摘要：介紹了一種適用范圍廣泛的新型轎運車結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)設(shè)計的上層升降平臺，既能滿足乘用車運輸，又能滿足中型客車運輸。同時，對該結(jié)構(gòu)進行了靜強度分析，并進行車輛裝載試驗和活動貨臺末端自降量試驗，均滿足要求。

關(guān)鍵詞：半掛車；中型客車；車輛運輸車；結(jié)構(gòu)設(shè)計

中圖分類號：U462 收稿日期：2022-12-11

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2023.03.013

1 前言

目前，車輛運輸車通常設(shè)有上層的平臺，使車廂主體部分形成上下兩層的結(jié)構(gòu)，上層升降平臺的前端鉸接在支撐柱上，平臺后部可升降。為了降低運輸成本，在將車輛送達目的地后，希望在回程時也能滿載，但由于目前車輛運輸車的結(jié)構(gòu)設(shè)置專用于運輸車輛，在回程時空載或僅拉運了少量的散貨，增加了運輸?shù)某杀?，也造成了資源的浪費。車輛運輸具有明顯的淡旺季，目前在淡季時車輛運輸車的閑置率較高。為了增加車輛運輸車的運載種類，擴大運輸范圍，提高車輛運輸車的使用率和運載率，有效降低運輸成本，急需研發(fā)一款符合國家公路交通運輸車輛相關(guān)法規(guī)及技術(shù)條件的新型轎運車，既能運輸乘用車，又能運輸中型客車。

2 主要技術(shù)參數(shù)

該車主要技術(shù)參數(shù)見表1。

3 主要技術(shù)特點

該車滿足GB 1589-2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》要求。車體采用雙層液壓升降結(jié)構(gòu)，通過控制液壓油缸的伸縮調(diào)整乘用車固定位置，最多可同時裝載6 位乘用車；上層底架通過調(diào)整前立柱油缸和三級油缸，降低上層底架高度，可實現(xiàn)裝載1 位中型客車。新型轎運車的車軸采用鼓剎車軸，型式和基本參數(shù)符合JT/T 475 的規(guī)定，半掛車制動器具備制動間隙自動調(diào)整功能。裝備符合GB/T 13594 要求的4S/2M 防抱死制動系統(tǒng)（ABS），懸架采用具有整體升降功能的空氣懸架。

4 新型車輛運輸車結(jié)構(gòu)設(shè)計

該車主要由車架總成、前立柱總成、后升降機構(gòu)、上層底架總成、整車附屬件、液壓系統(tǒng)總成、制動總成、標(biāo)記與標(biāo)識、燈具及其電路總成等部分組成?？紤]到滿足裝載車輛接近角/離去角不大于10°的裝載需求，縱梁變截面的坡度按9.8°設(shè)計。在坡度較大位置，通過設(shè)計活動跳板過渡。尾部使用抽拉結(jié)構(gòu)、活動跳板和控制空氣懸架整體下降等方式達到裝載車輛接近角/離去角不大于10°的裝載需求。整車結(jié)構(gòu)如圖1、圖2、圖3 所示。

4.1 車架總成

車架總成（圖4）整體采用了高強度車架結(jié)構(gòu)，選取中縱梁和邊縱梁相結(jié)合的承載結(jié)構(gòu)，前部為中縱梁和邊縱梁結(jié)合，中部只設(shè)邊縱梁，尾部只設(shè)中縱梁，滿足裝載使用的情況下，降低自重。地板采用多孔板結(jié)構(gòu)，使用G700XL 鋼材，在保證車輛承載能力的同時，增大乘用車的摩擦力，降低裝載過程中打滑的風(fēng)險及車輛自重。

縱梁為工字型結(jié)構(gòu)（圖5），由上翼板、腹板和下翼板組焊成?？v梁上下翼板厚度12 mm，縱梁腹板厚度8 mm；最小截面高度為120 mm，最大截面高度為300 mm；為降低重心，縱梁采用階梯形。

