我国清障车有了一定发展,但功能齐全、外形外观的清障车还较少,尤其是道路清理各级公路及城市道路肇事、故障车辆及违章停放车辆的清障车的缺口还很大。
有专家预测,未来几年,我国清障车年需求量约2300~2500辆,其中:
“拖吊”和“旋转”型1300~1500辆,“平板”和“升降平台”型1100~1300辆。
预计“十一五”期间总需求量继续稳步增民,年均增民率约15%。
1.5本设计的主要内容
本设计的目标是设计一种载重2t的道路清障汽车。
本次道路清障车装备有平板和液压液压绞盘两套装置。
因此本设计主要研究的内容有:
总体布置,进行二类底盘选型分析、副车架和液压绞盘的设计计算、卷筒的选取计算、液压传动装置设计计算选型,然后进行车辆的总体布置和性能分析,并用总布置图表达主要底盘部件的改动和重要工作装置的布置;
最后通过正确的计算,完成部部件设计选型,达到工艺合理、小批量加工容易、成本低、可靠性高的设计要求,并附之以总装配图,清楚表达设计。
第2章道路清障车结构方案分析
道路清障汽车装备有托举机构和液压卷筒两套装置,它能将车平移举升到一定高度后拖走。
对道路清障车进行改装设计,一般应满足以下设计要求:
(1)具有一般清障汽车的功能;
(2)能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度;
(3)拖拽功能;
(4)牵引功能;
(5)起吊功能;
2.1方案一固定轴荷式牵引型清障车
固定轴荷式牵引型清障车牵引举升装置的操作过程主要包括:
牵引铰盘2靠油马达带动钢丝绳来拖拽作业对象;
可升降的变幅臂4通过举升油缸5的升降来托起或放下被拖车辆;
支撑架3防止因液压系统泄漏而使变幅臂在运行途中下降,折叠臂7铰接在变幅臂的下端,带动伸缩臂8和车轮托叉9作收起与放下动作。
整个操作过程靠多路换向阀6控制,如图2.1所示。
其缺点是:
由于被拖车辆10的部分重量悬置在清障车1的后部,使清障车的后轴荷增加,前轴荷减少,即使拖拽较轻的车辆就接近甚至超过清障车后轴额定负荷,从而限制了清障车拖拽能力的充分发挥,而且还会因前轴负荷的减轻进而使清障车转向操纵性能恶化。
如果在前轴上加重时,又会使清障车在不拖拽作业时转向沉重。
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1清障车2牵引铰盘3支撑架4变幅臂5举升油缸
6多路换向阀7折叠臂8伸缩臂9车轮托叉10被拖车辆
图2.1固定轴荷式油障车作业示意图
2.1.1可调轴荷式牵引装置
如图2.2和工作原理是:
在清障车1的后悬部位安装一对支撑架4,可伸长的牵引梁5铰接在支撑架4上,它是可以上下运动的。
梁5的后端装有一付轮框6,用于安放被拖车辆7的车轮。
在梁5的前端下部和清障车底盘之间装备有油缸2,用来使梁5升降,并调节清障车后轴与轮式托架(由小车轮9和连接柄8组成,柄8可插人轮框6的相应插孔中)的载荷比。
液压系统控制装置3包括调节油缸压力油的阀门、压力表等。
1-清障车2油缸3-液压系统控制4-装置支撑架
5-梁6-轮框7-被拖车辆8-连接柄9-小车轮
图2.2可调轴荷式牵引装置结构示意图
在拖拽作业时,操纵控制手柄,可将梁5放到地面上,将轮框6卡住被拖车辆的车轮,再操纵手柄使梁5升到和道高度,以便轮式托架连接柄8插人梁5的相应孔中并加以坚固,如下图2.3(a)所示、然后慢慢放下梁5,使小轮9正处于受压临界状态,此时控制装置的压力表显示出最大读数,表示被拖车辆前轮上的重量已全部转移到清障车后轴上,清障车前轴负荷也处于最轻状态。
这时继续操纵控制装置以减小压力表读数,油缸2中油压下降,小轮9上负荷逐渐增加。
这样被拖车辆前轴载荷将由清障车后轴和轮式托架二者分担,其分担比例由操纵控制装置调节,可根据具体情况调至最佳轴荷状态,如图2.3(b)所示。
(a)轮架进入轮下(b)轮架安装完成
图2.3可调轴荷式清陈车作业过程示意图
2.2方案二臂架起重机型清障车
臂架起重机型清障车简称臂架式清障车是清障车中最主要的一种类型如图2.7,占全部清障车的90%以上。
臂架式清障车是在一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,极限位置接触地而,山两支行程约500mm的举升油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,所以臂架受力简支梁,强度要求较低,但应具有较大刚度。
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。
图2.7臂架起重机型清障车
2.2.1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。
在臂架形状上,轻小型清障车多采用直线梁臂架如图2.8,中重型清障车有采用曲线梁的如图2.9,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2.8),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,用液压马达驱动,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。
2.2.2主要结构
2.2.3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RL5060TQZB背式清障车,也可以托起前轮,同时在后轮下垫装滑板。
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桑着的叉梁副臂构成,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部分组成。
兼有起重机功能的起重臂架总成还包
主臂举升油缸起重副臂摆动臂叉梁副臂
图2.8带起重副臂的直线梁起重臂
图2.9曲线梁起重臂
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。
2.2.4钢丝绳卷扬机构
采用低速大扭矩马达,通过离合器驱动钢丝绳卷筒实现牵引或起重作业。
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,用起重臂支承地而可起到支腿作用,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。
工作过程(按正拖方式叙述)固定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而伸入事故车前轮,用液压卷筒将事故车辆驱动轮拽到叉架上。
当叉架前梁和叉架后梁上的两个圆块稳稳地将事故车车轮卡紧时,用尼龙锁紧带或铁链将车轮和叉式拖架捆绑牢固,并用卷筒带上车辆,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而清障车起步将事故车拖走。
