【導(dǎo)讀】理必不可少的裝備。救援清障系統(tǒng)為全液壓動力驅(qū)動，由吊臂、絞盤、托架、副車架救援附件構(gòu)。吊臂和托架是臂架式清障車上最為重要的工作裝置，工作時，可用托架將前橋或。翻車輛，使其便于托拖或牽引。最后對改裝完成后的臂架式清障車進(jìn)行了必要的動力。Keywords:Wrecker；CheckPowerDevices；LiftArmAndBracket；Winch；Design

　　

【正文】 臂與托臂 材料的確定 根據(jù)對吊臂和托臂的工況分析可知： 吊臂的性能參數(shù)： 在 最小仰角 32176。 時， 額定起重量 為 12021Kg； 在 最大仰角 50176。時， 額定起重量 為 25000kg。 托 臂 的性能參數(shù)： 在 工作角度 0176。 時， 最大 托舉力 為 5000kg。 通過查機(jī)械設(shè)計手冊最終確定 吊臂和托 臂 材料：二者的基本臂 ， 托 臂 的垂直臂均用厚為 10mm 的 16Mn 高強(qiáng)度鋼板折彎焊接而成，其它的板類零、部件及伸縮臂下底面焊接的兩塊滑塊材料也均為 16Mn高強(qiáng)度鋼板。 16Mn的彈性模量為 1011 N/m2 ，泊松比為 ，密度為 103 kg/m3 ，屈服極限 345MPa。 本章小結(jié) 臂架式清障車的起重 臂架總成是清障車最重要的部分 , 也是基本工作裝置 。本臂架式清障車 主臂架為“ 之” 字矩形截面箱型梁 ,由主臂、 垂直副 臂及 托 臂構(gòu)成 。其中，起重臂架是由為 16 錳鋼板焊成矩形截面。 主臂架總成還包括主臂架舉升油缸、 托臂 伸縮 油缸。 本章對臂架進(jìn)行設(shè)計，分析了臂架的受力情況及工況，并且通過查閱機(jī)械設(shè)計手冊進(jìn)行了臂架及托架長度 、 材料的選取。 23 第 5 章 臂架式清障車副車架的設(shè)計 副車架的截面形狀及尺寸 在專用汽車設(shè)計時，為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷。同時也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架（副梁）過渡。 在增加副車架的同時，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應(yīng)力集中，所以對副車架的形狀、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定要求。 車架是汽車承載的基體，貫穿汽車全長。專用裝置或設(shè)備都直接或間接的安裝在車架上。對于臂架式清障車來說，結(jié)構(gòu)和使用條件都比較復(fù)雜，使車架受較大的動載荷和扭矩，特別是后軸一段更為嚴(yán)重，所以必須加強(qiáng)車架。除了對車架，除了對主車架進(jìn)行強(qiáng)化之外，尚要在主車架之上增加一個副車架。副車架不僅強(qiáng)化了主車架，還可以將清障車專用裝置和設(shè)備的集中載荷較均勻的分布在主車架上，并起到緩沖作用，改善了主車架的受力情況。 專用汽車副車架的截面形狀一般和主車架縱梁的截面形狀相同，多采用如圖 所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸圖 所示的槽形結(jié)構(gòu)，其截面形狀尺寸取決于專用汽車的種類及其承受載荷的大小。 圖 副車架截面形狀 對于隨車運(yùn)輸車的副車架來說，在安裝起重裝置的范圍內(nèi)，應(yīng)按如圖 和圖 所示的方式用一塊腹板將副車架截面封閉起來，以提高副車架的抗扭和抗彎能力。 圖 加強(qiáng)后的副車架截面形狀 24 圖 加強(qiáng)腹板位置 副車架的前端形狀及安裝位置 為避免由于副車架截面高度尺寸的突然變化而引起主車架縱梁的應(yīng)力集中，副車架的前端形狀應(yīng)采用逐步過渡的方式。