通過操縱八聯(lián)手動多路閥，控制中部跳板油缸的伸縮來調(diào)整中部跳板的位置，以適應(yīng)不同車型的安裝要求。控制尾部抽板油缸的伸縮來調(diào)整尾部抽板的位置，適應(yīng)車輛裝卸乘用車的要求。裝卸時，將活動跳板總成從尾部抽板里面拉出，一端掛在尾部抽板的尾端，一端搭在地面上，最后再將活動跳板翻轉(zhuǎn)搭在地面上，即可滿足乘用車上下車的需求。

4.2 前立柱總成

前立柱總成主要由前立柱油缸、鏈條、導(dǎo)向軸、立柱組成、油缸導(dǎo)向機構(gòu)、提升機構(gòu)、自鎖銷軸、安全銷軸和限位塊等構(gòu)成（圖6）。提升機構(gòu)與上層底架通過銷軸連接，前立柱油缸的伸縮帶動提升機構(gòu)運動，達到調(diào)整上層底架高度的目的。

4.3 后升降機構(gòu)

后升降機構(gòu)主要由銷軸、連桿、下支撐桿和上支撐桿等組成（圖7）。后升降機構(gòu)通過上下支撐桿形成的套筒結(jié)構(gòu)，隨上層底架升降而移動，可以通過安裝銷軸來限制后升降機構(gòu)的高度。

4.4 上層底架總成

上層底架總成主要由邊縱梁總成、抽屜總成、抽屜架、集裝箱半自動扭鎖固定裝置、中部支撐總成、圍欄總成等組成（圖8）。抽屜總成安裝在抽屜架內(nèi)，通過內(nèi)部油缸推動，實現(xiàn)抽屜總成伸縮，實現(xiàn)乘用車平緩駛?cè)肷蠈拥准芘c車輛運輸半掛牽引車。設(shè)有鎖具固定裝置，可在上層底架降低至最低點時，裝載1 位中型客車。

4.5 液壓控制系統(tǒng)總成

液壓控制系統(tǒng)主要由傳動軸、油泵、油缸、油箱、油管、八聯(lián)手動多路閥等組成，通過八聯(lián)手動多路閥分別控制八組液壓缸的動作，其原理圖如圖9 所示。工作內(nèi)容如下：

第一組控制上層前推拉油缸實現(xiàn)上層前抽屜總成的伸出或收回，保證裝載車輛正常駛?cè)?出車輛運輸半掛牽引車。

第二組控制前立柱油缸實現(xiàn)上層底架的升降，保證裝載車輛正常駛?cè)?出上層底架。

第三組控制上層后推拉油缸實現(xiàn)上層后抽屜組成的伸出或收回，保證裝載車輛正常駛?cè)?出上層底架。

第四組控制飛機板油缸實現(xiàn)上層中抽屜架的翻轉(zhuǎn)，滿足特殊裝載車輛的要求。

第五組控制上層中部推拉油缸實現(xiàn)上層中抽屜總成的伸出或收回，滿足特殊裝載車輛降低整車高度的要求。

第六組控制三級油缸實現(xiàn)上層底架的升降，保證裝載車輛正常駛?cè)?出上層底架。

第七組控制下層中部推拉油缸實現(xiàn)中部跳板的升降，保證裝載車輛正常駛?cè)?出下層前部平臺。

第八組控制尾部推拉油缸實現(xiàn)尾部抽板的伸出或收回，保證裝載車輛正常駛?cè)?出新型轎運車。

5 靜強度分析

5.1 計算工況

按照車架有限元靜態(tài)分析要求，對該車車架彎曲、扭轉(zhuǎn)兩種工況進行了有限元分析，車架剛度和靜強度分析參照Q/MS00047 進行考核。乘用車運輸時，新型轎運車裝載轎車6 輛，每輛自重1.75 t，合計裝載10.5 t，考慮10% 增載，共11.55 t。

