車廂之相

文_宋喜秀

車廂之相

文_宋喜秀

自卸車車廂猶如花兒開放：有的含羞封閉，有的寬闊敞亮；有的3面翻，就地取向；有的一車雙廂，并蒂成雙。千姿百態(tài)的車廂之相，不斷豐富著自卸車車廂的功能性。

車廂是自卸車上裝的主體，特別是全金屬焊接結(jié)構(gòu)的車廂，既擔(dān)當(dāng)作業(yè)任務(wù)，又扮演形象大使，其結(jié)構(gòu)形式、斷面形狀、剛度、韌性直接影響自卸車的經(jīng)濟(jì)性、安全性、生產(chǎn)效率和節(jié)能減排效能。

自卸車按運載貨物性質(zhì)可分為2類：一類是為“鐵公基”(鐵路、公路基本建設(shè))及房地產(chǎn)工程建設(shè)服務(wù)的工程類自卸車，主要運輸建筑物料及建筑垃圾；一類是為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及城鄉(xiāng)居民生活服務(wù)的物流類自卸車，主要運輸生產(chǎn)生活物資、工業(yè)廢品及生活垃圾。

按車廂卸貨方式分類，可分為后翻、側(cè)翻、2面翻、3面翻等多種翻轉(zhuǎn)形式，其中3面翻又有一車雙廂3面翻和舉一翻三2種翻轉(zhuǎn)模式。

1 外形之型

1.1 矩形車廂

長方體結(jié)構(gòu)的矩形車廂，外形酷似火柴盒。因為生產(chǎn)工藝簡單，空間布局簡潔，能夠提高載質(zhì)量，長期以來備受青睞。

矩形車廂由前后左右4塊廂板及車廂底板拼焊而成。根據(jù)車廂開門數(shù)量的不同，有單開門、雙開門、3開門、4開門、5開門、門中門等多種構(gòu)造形式。為了方便開門，門與門之間都設(shè)計有類似于門框的立柱、橫梁等結(jié)構(gòu)。

矩形車廂也有先天不足：2個直角底角容易滯留夾雜貨物，成為藏污納垢的死角；兩個側(cè)廂板的面積過大時，還容易因“漲肚”而偏心偏載，從而形成側(cè)翻隱患；還有加開小門、加裝高邊的，導(dǎo)致底板不堪重負(fù)而斷裂等。

1.2 U形車廂

為了克服矩形車廂的局限性，U形ω形車廂應(yīng)運而生。

U形車廂有圓角形截面與多邊形截面2種基本形式。根據(jù)加強(qiáng)筋設(shè)置位置的不同，又有外置加強(qiáng)筋與內(nèi)置加強(qiáng)筋2種結(jié)構(gòu)形式。

由于U形車廂總體結(jié)構(gòu)簡單流暢，邊角無死角，且大多采用高強(qiáng)度板沖壓成型，所以具有強(qiáng)度更高、自質(zhì)量更輕、卸貨更徹底、貨物重心更容易居中等突出優(yōu)勢。U形車廂與矩形車廂相比，不足之處在于直角變圓角，容積變小；造型無立柱，加高困難；受運輸市場道路收費高、裝載不規(guī)范等多種因素影響，自卸車尤其是工程自卸車為了增加載質(zhì)量，倒逼車廂輕量化。在汽車發(fā)動機(jī)額定功率下，車輛總質(zhì)量有限值：車廂越做越大、板料越用越厚、自質(zhì)量越來越重，反而影響了載質(zhì)量，因此車主主觀上有輕量化的需求；客觀上又有節(jié)能減排的環(huán)保呼聲推波助瀾。所以，車廂、車輛輕量化成大勢所趨。

要想使車廂輕量化，有2種方式：一種是強(qiáng)度換厚度：車廂的結(jié)構(gòu)形式不變，用高強(qiáng)度鋼板代替低強(qiáng)度鋼板從而降低材料厚度。另一種是優(yōu)化車廂結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度鋼板并舉的辦法——U形車廂結(jié)構(gòu)，在減少底部橫向加強(qiáng)筋數(shù)量和直接降低車廂質(zhì)量的同時，又用高強(qiáng)度板材替代低強(qiáng)度板材，降低車廂自質(zhì)量。

1.3 ω形車廂

大ω形自卸車車廂由前廂板、L型側(cè)邊板、中間加強(qiáng)筋、后部加強(qiáng)筋、縱梁、橫梁、ω形底板、連接板等構(gòu)件組成。ω形底板兩邊分別與L型側(cè)邊板焊接連接，下部焊接有2根平行的縱梁；凸型橫梁布局在2根縱梁與ω形底板形成的凸型空間上，橫梁上部凸面與ω形底板貼合，兩端與2根縱梁之間均為T型接頭焊接；兩側(cè)邊板上部、中部分別有橫梁及中間加強(qiáng)筋予以加固；兩側(cè)邊板后端分別焊接有后部加強(qiáng)筋。

