整体式垂直扩展方舱结构设计

2018-01-09 神汽专用车

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1、前言
大板方舱是为装载设备和人员提供所需要的工作条件和环境防护的、由夹芯板装成型的可移动舱体,可作为指挥通讯中心、技术支援、维修保障和人员的装载体及工作间。大板方舱在发展过程中,为了尽可能地扩大舱内作业空间,同时满足公路、铁路运输要求,研制了各种扩展式方舱,扩展类型有折板式和抽拉式,折板式扩展方舱分为单面扩展方舱(一扩二)、双面扩展方舱(一扩三和二扩三方舱); 抽拉式扩展方舱分为侧抽拉式方舱和后抽拉式方舱。本文通过对各式扩展方舱的技术形式、设计理念、加工工艺等方面的消化和吸收,同时依据舱内设备的实际工况要求,提出了一种整体式垂直扩展方舱设计方案。

2、结构设计
整体式垂直扩展方舱是在原9m标准方舱的基础上,对方舱的后半部进行了扩展设计,采用垂直升降形式,利用四丝杠及电机进行传动,在设计过程中解决了扩展舱体的屏蔽、密封及行车锁定问题。运输时,可收拢为9m标准方舱,工作时方舱后部可进行升降扩展,行车及工作状态。
2.1总体布局
整体式垂直扩展方舱采用某二类汽车底盘,主要由副车架、固定舱体、扩展舱体、附件等组成,其中固定舱体由前固定舱体和后固定舱体组成,中间无接缝,为整体式结构。
2.1.1外部布局
底盘左右侧和后侧设置围裙。底盘纵梁上设置副车架,副车架上从前至后依次安装固定舱体和扩展舱体。固定舱体前壁顶部安装1台空调机。前固定舱体及扩展舱内固定舱体左壁均设有出入门。
2.1.2 内部布局
前固定舱体内部设有空调室内机、通信机柜、供配电系统
等,扩展舱体内部设有舱体升降机构、通讯设备等。
2.2 舱体扩展机构
为实现扩展舱体的升降动作、又不占用舱内主要设备安装空间,充分利用舱内周边空间设计了舱体升降机构。
升降机构主要由减速电机、转向箱、传动轴、联轴器、升降杆、手动摇把等组成。升降机构具备减速电机和手摇两种驱动方式。
2.2.1减速电机驱动
正常工作状态下,通过有线遥控器起动减速电机,带动两侧传动轴将扭矩传导到丝杠并带动升降杆实现上下移动,进而实现扩展舱体的升降。
2.2.2 手动摇把驱动
当减速电机出现故障或在无电源的情况下需要升降活动舱体时,可在舱外用摇把扩展舱体。为消除升降机构在安装时产生的误差对舱体升降的影响,将升降杆与扩展舱顶壁的连接处设计成铰接结构,并将连接形式设计成浮动连接结构,顶部连接结构。
2.3 扩展舱体屏蔽结构
扩展舱体扩展工作状态时,扩展舱与后固定舱的缝隙是主要电磁波穿过处,故将此处设计成迷宫式结构。将与扩展轮和固定统舱连接的型材进行导电氧化处理,接触面砂出金属本体,保证接触面有较好的导电性。同时,在扩展舱下部角件槽内安装屏蔽条,保证舱体具备良好的屏蔽性能,屏蔽密封结构。
2.4 舱体密封结构
2.4.1扩展舱体密封结构
后固定舱侧壁上端面周圈安装卡槽式型材,内嵌密封条; 在对应该密封条的扩展舱顶壁周圈安装不锈钢板。舱体闭合时,密封条与不锈钢板紧密接触,可以确保密封性,顶部闭合状态。
扩展舱体下端面周围安装卡槽式型材,内嵌密封条。舱体闭合时,密封条与后固定舱阶梯处包边紧密接触,保证舱体的完全密封,底部闭合状态。
2.4.2 前后固定能体密封结构
前后固定舱体共用一个左右壁,中间无接缝,形成一个整体式舱体结构。为了保证与扩展舱体的密封性能,在前固定舱体与后固定舱之间安装了一个间壁,间壁与两固定舱的接触面均涂密封胶,保证密封性能,同时,在问璧的上端面浇铸流平剂,增加密封性能,又提高了接触面的平面度,前后固定舱体密封结构。
2.5 扩展舱体间隙调整结构
扩展舱体在升降过程中,为使舱体能够平稳升降,减少噪声,同时避免在水平方向产生较大的位移,需进行间隙调整和设计导向限位装置,舱体间隙调整结构。
设计时,在扩展舱体各侧壁内侧设置8块导向滑板,在对应的后固定舱体侧壁外侧设置8个限位调整装置。舱体在升降过程中,通过限位调整装置和导向滑板对活动舱体进行限位和导向。限位调整装置主要由固定套、滑动板和调整支杆组成,调整支杆为自锁式螺纹结构,通过调整支杆的伸缩带动滑动板沿固定套伸缩,以调整滑动板与导向滑板的间隙,保证扩展舱体和后固定舱体间在均匀缝隙下升降。
2.6 行车锁定装置
车辆在行驶过程中,为防止扩展舱体上下移动造成舱体的损坏,需对扩展舱体进行收拢后的锁定,主要采用两种方式:一是升降机构的丝杠采用梯形螺紋形式,可在扩展舱体收拢后实现自锁; 二是在扩展舱体下部周边设置用式车板手,该手可通过螺纹调节锁紧力矩,保证舱体行车安全。
2.7 传动载荷计算
由于扩展舱体升降所需扭转力矩不同,故下面分别对其进行计算。
经计算可知,所选用的减速电机输出扭矩为81Nm,输出转速为88rad/s,额定功率为750W。
电动升或降扩展舱体单程用时48.3s,手动升或降扩展舱体单程用时6.3min,手摇力上升是7.5kg,下降是1.4kg,可见该电机能够满足升降装置使用需要和人机工程要求。

3、结语
整体式垂直扩展方舱的成功研制,打破了常规扩展方舱设计思想,拓展了扩展方舱应用领域,满足了通信指挥、野外宿营、舞台展示、赛事保障等设备及人员的防护和运输要求。通过对扩展升降方舱介绍,希望能够在同类产品选型、设计和使用时,提供有效的借鉴和支持。