基于材料和結(jié)構(gòu)的輕量化自卸車貨廂設(shè)計(jì)

元 博

（陜西通力專用汽車有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 722405）

基于材料和結(jié)構(gòu)的輕量化自卸車貨廂設(shè)計(jì)

元 博

（陜西通力專用汽車有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 722405）

工程自卸車作為工程建設(shè)的重要物料運(yùn)輸工具，一直扮演著重要的角色。為了適應(yīng)多種運(yùn)輸工況的要求，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是增大貨廂的板料厚度，加強(qiáng)相關(guān)結(jié)構(gòu)，因此貨廂自重越來越大，導(dǎo)致整車采購成本和運(yùn)輸成本升高，企業(yè)和用戶的利潤空間縮小。本文從材料和結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，在自卸車貨廂設(shè)計(jì)中使用新材料和新結(jié)構(gòu)，在滿足使用功能的前提下，貨廂重量得到了有效降低，提高了整車載質(zhì)量利用系數(shù)，降低用戶使用成本。

輕量化；自卸車；貨廂；材料；結(jié)構(gòu)

CLC NO.:U469.4Document Code:AArticle ID:1671-7988(2015)07-62-02

引言

我國目前使用的傳統(tǒng)工程自卸車，貨廂自重大，重心高，但因其能滿足超載等復(fù)雜工況的要求，目前仍有市場。但隨著采購和運(yùn)輸成本的升高，在性能要求、貨廂自重和成本三者之間需找到最大“公約數(shù)”，在滿足使用性能的前提下，盡可能降低自重和成本，提升用戶的綜合使用效益。

1、傳統(tǒng)工程自卸車貨廂概述

傳統(tǒng)工程自卸車貨廂外觀為長方體，由前板、后板、側(cè)板、底板組成，如圖1所示。為了防止貨物裝載時(shí)對(duì)駕駛室造成損壞，前板高出車箱貨物平面，并裝有防護(hù)擋板。車箱底部因承受沖擊力較大，所以焊有橫梁和縱梁來獲得更好的強(qiáng)度。前板、后板、側(cè)板上都分布著加強(qiáng)筋，前板和側(cè)板與底板焊接，后板通過鉸接機(jī)構(gòu)與側(cè)板連接，以此實(shí)現(xiàn)裝卸時(shí)后板的開閉。[1]

貨廂主要功能部件選用使用材料為Q235鋼板，其中料厚為底12邊10筋6。其中材料屬性見表1。

表1 傳統(tǒng)車箱材料屬性

2、新材料和新結(jié)構(gòu)自卸車貨廂

影響貨廂使用性能的主要因素是強(qiáng)度和剛度，其中強(qiáng)度主要由材料本身性質(zhì)決定，剛度由結(jié)構(gòu)決定。筆者通過材料和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提出一種綜合解決方案。

2.1 材料選擇

主要功能部件選用S700MC高強(qiáng)鋼，機(jī)械性能優(yōu)越。其余部件選用Q235、Q345、ZG350鋼,其中料厚為底8邊6。在滿足功能的前提下、有效控制了成本。其中材料屬性見表2。

表2 新方案車箱材料屬性

其中

可以看出Q235厚度是S700MC厚度的1.72倍。

2.2 結(jié)構(gòu)選擇

新方案主要從前板、側(cè)板、底板和后板四個(gè)方面及底板與側(cè)板焊接連接型式做了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

前板通過減重孔、縱橫梁等截面設(shè)計(jì)及上下部分材料差異化拼接，實(shí)現(xiàn)了等強(qiáng)度和輕量化設(shè)計(jì)；后板通過整體壓型替代縱橫加強(qiáng)筋；側(cè)板通過整體壓型設(shè)計(jì)，提高自身強(qiáng)度，從而簡化總成筋梁，降低總成重量，壓型結(jié)構(gòu)與筋梁焊接結(jié)構(gòu)相比，相當(dāng)于減去封閉鈑金一側(cè)壁，減少材料用量，減輕重量；底板通過縱向壓型，簡化底板零件，底板與側(cè)板相互扣合設(shè)計(jì)，加上壓型使底構(gòu)成6道縱梁，提高總成強(qiáng)度和剛度，實(shí)現(xiàn)無底梁式設(shè)計(jì)。

2.3 達(dá)到的效果

在同等性能前提下，以6800X2300X1200貨廂為例，傳統(tǒng)貨廂（D12B10普鋼）與新方案貨廂（D8B6高強(qiáng)鋼）對(duì)比，總重量減輕2872kg，總成本降低4921.86元。

表3 傳統(tǒng)貨廂與新方案貨廂對(duì)比

底架無底梁式新結(jié)構(gòu)，側(cè)板整體壓型結(jié)構(gòu)，簡化了零部件種類、數(shù)量，極大的 降低了產(chǎn)品自重并減少了焊縫數(shù)量，提高了勞動(dòng)效率。底架中部下沉，側(cè)板壓型使貨廂內(nèi)部截面變化，可有效增加貨廂容積。

制造方面:大量壓型結(jié)構(gòu)替代焊接結(jié)構(gòu)，在提高零部件自身強(qiáng)度的同時(shí)簡化了加工工序，將降低焊接缺陷出現(xiàn)的機(jī)率，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并一定程度上改善了工人工作環(huán)境。

3、輕量化貨廂實(shí)際工況驗(yàn)證

根據(jù)新方案設(shè)計(jì)的貨廂，通過裝載土方、砂石及建筑垃圾，開展實(shí)地工況驗(yàn)證，貨廂的性能完全滿足工程自卸車對(duì)貨廂性能、功能的要求。部分驗(yàn)證現(xiàn)場照片參見圖3。

4、結(jié)論

通過采用高強(qiáng)鋼和改變箱板結(jié)構(gòu)有效降低貨廂自身重量，節(jié)約了成本，通過真實(shí)工況的驗(yàn)證，貨廂完全滿足使用要求，該結(jié)構(gòu)已申請(qǐng)專利，并在工程自卸車及渣土車上已推廣應(yīng)用。

[1] 喬維高，專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M]..北京:北京大學(xué)出版社，2010.

[2] GB/T 700-2006 碳素結(jié)構(gòu)鋼[S].

[3] Q/BQB311-2007 冷成型用高屈服強(qiáng)度熱連軋鋼板及鋼帶[S].

Design Of Lightweight Dump Truck Compartment Based on Material and Structure

Yuan Bo
（Shaanxi Special Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Baoji 722405）

As an important material transport for the engineering construction ,Engineering dump truck always plays an important role.In order to adapt to a variety of transport conditions, traditional design mainly increases the sheet thickness of the dump truck compartments and strengthens the related structures, so the dump truck compartment self-respect is more and more heavy that results cost being higher in vehicle procurement and transport,enterprise and the user's profit space being narrow .In this paper,from the angle of material and structure of the dump truck compartment in the design of new materials and new structure,to meet the use function under the premise,the compartment weight can be reduced effectively,improve the quality of the vehicle load coefficient of utilization,reduce the use cost of the user.

lightweight; dump truck; compartment; material; structure

U469.4

A

1671-7988(2015)07-62-02

元博，助理工程師，就職于陜西通力專用汽車有限責(zé)任公司，研究方向?yàn)槠囋O(shè)計(jì)。