中間ω形底板與兩側(cè)邊板拼裝結(jié)合后，從廂體橫截面看，其結(jié)構(gòu)為中間弧形凸起、兩側(cè)凹下的一個大ω造型，所以被稱為大ω形車廂。大ω形車廂的中間凸弧形底板結(jié)構(gòu)與車廂的失效模式高度契合，所以能夠增強(qiáng)底板的抗沖擊能力，延長車廂的使用壽命。大ω形車廂的美中不足之處是底板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)成本相對較高。

小ω形車廂的底板與兩側(cè)邊板均由模壓成型的ω形高強(qiáng)度鋼板拼焊而成，從而取代了縱橫交錯的各種加強(qiáng)筋。二者相比，小ω形車廂的輕量化幅度更高，制造成本也更低一些。

1.4 車廂變形的基本原則

車廂變形，萬變不離其宗，主要有以下4項基本原則。

首先，剛度相當(dāng)。自卸車是由車輪、車廂、車架、懸架等多個剛度單元組成的彈性體。從整體角度而言，各個剛度單元的剛度應(yīng)該基本相等，整車應(yīng)該是一個等剛度體，才能使整車效能最大化。如果車廂任意“蠻拼”，車輛整體將潰不成軍，車輪、車架、懸架問題不斷，都將加重車主的使用成本，使其得不償失。

其次，剛?cè)嵯酀?jì)。材料力學(xué)原理表明，剛度和變形量成反比。車廂底板厚度已經(jīng)達(dá)到10 mm～14 mm，不規(guī)范裝載載荷、不規(guī)則路面顛簸等反復(fù)沖擊造成的斷底板、斷縱梁的現(xiàn)象仍層出不窮。

再次，適可而止。平心而論，如今的車廂強(qiáng)度已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過QC/T 29058—1992《載貨汽車車箱技術(shù)條件》的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，“超人”們應(yīng)該適可而止。從車輛的全生命周期來講，給底板剛度、縱梁韌性都留出余地的標(biāo)載運輸才是最佳選擇。

最后，優(yōu)化美化。有人認(rèn)為，轎車如愛人，且行且珍惜；卡車如仆人，活該讓它透支。其實不然，對于愛人愛車愛生活的現(xiàn)代人來說，結(jié)構(gòu)優(yōu)化、造型優(yōu)美是選擇產(chǎn)品的重要考量。

表1 3種車廂特性比較

2 廂底之喜

自卸車貨廂底部也暗藏玄機(jī)，看看有哪些“壓廂底”的細(xì)節(jié)帶給我們新的驚喜。

2.1 一舉兩得，廢氣再利用

我國北方寒冷地區(qū)冬季運載貨物時，諸如鐵粉、粘土等粘性稍大的貨物很容易與車廂底板凍結(jié)在一起，出現(xiàn)自卸車卸不干凈貨物的問題，于是就有了底板加熱式保暖車廂。

率先面世的是對底板縱梁和橫梁進(jìn)行加熱的梁腔通氣加熱方案。該技術(shù)首先將車廂底板的縱梁和橫梁的梁腔打通，然后將梁腔形成的管道串入汽車發(fā)動機(jī)的排氣尾段之中。利用尾氣的余熱對梁腔加熱，進(jìn)而通過金屬導(dǎo)熱效應(yīng)將整個車廂底板加熱。由于這種加熱方案保留了車廂單底板的基本結(jié)構(gòu)，所以被稱之為單層底板加熱式車廂。

與單層底板加熱方案對應(yīng)的是雙層底板加熱式車廂。雙層底板加熱式車廂包括上底板、下底板。底板橫梁、底板縱梁分別與下底板聯(lián)接，側(cè)廂板分別與前后廂板及上下底板聯(lián)接，形成中空的船底式密封夾層；夾層末端設(shè)有排氣口，前端設(shè)有進(jìn)氣孔；夾層空間設(shè)計有交錯布置的擋風(fēng)橫梁，使夾層形成迷宮式通氣道。雙層底板加熱方案解決了單層底板加熱式車廂存在的底板加熱不均勻、加熱效果不理想的問題。

底板加熱式保暖車廂不僅提高了能源利用率，降低了自卸車尾氣的煙度和排放噪聲，同時夾層底板結(jié)構(gòu)也增強(qiáng)了車廂的負(fù)載能力，可謂一舉多得的好方案。

除此之外，自卸車車廂在設(shè)計上還有其他細(xì)節(jié)值得注意。

首先，嚴(yán)格控制余熱，避免出現(xiàn)火災(zāi)等事故。因此要安裝自動滅火系統(tǒng)，以做到有備無患。

其次，底盤余熱除尾氣之外，還有更給力的解決方案——在車廂內(nèi)加裝推板式助推裝置，同樣能夠?qū)⒄尺B的殘渣剩土清理干凈。當(dāng)然，在底板上加裝耐磨不粘的新材料襯板也會有立竿見影之效。

