摘要：為解決糧食散裝運輸?shù)陌踩珕栴}，提高運輸效率，節(jié)約運輸成本，開發(fā)了一款漏斗式散糧運輸半掛車。介紹了該車的總體結構設計及關鍵制作工藝，并對車輛使用穩(wěn)定性、通過性及裝卸情況進行了試驗驗證。結果表明，車輛能夠滿足使用要求，可解決目前國內糧食散裝運輸過程中存在的問題。

關鍵詞：糧食散裝運輸；安全高效；經濟實用

中圖分類號：U469.5 收稿日期：2024-08-06

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.10.009

1 前言

我國是糧食生產和消費大國，近年來國家大力發(fā)展散裝糧食運輸，提高運輸效率，節(jié)約運輸成本，同時大力建設及改善糧食的倉儲設施條件［1］。當前，各大糧庫卸糧方式基本分為平房倉傳送帶輸送和地井式直下兩種［2］。糧食散裝運輸車輛因自身結構的原因，存在著裝料口密封不嚴、卸料口操作不便、卸料殘余率較高等缺點，而且裝卸過程中存在人工強度大、效率低、功能單一的缺陷［3］。因此，糧食散裝運輸車輛的自身結構亟待改進，糧食運輸?shù)陌踩院脱b載效率還需進一步提高。據(jù)此，本文研發(fā)了一種漏斗式散糧運輸半掛車，可解決上述存在的問題，從而為我國糧食運輸安全及效率提供解決方案。

2 漏斗式散糧運輸半掛車的結構設計

2.1 總體布局

漏斗式散糧運輸半掛車由車架與箱體兩個部分組成。車架為無縱梁全鋼焊接整體框架結構，箱體為漏斗形封閉式全承載結構，重心低，穩(wěn)定性好；箱體頂部設置有連續(xù)式裝料口，裝有三只對開門式裝料口蓋；頂部四周裝有圍欄，箱體下部布置兩個卸料口，裝有兩只卸料閥門，箱體前端裝有爬梯，便于人員上下操作；箱體為雙漏斗形可從中部分隔為兩個倉室，可同時運輸兩種介質糧食，裝貨時把頂部裝料口蓋打開，貨物從頂部裝入，貨物裝滿后把裝料口關閉，卸貨時把箱體下部的卸料閥門打開，貨物靠重力即可自流出來，流速可通過卸料閥門的開啟大小來控制，總體結構布置如圖1所示。

2.2 車架部分結構

車架部分包括邊縱梁、牽引銷橫梁、車架橫梁、支撐裝置支座、箱體支撐橫梁、雙軸懸掛支架、懸掛縱梁、備胎架支架、擋泥板、尾部保險杠等部件，無側防護裝置；車架為無主縱梁結構，所有橫梁與邊梁連接處均有三角盒加固，確保整體車架的剛性和強度。主要承載件材質均采用Q355B；車架中部留出的空間是箱體出料漏斗位置，懸掛系統(tǒng)為剛性，基本配置為富華13 t車軸、10片板簧、12R22.5輪胎，以及約斯特C200T支腿；制動控制系統(tǒng)配有雙回路氣制動系統(tǒng)和駐車制動裝置，駐車制動采用彈簧儲能式。當牽引車緊急制動管路漏氣或損壞，或在運輸過程中牽引車與半掛車突然脫接時，半掛車能自動執(zhí)行緊急制動。具體結構如圖2所示。

2.3 箱體部分結構

箱體部分由側墻、前后端墻、車頂、側錐板、內錐板、漏斗口、法蘭盤、頂部裝料口、頂圍欄及前爬梯等零部件組成，貨箱為全鋼焊接結構，側墻板厚度3 mm、前后端墻板厚度4 mm、錐板厚度4 mm，箱體板材全部為Q355B材質。

側墻焊接在車架側邊梁上，前后端墻焊接在左右側墻之間，與側墻形成40°夾角，側錐板與側墻下部水平方向形成40°夾角，錐板前后端與前后墻板焊接上，內錐板與側錐板連接組焊形成倒“V”字形；這樣箱體的下部就拼焊成兩個梯形漏斗口，漏斗口安裝有法蘭盤，箱體側墻板、前后墻板及漏斗板四周均布有加強筋來提高箱體強度。

箱體前后端與車架焊接有三角支撐架，保證箱體穩(wěn)定性；車頂為框架式結構，頂橫梁預制有40 mm高弧度，防止頂部積水，頂蒙板為3 mm花紋板，表面防滑；頂板中部布置有800 mm寬通長裝料口，頂部四周有圍欄，箱體為全封閉結構，下部出料漏斗口四周角度都是40°，一般的顆粒糧食的安息角都在35°左右，完全滿足自流卸料要求。

