徐勇

摘 要：文章針對(duì)豎式集運(yùn)車(chē)自身重量偏重問(wèn)題，著重分析了該車(chē)重載工況下主要構(gòu)件的受力狀態(tài)和載荷性質(zhì)，擬出了一系列減重對(duì)策，在后續(xù)減重樣車(chē)設(shè)計(jì)實(shí)踐中起到了很好的指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：受力；舉升；減重

中圖分類(lèi)號(hào)：U489 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）07-0183-02

Abstract： In this paper， in view of the problem of the weight bias of the vertical container truck， the stress state and load properties of the main components under the heavy load condition of the vehicle are analyzed， and a series of weight loss countermeasures are proposed. It has played a good guiding role in the design practice of the follow-up weight-reducing prototype.

Keywords： force； lifting； weight loss

1 典型工況下機(jī)構(gòu)的受力分析

豎式集運(yùn)車(chē)翻轉(zhuǎn)垃圾集裝箱過(guò)程（圖1）：

（1）集裝箱處于水平狀態(tài)（運(yùn)輸狀態(tài)），由主油缸和輔舉缸共同作用將集裝箱向上翻轉(zhuǎn)；（2）翻轉(zhuǎn)達(dá)到一定角度后，輔舉缸脫離接觸，由主油缸單獨(dú)完成剩余角度的翻轉(zhuǎn)；（3）集裝箱開(kāi)始脫離地面；（4）集裝箱處于豎立狀態(tài)。

1.1 重箱從水平位置開(kāi)始向上翻轉(zhuǎn)工況

在此工況下，移動(dòng)架前端A-A截面（翻轉(zhuǎn)架最前端處）受到來(lái)自集裝箱角件傳來(lái)的彎矩作用，此時(shí)輔舉缸處于最大負(fù)荷狀態(tài)。

從上面的受力分析可以引出：

減重對(duì)策1：盡量在移動(dòng)架前端與A-A截面之間尋求對(duì)集裝箱的支撐。以此減小移動(dòng)架A-A 截面上的彎矩，從而減小移動(dòng)架和翻轉(zhuǎn)架的截面尺寸，達(dá)到減重的目的。

減重對(duì)策2：調(diào)整主舉升油缸的下鉸點(diǎn)位置，使主油缸對(duì)于翻轉(zhuǎn)架的主動(dòng)力臂加大。此舉將有利于主油缸協(xié)同輔舉缸推動(dòng)集裝箱向上翻轉(zhuǎn)，在保持主油缸尺寸不變的前提下使輔舉缸規(guī)格減小，達(dá)到減重的效果。

1.2 輔舉缸即將脫離狀態(tài)下重箱舉升（下降）工況

在該工況下，主舉升油缸單獨(dú)承擔(dān)重載集裝箱的舉升動(dòng)力（或提供下落時(shí)的承托阻力）。由于主油缸行程長(zhǎng)、缸徑大，其自身重量對(duì)整車(chē)重量影響很大。由此引出：

減重對(duì)策3：盡量增大輔舉缸的行程，協(xié)助主油缸渡過(guò)最大受力區(qū)間。

必須指出，這一對(duì)策無(wú)疑會(huì)加重輔舉缸的重量，還會(huì)受到最小離地間隙的限制。但從定量化計(jì)算和比較來(lái)看，增加輔舉缸行程對(duì)減重的貢獻(xiàn)率更大。必要時(shí)可以考慮采用多級(jí)缸來(lái)解決由此帶來(lái)的最小離地間隙問(wèn)題。

減重對(duì)策4：提高液壓系統(tǒng)的壓力。此舉有利于在得到同樣出力的情況下減小車(chē)輛上諸多油缸的缸徑規(guī)格，有助于減輕重量。

1.3 重箱從豎立狀態(tài)開(kāi)始向水平狀態(tài)翻轉(zhuǎn)

