朱津明

山東天河消防車(chē)輛裝備有限公司 山東臨沂 276000

全地形車(chē)（All Terrain Vehicle，簡(jiǎn)稱(chēng) ATV）依照外觀可以當(dāng)做是四輪摩托車(chē)，由于其輪胎相對(duì)寬大，那么和地面所接觸的面積相對(duì)較大，隨即所產(chǎn)生的摩擦力相對(duì)較大，再搭配特殊化的胎紋不會(huì)容易出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象，可以在那些輕質(zhì)的沙土地之上來(lái)行走，因此被稱(chēng)之為“沙灘車(chē)”。

1 概述

世界上第一輛全地形車(chē)為三輪，在1970年的時(shí)候由Honda 公司研制，另外世界上第一款四輪全地形車(chē)通過(guò)日本鈴木公司研制而成，隨即全地形車(chē)得到了很好的發(fā)展，種類(lèi)也愈發(fā)多樣化[1]。組建車(chē)輛的懸架主要為緩解振動(dòng)沖擊的減振器、懸架系統(tǒng)的彈性元件與懸架導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。懸架系統(tǒng)之中的彈性元件功能主要展現(xiàn)在完全可以承受垂直荷載并予以傳輸，降低因?yàn)槁访娌黄秸?、?chē)輛起步、加速行駛、減速制動(dòng)和轉(zhuǎn)彎階段之中所引發(fā)的慣性沖擊，懸架系統(tǒng)之中減震器工功能實(shí)則為以阻尼力衰減彈性元件而引發(fā)震動(dòng)。

2 全地形車(chē)在我國(guó)森林消防中的應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

森林滅火裝備的研發(fā)得要和本國(guó)森林火災(zāi)出現(xiàn)的特征和規(guī)律。例如，加拿大、美國(guó)等美洲國(guó)家在空中撲救力量與地面撲救理想融合作戰(zhàn)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)；法國(guó)、德國(guó)等西歐國(guó)家在森林消防車(chē)技術(shù)發(fā)展速度快；捷克、芬蘭等東歐國(guó)家實(shí)則是運(yùn)用生物防火，在聯(lián)合防火作業(yè)機(jī)組方面的基技術(shù)水平尤為嚴(yán)格。我國(guó)國(guó)情的疆域相對(duì)遼闊，森林覆蓋率區(qū)域都處在一個(gè)相對(duì)偏遠(yuǎn)的山或者是沿著國(guó)境線的邊境區(qū)域，交通不便利，這勢(shì)必會(huì)給森林消防技術(shù)水平帶來(lái)諸多難度，雖然近些年來(lái)我國(guó)消防車(chē)發(fā)展速度相對(duì)較快，然而在類(lèi)型與車(chē)型結(jié)構(gòu)之上相差甚遠(yuǎn)。

3 全地形消防車(chē)懸架設(shè)計(jì)的要求及類(lèi)型選擇

全地形消防車(chē)為一類(lèi)新型化的消防車(chē)輛，為全地形車(chē)在消防之中的一類(lèi)運(yùn)用，因?yàn)槠洫?dú)特化的用途與環(huán)境的繁雜性，所以針對(duì)懸架系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)尤為嚴(yán)格。懸架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)為安裝位置、控制臂相關(guān)尺寸、彈簧剛度與類(lèi)型、減震器種類(lèi)及相關(guān)阻尼系數(shù)、懸架的動(dòng)靜撓度、懸架偏頻的選取和懸架的結(jié)構(gòu)形式等等。

4 全地形消防車(chē)懸架系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其性能仿真

4.1 全地形消防車(chē)車(chē)輪外傾角分析

車(chē)輪外傾角（camber angle）為汽車(chē)前視或者是后視圖之中，車(chē)輪中心平面和地面之間垂直線的角度。車(chē)輪外傾角主要為負(fù)值、正值，縱向視圖之中車(chē)輪上部與汽車(chē)中心線遠(yuǎn)離的時(shí)候，兩車(chē)輪呈現(xiàn)出來(lái)外向“八”字，外傾角是正值，反之，兩車(chē)輪呈現(xiàn)出來(lái)內(nèi)向“八”字，外傾角為負(fù)值。在上述兩類(lèi)情況之下的車(chē)輪外傾角仿真結(jié)果具體見(jiàn)圖1，圖2所示。

