王 宇

航天晨光特種車輛分公司，江蘇 南京 211153

0 引言

隨著國內(nèi)民航市場對大容量飛機(jī)加油車的興趣日益濃厚，航天晨光特種車輛分公司研制該類車型的計劃也提上日程。目前大容量飛機(jī)加油車車型有兩種，一種是全掛，一種是半掛。全掛車型是航天晨光特種車輛分公司成熟產(chǎn)品，也是近幾年來民航訂貨的主力車型，但由于機(jī)動性能較差，使用操作較為繁瑣等缺點，在國外已漸漸被半掛飛機(jī)加油車所代替，半掛車的機(jī)動性能比全掛好，使用操作與普通加油車完全一致，油罐也可以滿足用戶對于大容量的要求。

標(biāo)準(zhǔn)的公路牽引車的鞍座是一個可以擺動的馬蹄形的耐磨鋼板，半掛加油車需要牽引鞍座和標(biāo)準(zhǔn)的公路牽引車鞍座不一樣，中間為中空結(jié)構(gòu)，便于管道通過，從而管道不外露，避免了管道磨損保證了運輸安全，其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于公路牽引車鞍座和全掛車單自由度轉(zhuǎn)盤的結(jié)合，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是半掛型飛機(jī)加油車的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。但是由于僅用于半掛加油車，用途相對單一，一般的牽引座及牽引轉(zhuǎn)盤廠家都沒有這樣的產(chǎn)品，目前的飛機(jī)加油車廠家鞍座都是自制，為此航天晨光特種車輛分公司自行研制了該鞍座。

1 鞍座結(jié)構(gòu)特點

航天晨光特種車輛分公司選擇了市場上具有代表性的幾種鞍座結(jié)構(gòu)作為研究對象，分析其各自的優(yōu)缺點，為研制半掛飛機(jī)加油車鞍座做準(zhǔn)備。

1.1 JOST公路半掛車鞍座

此種結(jié)構(gòu)的鞍座在國內(nèi)半掛車包括半掛型液體運輸車（例如半掛油罐車）及半掛型粉料運輸車應(yīng)用比較廣泛。目前的半掛型牽引鞍座其鞍座體為實心的鑄鋼件，在半掛車中起到將主車與掛車聯(lián)接在一起的作用。當(dāng)對半掛油罐車運輸?shù)挠土献鰪?fù)雜處理時，例如利用泵進(jìn)行加注、抽吸、過濾、流量控制作業(yè)等，需要將油料輸送到牽引車上，此時鞍座則需要滿足 “中空”的要求，因此這款實心鑄造鞍座不能運用在半掛飛機(jī)加油車上。

1.2 馬來西亞KING’S半掛加油車鞍座

此種結(jié)構(gòu)通過一個鞍座與一個轉(zhuǎn)盤相結(jié)合的機(jī)械結(jié)構(gòu)，滿足了前后擺動自由度和旋轉(zhuǎn)自由度的使用要求，但是現(xiàn)有的牽引鞍座無法直接實現(xiàn)油料的輸送，只能通過外接軟管的方式實現(xiàn)，這種方式管道外露，影響整體美觀且操作繁瑣，且存在安全隱患。該結(jié)構(gòu)沒有橡膠補償節(jié)，彎頭直接與罐體作剛性連接，采用軟管補償采用軟管補償前后擺動變形。由于軟管直徑受限，且與金屬管道相比內(nèi)壁粗糙，同時膠管接頭內(nèi)徑收縮節(jié)流，導(dǎo)致流動阻力大，故大流量加油性能不好，其軟管長期暴露在外，壽命較短，用戶在使用一段時間之后需要更換此膠管，增加用戶的使用維護(hù)成本。

另外還有美國BOSSERMAN半掛加油車鞍座，此種結(jié)構(gòu)與KING’S的鞍座類似，結(jié)構(gòu)特點也基本一致；德國KUNZ半掛加油車鞍座，此種結(jié)構(gòu)同樣是鞍座與轉(zhuǎn)盤的結(jié)合，既可以滿足使用要求，而且外型美觀，管道不外露，彎頭與罐體的連接為橡膠補償節(jié)柔性連接，且補償節(jié)的內(nèi)徑與金屬管道內(nèi)徑一致，不存在節(jié)流現(xiàn)象，該整體機(jī)械結(jié)構(gòu)在設(shè)計和研制中可以借鑒，但其尺寸不適用于中國市場。

因此需要設(shè)計一款新型適用的鞍座，其目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種結(jié)構(gòu)簡單、使用安全方便的半掛車轉(zhuǎn)盤鞍座。為了達(dá)到以上目的，設(shè)計本實用新型的半掛車轉(zhuǎn)盤鞍座，包括轉(zhuǎn)盤和安裝在轉(zhuǎn)盤上的支架、支架與支撐座連接，其改進(jìn)之處在于，所述鞍座的中間位置需設(shè)有一個中空結(jié)構(gòu)。

