鵝頸式集裝箱電源半掛車改裝技術(shù)

羅海松等

摘要：市面上目前所有的集裝箱電源半掛車車身高度大于4200mm，對(duì)一些限高的路障無法通過，縮小了其使用范圍，為了解決該問題，考慮采用鵝頸式半掛車，并使用相關(guān)計(jì)算證明了改裝后平板集裝箱吊裝的可行性與可靠性，將整車高度控制至4200mm以下，使其能通過大部分路障，既拓寬其使用范圍，也提高了社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：鵝頸式 集裝箱 半掛車 路障限高 改裝

中圖分類號(hào)：U469.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）05（c）-0091-04

近幾年，由于我國電力、電信、移動(dòng)、網(wǎng)通的加大建設(shè)與投入需要，1000～1800kW系列大功率電源車正是為這些行業(yè)需求而設(shè)計(jì)的一款帶電應(yīng)急工作車。可用于電力、通信、電信、煤礦、油田的相關(guān)應(yīng)急用電工作，特別對(duì)于突發(fā)事件所產(chǎn)生的應(yīng)急搶險(xiǎn)救援起到非常重要的作用。集裝箱電源半掛車既為牽引車頭、半掛車及集裝箱三位一體，亦可吊裝拆卸分開使用的優(yōu)點(diǎn)被開始重視，但由于市面上集裝箱電源半掛車車身高度一般大于4200mm，對(duì)于一些限高的路障便無法通過，這樣就會(huì)降低了其使用范圍。本文將選用鵝頸式半掛車作為底盤車，從集裝箱改裝后，對(duì)其吊裝受力分析進(jìn)行可行性論證，從而降低整體車身高度，整車就可通過限高4200mm的路障[4]。

1 設(shè)備選型

該改裝技術(shù)是針對(duì)1000-1800kW系列大功率電源車改裝的，因此在本文選用的機(jī)組型號(hào)為卡特彼勒3516B HD，配套ABB中壓柜、PT/CT柜、直流屏柜、并機(jī)并網(wǎng)柜（easYgen-3200系列）、電球差動(dòng)保護(hù)裝置等電器電氣系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)選的設(shè)備，40尺集裝箱才有足夠的空間裝載諸多設(shè)備。

2 整車總體參數(shù)確定

整車總體參數(shù)包括質(zhì)量參數(shù)和尺寸參數(shù)

2.1 質(zhì)量參數(shù)

此次電源車主要設(shè)備如表1。

可求出裝載質(zhì)量

me=m1+m2+m3+m4=26610kg。載重量需要預(yù)留載荷，因此在設(shè)計(jì)半掛車時(shí)，找到了目前市面上額定載荷為32000kg（>26610kg）的牽引車頭，其整備質(zhì)量（m0）為8000kg。可求出總質(zhì)量ma=me+ m0=34610kg。

2.2 尺寸參數(shù)

2.2.1 外廓尺寸

目前選取一款市面上的40尺集裝箱的運(yùn)輸半掛車，其外形尺寸為12200mm×2550mm×hbmm，其長(zhǎng)度和寬度均能滿足目前要求，高度為了限制其總高h(yuǎn)a<4200mm，所以hb

2.2.2 軸荷分配

在已知半掛車的裝載質(zhì)量和初估半掛車各部件的整備質(zhì)量后，就可對(duì)半掛車的軸荷分配進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)軸荷計(jì)算出來后，首先校核牽引銷處載荷是否符合牽引車鞍座允許載荷，然后校核輪軸載荷是否超載。若不能滿足要求，則應(yīng)調(diào)整軸距，即牽銷軸至半掛車輪軸重心的距離，直到滿足要求為止（圖1）。

3 集裝箱改裝

目前市面上的鵝頸式集裝箱，并不滿足現(xiàn)要求，所以選取40尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱進(jìn)行改裝，結(jié)合已選好的半掛車型號(hào)，且為了滿足整車高度低于4200mm，集裝箱鵝頸部位高度落差值可確定為340mm，對(duì)于原集裝箱整體強(qiáng)度破壞，需要重新驗(yàn)證集裝箱整體強(qiáng)度；且對(duì)于設(shè)計(jì)所需開的進(jìn)排風(fēng)窗口、檢修門、操作門等改裝，相應(yīng)加焊骨架均需加強(qiáng)，保證強(qiáng)度不弱于原先強(qiáng)度。