最后，巧妙設(shè)計底板底盤系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，還可以實現(xiàn)舉“3面翻”的自卸功能。

2.2 3 面翻自卸車

在人多地少的歐洲街頭、在城市空間狹窄地帶的作業(yè)現(xiàn)場，1個車廂3面翻的自卸車隨處可見，曼恩、福特、沃爾沃等知名企業(yè)曾一度將其作為自卸車的代表車型推而廣之。

集左傾、右傾、后翻功能于一體的3面翻自卸車，由翻轉(zhuǎn)絞軸機(jī)構(gòu)、車廂聯(lián)動機(jī)構(gòu)、油缸舉升裝置、安全限位裝置及電子控制裝置等5大功能模塊組成。

翻轉(zhuǎn)絞軸機(jī)構(gòu)由4組球面鎖銷組成。球面鎖銷焊接在車廂底板的4個對角位置，與之對應(yīng)的4個球面鎖座則固定在底盤大梁上。4組球面鎖銷的離合裝置在電子控制裝置操縱下兩兩組合，分別組成了左、右、后3個方向的翻轉(zhuǎn)絞軸機(jī)構(gòu)。安全限位裝置是為了防止車輛在車廂翻轉(zhuǎn)過程中失控翻車而設(shè)置的——輕型車的安全限位裝置可以是1根鋼絲繩，而重型車的安全限位裝置會相對復(fù)雜一些。

要實現(xiàn)3面翻功能，舉升油缸必須滿足4個安裝條件：一是采用單只油缸，而且必須是安裝尺寸短而工作行程長的套筒式多級油缸；二是布置在車廂腹部，在中部崛起；三是上下兩端均用萬向球頭分別與車廂底板及底盤大梁連接；四是舉升油缸升降、球面鎖銷啟閉及對應(yīng)的左右后門板的開關(guān)聯(lián)動，應(yīng)該在電子控制裝置統(tǒng)一控制下，按照設(shè)計的程序同步動作。這4方面的安裝條件使車廂外形尺寸和載質(zhì)量受到了限制，對于想要超載超限運輸?shù)能囍鱽碚f，這種車廂可望而不可即。

但隨著車廂底板技術(shù)的逐步普及，國內(nèi)的超載情況有所緩解，城鎮(zhèn)化建設(shè)更是方興未艾，靈活機(jī)動的3面翻自卸車遲早會有一席之地。

2.3 因“底”制宜，非常規(guī)卸貨方式

雖然3面翻自卸車離我們還有段距離，但非常規(guī)卸貨方式的自卸車已經(jīng)在許多地區(qū)初露端倪。目前，非常規(guī)卸貨方式有卷簾式滾筒自卸車和擠壓式推板自卸車2種基本型式。

滾筒自卸車因為結(jié)構(gòu)復(fù)雜，傳動系統(tǒng)有動力不足的局限性，使其市場推廣過程相當(dāng)吃力；推板自卸車的推板機(jī)構(gòu)相對簡單一些，但應(yīng)用于超長、超高、超載的車廂上時，同樣顯得力不從心。

3 貨運之允

縱覽車廂，車廂的結(jié)構(gòu)特征還必須滿足裝載、配載、卸載的不同貨運業(yè)務(wù)特點，才能使車盡其能，物盡其流，將卸貨靈活性與載貨多樣性相得益彰。

3.1 非公路自卸車：礦斗翹尾

非公路自卸車是傳統(tǒng)自卸車與工程機(jī)械相結(jié)合而產(chǎn)生的新車種。其工作特點為運程短、承載重，常用大型電鏟或液壓鏟進(jìn)行裝載，往返于采掘點和卸礦點。

礦用自卸車車廂簡稱礦斗，一般為全金屬全焊接結(jié)構(gòu)，鏟斗型底板后部翹起，坡度角一般為8°～15°，無后攔板；底板由高強(qiáng)度、高硬度、抗沖擊的優(yōu)質(zhì)鋼板焊接而成，以適應(yīng)非公路惡劣工礦的運輸和工程工地上粗暴的礦料裝載方式，使用壽命一般要求超過10年。

翹尾是礦斗的標(biāo)志性結(jié)構(gòu)。不論是整體式，還是鉸接式，礦用自卸車幾乎全部采用鏟斗型底板，并將其尾部高高翹起。究其原因：貨物大，運距短，裝卸頻繁，翹起的尾部既能代替后門防止礦物撒漏，又便于裝載和卸貨作業(yè)。值得注意的是，在目前霧霾問題日趨嚴(yán)重的情況下，露天采礦產(chǎn)生的粉塵污染飽受詬病，翹尾礦斗的命運也不容樂觀。