中型客車運輸時，新型轎運車裝載中型客車1 輛，中型客車總重4 t，考慮10% 增載，共4.4 t。

5.2 計算結(jié)果與評估

5.2.1 車架剛度計算結(jié)果與評估

中型客車運輸時，車體在滿載工況下，車體底架的最大垂向變形為14.35 mm。乘用車運輸時，車體在工況作用下，車體底架的最大垂向變形為16.25 mm，小于車架測量長度的0.15%（車架長度為13 450 mm，允許變形20.175 mm），如圖10 所示。因此該車架剛度滿足Q/MS00047 的要求。

5.2.2 車架靜強度計算結(jié)果與評估

中型客車運輸時，從彎曲工況下各節(jié)點的當(dāng)量應(yīng)力圖（圖11）可以看出，TOP 面的最大當(dāng)量應(yīng)力為142.41MPa，BOTTOM 面最大當(dāng)量應(yīng)力為189.45 MPa，均出現(xiàn)在牽引銷處的縱向梁缺口處，小于該處材質(zhì)G700XL 鋼在彎曲工況下的許用應(yīng)力值193 MPa。

乘用車運輸時，從彎曲工況下各節(jié)點的當(dāng)量應(yīng)力圖（圖12）可以看出，TOP 面的最大當(dāng)量應(yīng)力為98.29 MPa，BOTTOM 面的最大當(dāng)量應(yīng)力為127.50 MPa，均出現(xiàn)在牽引銷處的縱向梁缺口處，小于該處材質(zhì)G700XL 鋼在彎曲工況下的許用應(yīng)力值193 MPa。

因此在彎曲工況下，該車架鋼結(jié)構(gòu)靜強度滿足Q/MS00047 的使用要求。

中型客車運輸時，從扭轉(zhuǎn)工況下各節(jié)點的當(dāng)量應(yīng)力的等應(yīng)力圖（圖13）可以看出，TOP 面的最大當(dāng)量應(yīng)力為230.64 MPa，BOTTOM 面的最大當(dāng)量應(yīng)力為261.007MPa，均出現(xiàn)在牽引銷處的縱向梁缺口處，小于該處材質(zhì)G700XL 鋼在扭轉(zhuǎn)工況下的許用應(yīng)力值280 MPa。

乘用車運輸時，從扭轉(zhuǎn)工況下各節(jié)點的當(dāng)量應(yīng)力的等應(yīng)力圖（圖14）可以看出，TOP 面的最大當(dāng)量應(yīng)力為175.509 MPa，出現(xiàn)在上層底架中部抽屜縱向梁與橫梁搭接處，BOTTOM 面的最大當(dāng)量應(yīng)力為214.733 MPa，出現(xiàn)在牽引銷處的縱向梁缺口處，均小于該處材質(zhì)G700XL 鋼在扭轉(zhuǎn)工況下的許用應(yīng)力值280 MPa。

因此在扭轉(zhuǎn)工況下，該車架鋼結(jié)構(gòu)靜強度滿足Q/MS00047 的使用要求。

6 試驗情況

6.1 車輛裝載試驗

為驗證該車能滿足裝載6 位乘用車的使用要求，對該車進行了裝載和運行試驗。裝載乘用車運行過程如圖16 所示。試驗結(jié)果表明：該車滿足預(yù)期裝載和運行的使用要求。

6.2 活動貨臺末端自降量試驗

為驗證該車活動貨臺剛度能滿足車輛裝載使用需求，對該車做了活動貨臺末端自降量試驗，試驗時活動貨臺均勻裝載額定載質(zhì)量物品，舉升至規(guī)定高度后記錄下活動貨臺初始高度（圖17），間隔5 min 后記錄活動貨臺的高度（圖18）。經(jīng)計算，活動貨臺前后兩次測量高度差小于10 mm，滿足試驗要求。

7 結(jié)語

本文介紹了新型車輛運輸車的整體結(jié)構(gòu)及其各組成特征，其滿足裝載6 位商品乘用車或一位中型客車的安全、便捷配送要求。該設(shè)計增加了車輛運輸車的運載種類，擴大了運輸范圍，提高了車輛運輸車的使用率和運載率，有效降低了運輸成本。

參考文獻：

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作者簡介：

毛廷華，男，1975 年生，高級工程師，研究方向為專用汽車設(shè)計研發(fā)。