2 鞍座的載荷計算

圖1 半掛載荷示意圖

圖1為半掛加油車縱向載荷示意圖，鞍座的縱向載荷受力點在如圖1所示的B點處，為了產(chǎn)品開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)化的要求，我們選擇了有意向開發(fā)半掛加油車最大容量50000L為例計算，對3種車輛狀態(tài)下鞍座的受力情況進(jìn)行了分析，車輛靜止時B點的縱向載荷為17.9t，所以鞍座的縱向載荷能力必須大于17.9t；當(dāng)掛車剎車滯后時，既掛車推著主車在前進(jìn)，此時鞍座受向前的一個沖擊力；當(dāng)掛車剎車提前時，既主車拖著掛車前進(jìn)，此時鞍座受向后的一個拉力，在鞍座受力分析時應(yīng)充分考慮到以上3種受力情況，容量小于50000L的半掛加油車均可以采用該鞍座[1]。

3 鞍座前后自由度結(jié)構(gòu)設(shè)計

鞍座的前后擺動自由度的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以參考JOST公司的JSK 35 DV型號產(chǎn)品（以下簡稱“JOST鞍座”）和KUNZ半掛加油車鞍座（以下簡稱“KUNZ鞍座”），該兩種鞍座的支座剖視圖如下：

JOST鞍座（圖2）的前后自由度通過序號⑤銷軸與序號③支座的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)，序號②支撐弧板是一個中空結(jié)構(gòu)的弧板，弧板內(nèi)附潤滑脂，起抗磨與降噪的作用。KING’S和BOSSERMAN的加油車鞍座支座的結(jié)構(gòu)也與此類似。此種結(jié)構(gòu)簡單，被多數(shù)半掛加油車廠家采用和認(rèn)可，而且圖中序號③支座④減震橡膠⑤銷軸在國內(nèi)均可以單獨采購，既避免了購買整套鞍座拆卸的麻煩，又免除了資金的浪費，符合節(jié)約成本的要求。KUNZ鞍座（圖3）的前后自由度序號②上減震墊與③下減震墊的壓縮來實現(xiàn)，不存在金屬件與金屬件的摩擦，無需潤滑脂抗磨與降噪。但是圖中②上減震墊③下減震墊④支座在國內(nèi)僅能采購到大一級別型號的零件，因為體積較大，不僅在高度上不能滿足使用要求，而且還影響中空的尺寸，導(dǎo)致管道無法安裝。

圖2 JOST鞍座支座結(jié)構(gòu)

圖3 KUNZ鞍座支座結(jié)構(gòu)

綜上所述，航天晨光特種車輛分公司研制的半掛飛機(jī)加油車的鞍座前后自由度的結(jié)構(gòu)結(jié)合其上兩種鞍座的優(yōu)點，設(shè)計結(jié)構(gòu)如下：

圖4 鞍座支座設(shè)計結(jié)構(gòu)

該結(jié)構(gòu)很好的繼承了JOST鞍座和KUNZ的成熟結(jié)構(gòu)，鞍座的外形圖如下：

圖5 鞍座外形圖

通過應(yīng)力分析圖（圖6）得出圖4中序號①鋼板是滿足使用要求的[2]。

圖6 鞍座鋼板應(yīng)力分析圖

4 鞍座的旋轉(zhuǎn)自由度設(shè)計

從KING’S、BOSSERMAN和KUNZ半掛加油車鞍座的結(jié)構(gòu)可以看出，他們解決旋轉(zhuǎn)自由度的方法均采用在鞍座上集成一個轉(zhuǎn)盤實現(xiàn)，航天晨光特種車輛分公司研制的鞍座也可以借鑒這種成熟結(jié)構(gòu)。因此，在原先設(shè)計基礎(chǔ)上增加轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)自由度，其設(shè)計外形圖如下：

圖7 鞍座整體外形圖

5 結(jié)論

本實用新型的鞍座有益效果在于：本實用新型的半掛車轉(zhuǎn)盤鞍座中部為中空結(jié)構(gòu)，可以通過固定柔性接頭使管道通過，從而實現(xiàn)牽引車和半掛槽罐之間液體或粉料的運輸，同時管道不外露，避免了管道磨損保證安全運輸；轉(zhuǎn)盤鞍座中還可以穿過多股線纜，以應(yīng)用于信號、電力的輸送，總之本實用新型鞍座結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，適合機(jī)械化生產(chǎn)。

轉(zhuǎn)盤全部采用國產(chǎn)元器件及自制結(jié)構(gòu)，具有成本低、采購周期短等優(yōu)點。利于降低公司半掛飛機(jī)加油車的制造成本和訂貨周期。

該鞍座在2010年獲得了“中華人民共和國國家知識產(chǎn)權(quán)局”頒布的“半掛車牽引鞍座”專利。

在航天晨光特種車輛分公司已經(jīng)開發(fā)的25000L，35000L和40000L容量系列半掛飛機(jī)加油車上此種鞍座得以應(yīng)用，使用效果良好，獲得直接銷售額800余萬。隨著國際和國內(nèi)市場對于半掛飛機(jī)加油車的需求量不斷增加，該產(chǎn)品可廣泛地應(yīng)用到各種半掛飛機(jī)加油車上。國外也有廠家咨詢希望購買該產(chǎn)品，所以鞍座還可作為單獨的產(chǎn)品進(jìn)行銷售，為公司創(chuàng)造更大的效益。

[1]張海岑.汽車列車操縱穩(wěn)定性和制動性模擬計算研究[D].北京：清華大學(xué)，1992.

[2]王國林，陸永華，等.半掛汽車列車模型的建立與試驗[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報，2005，36(11)：17-20.