2.3方案三RL5060TQZB背式清障车道路清障车
RL5060TQZB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,还应在作业方法上给以注意,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而。
如果采用上述方法仍不能实现无损输送,就应选用RL5060TQZB背式清障车如图2.10,RL5060TQZB背式清障车能够最大限度地保护事故车辆。
RL5060TQZB背式清障车外形上类似自行平板车如图2.11,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。
RL5060TQZB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而内的四杆机构。
当翻转油缸伸出时,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。
2.3.1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,如图2.11),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如图2.12。
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,即使前后桥均己损坏,车轮不能转动的车辆也能轻松装卸如图2.13。
到达目的地,卸车过程是装车过程的逆过程。
RL5060TQZB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。
RRL5060TQZB背式清障车对前后桥均己损坏,不能拖行的全损车辆也能施救作业,此外,RL5060TQZB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25km/h。
RL5060TQZB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,RL5060TQZB背式清障车的成本也略高于其它类型清障车。
2.4方案四门架叉式清障车
2.4.1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2.14。
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1200、1800、150mm,包括外门架(图2.15)和内门架(图2.16a)。
内门架在外门架内滑动,山起重油
图2.10RL5060TQZB背式清障车
图2.11RL5060TQZB背式清障车工作过程
图2.12RL5060TQZB背式清障车运输状态
图2.13RL5060TQZB背式清障车
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2.16b、c、a),用于托起事故车辆。
整个起重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。
图2.14门架叉式清障车
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2m,而叉式清障车的内门架行程只300mm。
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。
2.4.2作业过程
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2.17),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[]。
2.4.3优点和不足
起重臂架式清障车和RL5060TQZB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的普通卡车改装,改装费用只需三、四元,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,在车厢前部道当放一些压重块,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,保证在安全范围之内。
图2.15外门架
2.5总体机构设计方案的确定
综合上述道路清障汽车道路清障车的各主要机构的选定方案,综上优点所以选择最终所得到的整车装配结构如图2.18所示。
图2.16叉梁副臂及托叉后梁和托叉前梁
图2.17支承钢叉
图2.18RL5060TQZB背式清障车
2.6本章小结
本章采用对比分析以及例举的方法介绍了固定轴荷式牵引装置、臂架起重机型清障车、RL5060TQZB背式清障车道路清障车、门架叉式清障车的几大主要类型设计方案并分析了优缺点。
经过仔细的研究确定为RL5060TQZB背式清障车。
第3章道路清障汽车参数的确定
3.1基本尺寸参数的确定
道路清障汽车与普通专用汽车一样,都是在二类底盘的基础上进行改装而成,主要尺寸参数原则上应于原车底盘尺寸相同,从而保证其整车性能参数与原车基本保持不变。
常见二类底盘机构如图3.1所示。
图3.1常见二类底盘
3.2质量参数的确定
3.2.1额定装载质量
道路清障汽车m«
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是在二类地盘的基础上多加了一套举升和倾卸装置,所以其装载质量差不多,而且道路清障汽车不需要太高的速度,根据初定额定装载质量为m«
=2000kg,所以选择BJ106VJEA-C1车底盘最大承载质量为2300kg。
3.2.2整车整备质量
整车整备质量m0是指汽车完全装备好的质量,包括润滑油、燃料、随车工具、备胎等所有装置的质量。
参考同类普通专用汽车的整车整备质量,在此基础上在增加装备质量,便可估算道路清障汽车整车整备质量。
所选BJ106VJEA-C1车底盘的整备质量为3750kg,因为在本次设计选用的装备较多,因此整车整备质量相对有所增加,取为m0=4000kg;
3.2.3总质量
总质量ma的计算公式为
«
kg(2.1)
式中mp——乘员质量(kg),按每人65kg计。
改装后道路清障汽车最大轴载质量的分配应基本接近原车底盘轴载要求。
又由于车厢升高的同时,其质心向后移。
3.3道路清障汽车底盘的选择
专用汽车性能的好坏直接取决于专用汽车底盘的好坏,通常专用车辆所采用的基本底盘按结构分可分为二、三、四类底盘。
二类底盘是在整车基础上去掉货厢,三类底盘是从整车上去掉驾驶
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