例如采用如圖 所示的三種過渡方式。對于這三種不同形狀的副車架前端，在其與主車架縱梁相接觸的翼面上都加工有局部斜面，其斜面尺寸如圖 （ c）所示。 10?h mm ， 20210 ～?l mm。 如果加工上述形狀困難時，可以采用如圖 所示的副車架前端簡易形狀，此時斜面尺寸較大。對于鋼質(zhì)副車架 : 750 ～?h mm； 3002021 ～?l mm 對于硬木質(zhì)副車架 : 1050 ～?h mm； Hl ?0 副車架在汽車底盤上布置時，其前端應(yīng)盡可能地往駕駛室后圍靠近。 此次設(shè)計選用的副車架斷頭形狀為 b型，其中副車架尺寸 200?H mm， 50?h mm，150?l mm， 80?h mm， ??25? 。 aU形 b角形 cL形 圖 副車架前端的三種形式 25 a鋼質(zhì)副車架 b硬木質(zhì)副車架 圖 副車架前端簡易形狀 圖 為某散裝水泥運(yùn)輸車的罐體、副車架相對于汽車底盤的安裝位置，在滿足軸荷分 配的前提下，其中 A 不宜過大，留足空壓機(jī)的位置即可 ； B 為副車架的前端離主車架拱形橫梁的距離，一般在 100mm 之內(nèi) ； C 為固定副車架的前面第一個 U 型螺栓距拱形橫梁的距離，一般控制在 500～ 800mm 的范圍內(nèi)。 根據(jù)此次設(shè)計要求 100?B mm， 670?C mm。 圖 副車架的安裝位置 副車架與主車架的連接 副車架與主車架的連接常采用如下幾種形式 ： （ 1） 止推板連接 圖 是斯泰爾重型專用汽車所采用的止推連接板的結(jié)構(gòu)形狀及其 安裝方式。連接 板上端通過焊接與副車架固定，而下端則利用螺栓與主車架縱梁腹板相連接。止推板的優(yōu)點(diǎn)在于可以承受較大的水平載荷，防止副車架與主車架縱梁產(chǎn)生相對水平位移。相鄰兩個推止推連接板之間的距離在 500～ 1 000 mm 范圍內(nèi)。 1—— 副車架 2—— 止推連接板 3—— 主車架縱梁 圖 止推板的連接結(jié)構(gòu) 26 （ 2） 連接支架 連接支架由相互獨(dú)立的上、下托架組成，上、下托架均通過螺栓分別與副車架和主車架縱梁的腹板相固定，然后再用螺栓將上、下托架相連接，見圖 所示。由于上、下 托架之間留有間隙，因此連接支架所能承受的水平載荷較小，所以連接支架應(yīng)和止推連接板配合使用。一般布置是在后懸架前支座前用連接支架連接，在后懸架前 支座后用止推連接板連接。 1上托架 2下托架 3螺栓 圖 連接支架 （ 3） U型夾緊螺栓 當(dāng)選用其它連接裝置有困難時，可采用 U 型夾緊螺栓。但在車架受扭轉(zhuǎn)載荷最大的范圍內(nèi)不允許采用 U螺性。當(dāng)采用 U 型螺栓固定時，為防止主車架縱梁翼面變形，應(yīng)在其內(nèi)側(cè)襯以木塊，但在消聲器附近，必須使用角鐵等作內(nèi)襯 。 最終方案的選定結(jié)合專用汽車以及道路清障汽車的設(shè)計特點(diǎn)，本設(shè)計決 定采用副車架與主車架的連接決定采用止推板連接。 副車架 與主車架連接方式的選擇 副車架和主車架之間 采用止推板鎖緊方式 。 副車架和主車架之間用硬木隔離，并需要在主車架上鉆橢圓形通孔。 副車架結(jié)構(gòu) 及尺寸的確定 副車 架主要承受隨車吊吊臂支座和油缸支座產(chǎn)生的作用力 ,通過它可將集中載荷均勻的作用于原車架 ,使其受力更趨合理 。 故將 副車架 架縱梁的尺寸選取為2007510mm的 16Mn, 縱梁長度 6395mm， 橫梁的尺寸為 2200600mm 的 16Mn。底架的結(jié)構(gòu)如圖 。 27 副車架橫梁 副車架縱梁吊臂支座 油缸支座 圖 底架結(jié)構(gòu)示意圖 臂架式清障車主要承載構(gòu)件受力分析 如圖 所示 dQSQ ??? ? （ ） 式中： Q ——垂直載荷 ， （單位： kg）； S ——鋼絲繩拉力 ， （單位： kg）； ? ——起升動載系數(shù)，取為 ； dQ ——吊臂的起重量 ， （單位： kg）。 