在此工況下，主油缸回拉力距克服集裝箱重力距實(shí)現(xiàn)集裝箱翻轉(zhuǎn)。減小阻力臂（尺寸D）將減小主油缸的工作負(fù)荷?？紤]到集裝箱外形尺寸和翻轉(zhuǎn)架高度尺寸難以改變。因而引出：

減重對(duì)策5：調(diào)整支撐滾輪位置，使其盡量靠近集裝箱一側(cè)，這對(duì)于減小阻力臂從而減輕主油缸負(fù)荷有一定作用，有利于減小主油缸的缸徑規(guī)格。

1.4 重載集裝箱從豎立狀態(tài)翻轉(zhuǎn)至水平狀態(tài)過(guò)程中集裝箱即將離地工況

對(duì)本工況的討論主要是明確車(chē)輛上裝中副大梁的受力情況。

從上面的受力分解圖可以看出，在集裝箱即將離地時(shí)，副大梁鉸點(diǎn)處承受集裝箱和上部構(gòu)件的全部重量，并將該力傳遞到了底盤(pán)大梁，在底盤(pán)大梁上形成彎矩。由于通用自卸卡車(chē)底盤(pán)大梁沒(méi)有能力承受豎式集運(yùn)車(chē)這一特殊工況下如此大的彎矩，其中一部分需要副大梁來(lái)分擔(dān)，因此在原設(shè)計(jì)時(shí)副大梁的截面尺寸較大由此引出：

減重對(duì)策6：合理設(shè)計(jì)副大梁與底盤(pán)大量的連接關(guān)系，以最輕的副大梁結(jié)構(gòu)重量獲得所需的聯(lián)合抗彎截面模量。

進(jìn)一步的研究可以看出，如果利用底盤(pán)大梁兩側(cè)的旁板將副大梁和底盤(pán)大梁焊接為一個(gè)整體，限制副大梁與底盤(pán)大梁接觸面之間的錯(cuò)位，很小的副大梁截面就能換取聯(lián)合抗彎能力的成倍提高，對(duì)減重的意義很大。

在上述1和4的分析中都涉及到如何用最輕的重量使結(jié)構(gòu)獲得最大的抗彎能力問(wèn)題，由此可以得出：

減重對(duì)策7：對(duì)于主要受力構(gòu)件，采用高強(qiáng)度鋼材，可以使很多構(gòu)件的重量大幅減輕。在選材時(shí)，應(yīng)同時(shí)關(guān)注材料的可成形性和可焊性。另外，也有一些構(gòu)件的結(jié)構(gòu)是受到截面剛度的制約，一味提高材料的強(qiáng)度并不能使結(jié)構(gòu)重量減輕，反而使材料成本不必要增加，因此選材時(shí)應(yīng)有具有針對(duì)性。

2 結(jié)束語(yǔ)

本文提出的7個(gè)方面的減重對(duì)策，涉及到車(chē)輛總體設(shè)計(jì)調(diào)整、高強(qiáng)度材料應(yīng)用、構(gòu)件截面優(yōu)化等多方面的內(nèi)容。按照這種減重思路，2017年本公司對(duì)原豎式集運(yùn)車(chē)重新進(jìn)行了輕量化設(shè)計(jì)和樣機(jī)驗(yàn)證，將車(chē)輛的整備質(zhì)量從原先的14.7噸降低到13.2噸，取得了很好的減重效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉慶國(guó)，楊瑞.自動(dòng)化集裝箱碼頭裝卸技術(shù)分析[J].港口科技，2017（04）.

[2]于旭會(huì)，唐國(guó)磊，郭子堅(jiān)，等.集裝箱港區(qū)堆場(chǎng)布局對(duì)港口作業(yè)效率的影響研究[J].港工技術(shù)，2017（04）.

[3]孫國(guó)洪，殷曉明，仲南艷.浙江省集裝箱河海聯(lián)運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J].水運(yùn)管理，2017（09）.

[4]徐世南.高速集裝箱平車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)性能研究[D].西南交通大學(xué)，2015（05）.

[5]胡志華，曹楊，王云霞.集裝箱集散的空重箱循環(huán)甩掛調(diào)度方法[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012（10）.endprint