方舱可升降的改装车优化设计(上)

2018-08-13 神汽专用车

我厂研制生产了一种可升降方舱的改装车。它主要根据舱内设备工作和运输不同的两种状态进行设计。当舱内设备处于工作状态时,后舱的活动顶盖升起;若舱内设备处于运输状态时,活动顶盖收回。根据此系统要求:方舱外形尺寸为:长8530mm,宽2500mm,高3630mm。选用的二类底盘为陕汽SX2190EB型二类越野底盘,其上装空间为8200mm, 后悬为2750mm。经底盘改装处理后,后悬增至3000mm, 上装空间达到8450mm 。整个方舱由前舱和后舱(两个独立的方舱)组成。前舱用于安装设备控制系统,后舱安装设备升降机构。而两个舱在吊装后采用螺栓连接。在原改装车进行吊装过程时,发现底盘车纵梁发生严重变形,己对其系统的运输行驶安全性产生严重影响。为了保证运输行驶安全性和系统使用性,在底盘后悬距车后轮1600mm处增加—组可随动的车桥,改善了底盘车纵梁的受力情况,提高了系统的行驶性。通过了与整机系统一起进行行驶试验,其处理是可靠有效,但在行驶实验及实际使用过程中,发现了增加的车桥的两个轮胎磨损较大。因此,在后续产品设计时,对升降方舱的改装车进行优化设计。


l 原改装车分析

针对前研制过程中由千底盘车后悬较长,在方舱吊装会造成底盘车纵梁发生严重变形的现象,结合整个系统载荷分布情况,对其进行力学分析:原改装车(包括舱体与内装设备)总重约11000kg, 而原改装车又是由前后两个舱组成。其中前舱重约4800kg, 质心距前舱前端约2230mm,后舱重约5200kg,质心距后舱前壁约2295mm。其质心位置如图1所示。

根据质心位笠分布图可知:后舱的质心位仅已处千底盘车的后悬的范围内。在其重力作用下,使底盘车纵梁(后悬部分)形成了一个悬臂梁,经吊装后实测底盘车纵梁最后端变形约为15mm,这对改装车的运输行驶是十分不利的。因此,需对原改装车进行结构优化设计。


2 改装车的优化设计

整个改装车由底盘车、方舱、内装设备三大部分组成。为保证系统功能的实现,而舱内所装设备是无法进行结构更动的。因此,只能从底盘车选择、方舱结构两方面进行优化设计,以满足系统要求,保证设备功能的实现。

2.1 底盘的选用

根据原改装车对底盘车的上装空间要求(上装空间为8530mm)与装备质量(载荷质量为12000kg)的要求,将原选用陕汽生产的二类底盘SX2190EB型底盘改选用由北奔项汽生产的4038A(长驾)型二类底盘。底盘车其外形如图2所示。

选用的北奔4038A(长驾)型二类底盘的主要参数如下:底盘上装可用空间可达到9050mm, 轴距分别为1500+5350+1450, 后悬为1800mm。满载时,纵梁上平面离地高度为1200mm,越野行驶时载质量可达到22000kg。由此可知:所选用的二类底盘在其性能方面能满足原改装车要求。


2.2 方舱

根据原改装年舱内载荷分布情况,对方舱的底架、舱体两部分进行结构优化设计。

2.2.1 底架

底架是整个系统的主耍承载体,而底架的两纵梁又是底架的承载的重要组成部分。因此若提高纵梁的抗扭、抗弯的力学性能,则需从纵梁的材料及其截面进行考虑:在满足整个系统要求的前提下,对原纵梁截面尺寸不作调整,只需改变纵梁的材料。原纵梁选用Q235A优质碳素结构钢,其力学性能:屈服强度为235MPa,抗拉强度375-460MPa,为提高其力学性能,现改用Q345B低碳合金钢,其力学性能:屈服强度为345MPa,抗拉强度510-600MPa。通过对比,底架纵梁选用Q345B低碳合金钢后其力学性能有所提高。

对底架纵梁材料进行改选后,还需改善底盘车纵梁受力情况。结合原改装车的质心位登分布(如图1所示),若要将改装车的质心前移,则将原两舱体的底架设计成一个整体底架。其结构如图3所示。

通过此设计,可改变整个系统的质心位置,从而达到改善底盘车纵梁的受力情况。


2.2.2 舱体设计

对底架进行改进设计后,而舱体则需根据底架重新设计。

整个系统的舱体由前壁板、左壁板、右壁板、前隔间顶壁板、中隔壁板、后壁板及活动顶盖组成。舱体是以底架为基础,各壁板以搭接方式组建而成。其外形如图4 所示。

舱体各壁板均为大板式壁板,由于前后两隔舱的功能所需,各隔舱的内部净空不一样。因此在制板时,对左壁板、右壁板、中隔壁板与后壁板进行特殊工艺压制而成。同时,在舱体组建过程中,根据实际所需在舱体中隔壁板上治加相应的安装检修孔,以便改装车的维护。