圖中： 1Q ——垂直載荷 Q 沿吊臂中心線方向的分力； 2Q ——垂直載荷 Q沿垂直吊臂方向的分力； 1S ——鋼絲繩拉力 S沿吊臂中心線方向的分力； 2S ——鋼絲繩拉力 S沿垂直吊臂方向的分力； A ——仰角， ?50 。 軸銷的剪切強(qiáng)度計算 由臂吊機(jī)構(gòu)已知：吊臂的起重量 dQ =25000kg， 油缸支座所受作用力為1Q =233143N。 軸銷結(jié)構(gòu)尺寸為：油缸支座軸銷直徑為 mm501 ?? ，吊臂轉(zhuǎn)動支座軸銷直徑為mm501 ?? 。 由于油缸支座軸銷與吊臂轉(zhuǎn)動支座軸銷直徑相同，故可選受力較大的油缸支座進(jìn)行剪切強(qiáng)度計算 : 28 圖 吊臂載荷處理情況 ? ? 59 .4221 ??? ?? AQ MPa （ ） 經(jīng)查閱選用的剪切的許用應(yīng)力 ?? 80?? MPa，比較可知軸銷強(qiáng)度足夠。 查閱彎曲許用應(yīng)力 ? ? 230?? MPa，比較可知軸銷強(qiáng)度足夠。 吊臂支座橫梁彎曲強(qiáng)度計算，類比油缸支座橫梁受力，吊臂支座所受彎曲力小于油缸支座橫梁彎曲力，故不需要校核。 臂架式清障車副車架強(qiáng)度校核 如果已知車架在危險工況下，危險截面的彎矩為 maxM ，則可計算出副車架在危險截面的彎矩 2maxM ，即 ： ? ?m a x 2 m a x 1 2M J M J J?? （ ） 副車架最大彎曲應(yīng)力 2max? 滿足以下強(qiáng)度條件 ： ? ? ? ?m a x2 m a x 122 HMJJ????? （ ） 式中 ： H ——副車架截面高度 ； ??? ——許用彎曲應(yīng)力 (可查有關(guān)手冊 )。 29 以上所得出的副車架彎矩計算和強(qiáng)度校核公式完全可以用于設(shè)計計算和指導(dǎo)副車架的結(jié)構(gòu)設(shè)計 。 本章小結(jié) 為了改善主車架的承載情況，避免集中載荷。同時也為了不破壞主車架的結(jié)構(gòu)，一般多采用副車架（副梁）過渡。 因此，本章對臂架式清障車的副車架進(jìn)行設(shè)計。 在增加副車架的同時，為了避免由于副車架剛度的急劇變化而引起主車架上的應(yīng)力集中，所以對副車架的形狀 、安裝位置及與主車架的連接方式都有一定要求。 本章 主要進(jìn)行了道路清障汽車副車架的設(shè)計分析 、副車架與主車架連接形式的確定、副車架尺寸和材料的確定、主要承載 構(gòu)建受力分析、副車架強(qiáng)度校核 。 30 第 6 章 液壓系統(tǒng) 的設(shè)計 臂架式清障車的液壓系統(tǒng) 臂架式清障車的液壓系統(tǒng)原理 臂架式清障車上所有的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作均由液壓執(zhí)行元件通過控制閥來控制。液壓泵由裝在汽車變速箱上的動力輸出裝置驅(qū)動，向多路換向閥供油。該閥上每聯(lián)的 A、B 口徑相應(yīng)的控制閥分別與各液壓執(zhí)行元 件相接。多路換向閥的進(jìn)油口處設(shè)有安全閥以限制系統(tǒng)的最高工作壓力，回油口接回油箱。同時，通過多路換向閥的過橋閥體將壓力油接至液壓絞盤，液壓絞盤是由方向控制閥和氣動換向閥控制的。當(dāng)操縱多路換向閥和氣動換向閥的手柄時，可使執(zhí)行機(jī)構(gòu)折疊臂的折 起、平穩(wěn)下落及鎖止；液壓絞盤的鋼絲繩的收、放、停留； 吊臂的舉起、平穩(wěn)下落以及鎖止 [14]。 臂架式清障車的液壓系統(tǒng)的組成 臂架式清障車的液壓系統(tǒng)的組成如圖 所示。 