3.2 車箱加蓋

3.2.1 渣土車

早期的渣土車經(jīng)常會拋灑建筑廢料等污染物，影響居民生活，污染城市環(huán)境，同時由于渣土車自身重心較高、盲區(qū)較多，由渣土車所引起的交通事故也屢見不鮮，有的地方干脆稱其為泥頭車、“大禍車”以表達(dá)不滿。

渣土車加蓋防止掉渣的同時，對車廂后門啟閉裝置的要求也更加嚴(yán)格：鎖啟機(jī)構(gòu)必須鎖緊可靠，密不露縫，防止渣土從后門遺撒。嚴(yán)格密封形成的阻力與靈活啟閉需要的動力是相互對立的矛盾，為了兼容2種特性，有的渣土車車主直接定制了液壓后門的高端配置。

渣土車的用途是運送沙石等建筑物料的，準(zhǔn)入門檻低，運價之低可想而知。配置液壓驅(qū)動式后門，無疑會增加渣土車運營商的購置成本。

不僅如此，城建、城管、運管等城市執(zhí)法部門還聯(lián)合打出了“凈身出戶”、電子監(jiān)控、衛(wèi)星定位等全方位限行的組合拳，使渣土車運營商的營運成本居高不下。隨著房地產(chǎn)經(jīng)濟(jì)由支柱產(chǎn)業(yè)向基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)的下行變化，渣土車市場增量部分將進(jìn)一步細(xì)分，市場存量的增幅也必將進(jìn)一步收緊。

3.2.2 集裝箱自卸車

渣土車加蓋板、蓋布，在操作系統(tǒng)控制下就會形成1個完整的封閉空間，從而與集裝箱的功能更加接近了。近幾年來，能實現(xiàn)集裝箱內(nèi)散裝貨物自卸的集裝箱自卸車，以較好密封性，充分顯示了散裝貨物集裝化、人工裝卸自卸化的優(yōu)越性。

車廂敞口不離車，貨箱有貨須封口。由此看來，車廂作為自卸車等專用汽車的上裝，還應(yīng)當(dāng)“好馬配好鞍”。否則，就會失去與汽車底盤的聯(lián)動功能或匹配價值。

3.3 一車雙廂

翹尾的礦斗能夠裝運礦物，加蓋的車箱可以轉(zhuǎn)運渣土。表面看來，各取所需，各有所長。殊不知，這種單一的裝貨卸貨方式也有明顯的局限性，比如遇到2種不能混裝的貨物需要同時運輸時，1輛自卸車就必須2次分別作業(yè)，才能完成運輸任務(wù)。在這種情況下，一車雙廂的組合式3面翻自卸車就能派上用場。

一車雙廂3面翻自卸車由前后2個車廂組合而成。前邊的車廂可以通過變換與底盤車架翻轉(zhuǎn)軸心的鉸接點，隨機(jī)選擇向左或向右側(cè)翻，而后邊的車廂可以后翻，所以被稱作組合式3翻車。

根據(jù)運輸市場運輸業(yè)務(wù)特點，組合式3翻車既可以制作成一車雙廂的單機(jī)整車，也可以制作成半掛車等多種形式；單個車廂也可以通過加裝內(nèi)部隔斷形成的獨立空間，裝載單次物流需要同時運送的多種貨物。

當(dāng)然，為了保持車輛的安全平穩(wěn)狀態(tài)，正確的卸貨流程應(yīng)該是先卸完后廂，再卸前廂，避免前廂空載造成車輛重心后移，以至于后卸后廂時出現(xiàn)駕駛室翹頭的危險情況。同時，前廂的后門已無開關(guān)功能，應(yīng)該設(shè)計成封閉門板；而兩側(cè)的懸吊式翻轉(zhuǎn)門因為寬度較長，很容易發(fā)生扭曲變形，所以應(yīng)該有輔助的防松防漏防變形措施加以固定。

貨運之允，以人為本——礦斗渣斗組合斗，側(cè)翻后翻樣樣有；礦斗敞亮無后門，渣斗封閉不留口；一車雙廂3面翻，左右逢源細(xì)分流。然而，自卸車市場的競爭因為買方市場的日益成熟而日趨白熱化，遠(yuǎn)非礦斗、渣斗、組合斗割據(jù)細(xì)分這么簡單。

只需多思考，就可以做得更好。面對汽車產(chǎn)能過剩的大背景和經(jīng)濟(jì)總量微增長的新常態(tài)，自卸車車廂及整車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該深耕細(xì)作，通過外形特點、底細(xì)優(yōu)勢、貨運功能定位、市場賣點推廣等細(xì)節(jié)的點滴突破，讓車廂之相，輛輛閃亮，日日興旺。