圖1 同向跳動(dòng)外傾角變化圖

由圖1、圖2可知，車(chē)輪外傾角在輪跳不同向與輪跳同向調(diào)動(dòng)的時(shí)候，變化趨勢(shì)基本一致，變化角度也趨同，均與外傾角在車(chē)輪受沖擊向上調(diào)動(dòng)的時(shí)候會(huì)下降，在向下調(diào)動(dòng)的時(shí)候則呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的狀況。

圖2 反向跳動(dòng)外傾角變化

4.2 全地形消防車(chē)懸架主銷(xiāo)后傾角分析

主銷(xiāo)后傾角（caster angle）為汽車(chē)側(cè)視圖之中，轉(zhuǎn)向輪軸線或者是主銷(xiāo)軸線和地面垂線之間的夾角。因?yàn)槿匦蜗儡?chē)運(yùn)用的是雙橫臂獨(dú)立懸架，所以并不會(huì)出現(xiàn)主銷(xiāo)，主銷(xiāo)軸線為上下控制臂的外點(diǎn)連線而定義。主銷(xiāo)后傾角也會(huì)分為正值和負(fù)值，在這之中，正值為主銷(xiāo)軸線下端部位朝著汽車(chē)前部方向傾斜，負(fù)值為下面部分向車(chē)輛后方傾斜。

4.3 全地形消防車(chē)懸架主銷(xiāo)內(nèi)傾角分析

主銷(xiāo)內(nèi)傾角（kingpin inclination angle）為汽車(chē)前視或者是后視圖之中，主銷(xiāo)軸線與地面垂線的夾角。主銷(xiāo)內(nèi)傾角可以顯著改善汽車(chē)操縱穩(wěn)定舒適性，但正是因?yàn)殇N(xiāo)內(nèi)傾角，在車(chē)輛行駛的時(shí)候會(huì)朝著轉(zhuǎn)向輪施加回正力矩，在轉(zhuǎn)向的時(shí)候所受到的阻力矩會(huì)隨著主銷(xiāo)內(nèi)傾角的變大而不斷變大。

4.4 全地形消防車(chē)車(chē)輪前束角分析

前束角（toe angle）是汽車(chē)俯視圖上，車(chē)輪中心線與汽車(chē)縱向平面垂線的夾角。若車(chē)輪前端距離大于后端距離，前束角則為負(fù)值；反之前束角為正值。在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置合理的車(chē)輪前束角能抵消車(chē)輪外傾產(chǎn)生的不良后果，從而減小車(chē)輛輪胎的不正常磨損。前束角不宜設(shè)置的過(guò)大，其變化規(guī)律應(yīng)滿(mǎn)足車(chē)輪上跳為零至負(fù)前束，下跳時(shí)零至正前束，設(shè)計(jì)時(shí)一般為0或弱負(fù)值。變化范圍一般為0.5°/50mm。由仿真結(jié)果可知，車(chē)輪同向跳動(dòng)仿真與異向跳動(dòng)仿真結(jié)果幾乎相同，驗(yàn)證了模型的正確性，由以上的分析可知前束角的變化范圍稍微偏大，可以對(duì)此參數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化[2]。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)全地形產(chǎn)業(yè)的整體水平和國(guó)外相較而言落后，運(yùn)用在消防方面的全地形車(chē)甚少，諸多消防巡邏車(chē)均為國(guó)外引進(jìn)而來(lái)的。國(guó)內(nèi)所生產(chǎn)的全地形消防車(chē)基本上為在國(guó)外產(chǎn)品的層面之上仿制而成，針對(duì)該類(lèi)車(chē)輛的懸架和其他零部件性能方面的研究不多，所以產(chǎn)品質(zhì)量不高。目前，車(chē)用懸架通常均是運(yùn)用空間減震器或者是電控懸架，結(jié)構(gòu)相對(duì)繁雜，然而操作穩(wěn)定舒適性良好，全地形消防車(chē)懸架系統(tǒng)和其他類(lèi)型的車(chē)用懸架系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)便，整體維護(hù)起來(lái)整體方便。由此可見(jiàn)，本文的研究也就顯得十分的有意義。