臂架式清障車的液壓缸的設(shè)計 液壓缸的計算 道路清障車液壓系統(tǒng)設(shè)計的好壞 ，將直接影響整車的性能。道路清障車液壓系統(tǒng)一般主要包括 舉升液壓系統(tǒng)、 托舉液壓系統(tǒng)、液壓卷筒液壓系統(tǒng)。 本次道路清障車的改裝設(shè)計主要偏重于機(jī)械機(jī)構(gòu)的設(shè)計與分析，而其液壓系統(tǒng)所采用的油泵、油缸、液壓閥等液壓系統(tǒng)元件均為高度標(biāo)準(zhǔn)化、系列化與通用化且由專業(yè)化液壓件廠集中生產(chǎn)供應(yīng)；因此在改裝設(shè)計中只需要進(jìn)行液壓 執(zhí)行 元件計算選型。 油缸是液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件，也是上述舉升和 托舉 兩大機(jī)構(gòu)的直接動力來源。通常油缸分為活塞式和浮拄式兩類?；钊骄鶠閱蜗蜃饔?，其缸體長度大而伸縮長度小、使用油壓低（一般不超過 14MPa）。浮拄式為多 級伸縮式油缸，一般有 2～ 5 個伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長度大、使用油壓高（可達(dá) 35MPa） ,易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。浮拄式油缸又分為單向作用式與雙向作用式。雙向作用式用油壓輔助車廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。直推式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用多級油缸；而桿系組合式傾卸機(jī)構(gòu)多采用單作用單級油缸 。 31 1多路換向閥； 2液壓絞盤； 3氣動換向閥； 4折疊液壓缸； 5液壓鎖； 6單向節(jié)流閥； 7舉升液壓缸； 8平衡閥； 9折疊液壓缸； 10液壓鎖； 11濾油器； 12液壓泵 圖 臂架式清障車液壓系 統(tǒng) 液壓 缸直徑的確定 液壓 缸選型主要依據(jù)所需的最大作用力 maxF 以及最大工作行程來確定的。根據(jù)液壓系統(tǒng)中油缸的工作特點(diǎn)，則： ?? 4D 2m ax ??? pF ?? ???? pFm ax4D （ ） 式中： ?——系統(tǒng)效率，通常按 ～?? ； p ——液壓系統(tǒng)額定工作壓力 ， （ MPa ）。 參考表 選取 p 。 p 越高，對密封要求也越高，成本亦隨之上升；根據(jù)機(jī)構(gòu)32 的類型及其工作特點(diǎn)，取 25?P MPa 。 表 液壓設(shè)備常用的工作壓力 設(shè)備類型 機(jī)床 農(nóng)業(yè)機(jī)械或中型工程機(jī)械 液壓機(jī)、重型機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械 磨床 組合機(jī)床 龍門刨床 拉床 工作壓力P/（ MP a ） ~ 3~5 2~8 8~10 10~16 20~32 （ 1） 舉升液壓 缸直徑的計算 由式（ ）可知： D 11 m 23 314 344 m a x ?????? ?? pF () 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取 舉升液壓 缸的直徑為 125?D mm （ 2） 折疊 缸直徑的計算 由式（ ）可知： .79m 5000044 m a x ?????? ?? pFD () 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取托舉油缸的直徑為 63?D mm。 . 液壓缸活塞桿徑的確定 液壓缸活塞桿的直徑 d 按工作時的受力情