具體結構見三維模型如圖3所示。

2.4裝料口蓋結構

頂部采用連續(xù)式裝料口，即可滿足糧食專用碼頭、現(xiàn)代化糧庫邊走邊裝的快速裝貨方式，又能適應原有糧庫、港口定點裝貨和用皮帶機等其他工具裝貨的要求。

頂部裝料口處設有三只對開式裝料口蓋，裝料口的邊口有50 mm高的圍板，采用Q235A δ4鋼板折制而成，裝料口下部四周有50 mm×50 mm方管組合而成的框架，圍板組成口子形焊在框架上，圍板邊口四周裝有鋼絲橡膠密封條，裝料口蓋為Q235A δ3鋼板折制成方盒形，蓋在圍板上，口蓋采用鉸鏈翻轉，蓋上后用壓爪壓緊，口蓋與圍板之間采用鋼絲橡膠密封條密封，保證其密封性，鋼絲橡膠密封條規(guī)格為20 mm×25 mm，采用三元乙丙橡膠，具有良好地彈性和抗壓縮變形、耐老化能力，防雨防水密封效果好，安裝方便。

另兩對開式裝料口蓋結合部位設有導流槽，接口部位溝槽外側還設有三角擋水板，有效防止雨水進入，保證此處密封性，裝料口蓋均可獨立打開或關閉方便使用，具體結構如圖4所示。

2.5 卸料閥結構

箱體底部漏斗口安裝有兩只手動插板閥，與漏斗口法蘭盤螺栓安裝連接，插板閥規(guī)格型號為M500-C05，手動插板閥適用的介質是無粘度的粉塵氣體、固體粉料、小顆粒物料。手動插板閥具有結構簡單緊湊，密封可靠、操作輕便靈活、體積小、通道流暢、流阻小、重量輕、易安裝、易拆卸等優(yōu)點，可在工作壓力0.1 MPa下正常工作，特別適用于各類固體物料，50 mm左右、團狀物料的輸送及流量調節(jié)，安裝不受角度限制，操作方便，能隨時調節(jié)開度等優(yōu)點。

插板閥由閥體、閘板、閥杠、滾輪、防塵罩、手輪、密封條及填料等組成，填料函設在閥體上，支架不接觸介質，采用PTFE填料，無污染，密封可靠，無外漏，內腔光滑，不堆積物料。插板閥的材質為Q355B，插板厚度t15；閥桿采用2Cr13不銹鋼材料，硬度高且耐腐蝕；滑板閥的操作都是通過手輪轉動絲杠進行的，順時針旋轉時為關閉，逆時針旋轉時為開啟。旋轉手輪處配置一鎖柱，當插板閥關閉后，把閥體上的鎖柱拔出，擋住手輪旋轉，然后把鎖柱從內口鎖死，用于防盜作用。具體結構如圖5所示。

3 散糧運輸半掛車關鍵制作工藝

車架及箱體部分的焊接裝配工藝要求與普通的箱式半掛車工藝基本相同，在此不再描述。為了保證糧食運輸?shù)陌踩?，對箱體內部油漆的防腐、防銹及貨物儲存安全要求比較高，下面重點介紹油漆施工工藝要求。

3.1 箱體噴砂及除塵

在頂蓋未加裝前箱體噴砂、除塵后應檢驗合格再噴底漆。噴底漆時，先噴內部食品級底漆，再噴外部底漆，底漆的漆膜厚度應檢驗合格。

3.2 噴內部食品級油漆，外部噴底漆、中涂漆

整車及其附件組焊以后，在頂蓋未組焊前，內外前處理檢驗合格后，對箱體內部噴砂處理，加蓋頂蓋，在噴砂后24 h以內噴箱內部的佐敦牌無溶劑環(huán)氧食品級油漆及頂蓋下部噴食品級油漆，內部漆膜總厚度≥150 μm（烘干后），頂蓋外部噴涂環(huán)氧富鋅底漆、底漆干后噴丙烯酸聚氨酯雙組份中涂漆。參照《油漆工藝規(guī)程》，將噴涂的底漆和面漆均送入烘干室烘干。

3.3 箱體外表面分段焊處打膠

在外表面中涂漆表干后，箱體外表面分段焊處均勻打白色硅酮膠。打膠應飽滿、均勻一致，腳高4～5 mm。頂部焊縫打膠應在噴淋試驗檢查之后進行。

3.4 噴內外面漆

面漆噴涂后采用烤漆工藝，油漆噴涂外部漆膜總厚度≥120 μm（表干后）。

3.5 噴蠟處理

車輛發(fā)運前，上裝部分需噴蠟處理，噴涂的防護蠟要具有良好的耐濕熱性、耐鹽霧性、耐水性，吸附性好，滿足海運運輸要求。

4 裝卸料操作步驟

首先將底部卸料閥門關閉，操作人員從車箱前部爬梯上到車頂部，擰開裝料口蓋壓緊把手，依次把三只料蓋全部打開，糧食從裝料口裝入，裝入方式通過輸送帶、攪籠或鏟斗等機械化裝載工具，等糧食裝滿后再依次把料蓋全部關閉，擰緊壓緊把手，下部的閥門關閉后把防盜鎖鎖上，保證貨物運輸途中防偷盜。

車輛運輸?shù)侥康牡睾箝_始卸料，卸料閥門對準接口處，以防漏料，打開防盜鎖銷，把下部插板閥閥門打開?；彘y的操作都是通過手輪轉動絲杠進行的，順時針旋轉時為關閉，逆時針旋轉時為開啟，貨物通過自流的方式流出到卸糧坑內或通過輸送帶把糧食輸出到圓頂糧倉內。兩個卸料閥門可同時打開也可單個打開，流量可通過閥板開啟大小來控制。這樣就完成整個糧食裝卸過程，該車運輸裝載方式快捷、安全高效，卸料速度快，卸料干凈，剩余率幾乎為零，無損耗，整個運輸過程都是密閉狀態(tài)更安全?？哲嚑顟B(tài)下需把底部閥門及頂部裝料口蓋關閉，保證箱體內部清潔。裝料口蓋打開和卸料閥開啟照片如圖6、圖7所示。

5 車輛使用穩(wěn)定性、通過性及裝卸試驗

5.1 車輛軸荷分配計算

該掛車為雙軸半掛車，總長9 500 mm，前懸450 mm、軸距6 950 mm+1 300 mm；貨箱的質心與掛車重心位置基本重合；箱體總容積35 m3，額定裝載質量31 000 kg，掛車的整備質量8 500 kg，選配富華13 t車軸、10片板簧、12R22.5真空胎。通過載荷靜平衡計算，根據(jù)車輛參數(shù)已知L1=9 500 mm，L2=450 mm，L3=6 950 mm+650 mm（后兩軸中心點距離），G=39 500 kg（額定載質量+整備質量）。后軸部分的承載力設定為F后，由如下公式計算：

F后×L3=（L1/2-L2）×G

從而得出：

F后=22 349 kg

后部匹配的車軸、輪胎及板簧的承載力是24 600 kg，能夠滿足承載需要，根據(jù)計算結果可得出后軸部分承載比例為56.6%，牽引銷部位承載比例為43.4%。掛車匹配的牽引車為6×4底盤，根據(jù)半掛車軸荷分配比例及主掛匹配性要求，雙驅牽引車匹配雙軸掛車，牽引銷處軸荷比例為40%～45%。由計算結果得知能夠滿足載荷分配要求。首臺車輛試制完成后還做了2 000 km不同路況的負載試驗，對承載運輸可靠性、制動及剎車性能進行實際驗證，實驗結果滿足GB 7258—2017有關性能要求，路試及剎車試驗照片如圖8、圖9所示。

5.2 車輛的通過性

該車輛的后懸短僅為800 mm，后下部保險杠離地高度500 mm；車輛空載時，最后輪輪胎后外緣與車后下端切線與路面之間的夾角為39°，也就是車輛的離去角，這個遠大于普通半掛車的離去角，離去角越大，車輛的通過性越好。下部卸料閥門安裝后離地高度是600 mm，已大于掛車車軸中心高度，另外此車底部卸料位置一般都是卸糧坑或者采用輸送帶輸送，下部卸料后基本無積料，不會影響車輛的正常通過。

5.3 裝載效率及卸料速度

裝載時通過輸送帶從頂部裝料口注入，因裝料口為連續(xù)通孔，車輛可以邊走邊裝，無死角，基本可以全部裝滿，有效容積利用率高；也可以通過鏟斗往里面裝滿，整個裝滿過程僅需20 min左右；卸料時僅需把卸料閥門打開自流到卸糧坑內或輸送帶上，兩只閥門可同時打開，整個卸料過程最快需要30 min左右，而且卸料干凈、無殘留，箱內也無需清理，卸料完成后需把下部卸料閥門及頂部的裝料口蓋關閉，保持箱內清潔干凈無污染，該散糧運輸半掛車可裝載不同介質固體顆粒糧食如稻谷、小麥、大豆、玉米等幾乎所有常規(guī)農作物，實現(xiàn)一車多用途，為客戶提供更大價值。

另外此車型除了運輸糧食外，還可運輸煤炭和砂石料等固體顆粒物，因采用底卸式卸料方式，車輛使用安全穩(wěn)定性更好。首臺車輛制作完成后還在糧庫進行了裝載及卸料試驗，試驗結果滿足使用性能要求，裝載及卸料試驗照片如圖10、圖11所示。

6 結語

此車型已批量出口國外，首批車輛使用距今已有10年之久，各方面性能穩(wěn)定。該出口國家常年氣候炎熱、山區(qū)路況較為復雜，對于車輛的穩(wěn)定性、車輛的耐磨性、耐高溫性要求極高。為保證產品質量，在產品的結構設計和產品研制過程中也多次進行評審論證，對產品進行了大量的適應性改進，開展了多次可靠性測試和認證測試，并對產品的過線品質進行了嚴格監(jiān)管，確保出口產品百分百滿足當?shù)乜蛻粜枨?，符合當?shù)氐姆煞ㄒ?guī)要求。首臺車輛完工后進行多項試驗工作，存在的問題也不斷改進完善，最終使得產品完美交付，該車型設計結構新穎，制作成本相對較低，操作使用方便，經濟實用，可廣泛推廣。

參考文獻：

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[3]葉揚祥，潘肇基.涂裝技術實用手冊（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

作者簡介：

張榮生，男，1974年生，工程師，研究方向為專用汽車設計研發(fā)。