3.1 質(zhì)心確定

根據(jù)表2與表3，可推算出滿載設(shè)備的集裝箱質(zhì)心位置（圖2）

經(jīng)設(shè)計(jì)布置與調(diào)整，目前集裝箱裝載重量26260kg，小于40尺集裝箱理論載重量30480kg，重心位置基本位于裝箱中心位置偏后577mm，偏左10mm，達(dá)到集裝箱專用吊具對(duì)吊裝的要求。

3.2 鵝頸部分的改裝

現(xiàn)改裝方案，由于已破壞原集裝箱整體性，結(jié)合設(shè)計(jì)需求，得出鵝頸改裝的位置是位于距離集裝箱前端4100mm，離地高度340mm的位置，需要得出彎矩與剪力作為分析驗(yàn)證，經(jīng)過討論，參考半掛車大梁設(shè)計(jì)，Z字形構(gòu)件制作成改樣式（圖3、圖4）。

3.2.1 彎矩計(jì)算

把集裝箱內(nèi)部物體視為質(zhì)點(diǎn)進(jìn)行分析。

受力分析（見圖5）：F1+F2=（m1+m）g；對(duì)A點(diǎn)，取矩：m1×g×L（A-C）+mg×L（A-D）-F2×L（A-B）=0，F(xiàn)2=141374N，F(xiàn)1=124726N

彎矩圖：

由圖6可得出，D點(diǎn)彎矩最大。

3.2.2 剪力分析

其中：P1= g×（808kg+ 126kg+ 204kg+ 100kg） =12380N（電纜盤+ PT并網(wǎng)柜+fasv柜+直流屏柜+電瓶）P2=g×2000kg=20000N（油箱） P3=g×17632kg=176320N（柴油發(fā)電機(jī)組），可得出下圖。

由圖8可知，e點(diǎn)剪切力近似值Fe=F1-P1-P2≈124726-20000-10000=94726N

3.2.3 工字鋼選型

根據(jù)（圖6、圖8），e點(diǎn)為集裝箱Z字形構(gòu)件末端，且為焊接點(diǎn)，是整個(gè)Z字形構(gòu)件改裝最脆弱部位；根據(jù)（圖3、圖4），可知鵝頸部分的改裝，是中間和兩側(cè)四根縱梁為受力梁，其他橫向槽鋼僅僅作為連接穩(wěn)固作用。單個(gè)受力梁e點(diǎn)處剪切力（F3）：F3=Fe/4=23681.5N，單個(gè)受力梁e點(diǎn)處彎矩（M3），M3={F1×Ae-P1（jk/2+ke）-P2（hi/2+ie）}/4=147752.138 N*m；其中Ae=5352mm JK=1435mm ke=3167mm hi=1394mm ie=1187mm

應(yīng)切力沿腹板高度方向也是呈二次拋物線規(guī)律變化（圖9），最大應(yīng)切力在中性軸上，其值為：；式中：d：腹板的寬度，：中性軸一側(cè)的截面面積對(duì)中性軸的靜矩，：橫截面上的剪力，：整個(gè)橫截面對(duì)中性軸x的慣性矩。Q235許用彎曲應(yīng)力=160MPa，許用切應(yīng)力=100MPa[1]，，查閱工字鋼鋼表格，選取36C工字鋼，；>。校核切應(yīng)力強(qiáng)度，自型鋼表查得：。可得，在選用36C工字鋼時(shí)，彎矩與剪力均符合要求。

4 結(jié)語

該文對(duì)鵝頸式集裝箱電源半掛車改裝技術(shù)問題進(jìn)行了研究，對(duì)軸荷分配與集裝箱吊裝兩者結(jié)合，通過理論計(jì)算與調(diào)整，即可可滿足半掛車安全行駛的要求；又可滿足專業(yè)集裝箱吊裝工具吊裝要求；改裝好的鵝頸式集裝箱電源半掛車，不僅具有傳統(tǒng)移動(dòng)式電站的優(yōu)點(diǎn)，而且行駛通過性高于同功率傳統(tǒng)移動(dòng)式電站，能創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2] 北京科技大學(xué)，東北大學(xué).工程力學(xué) 材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2008.

[3] 喬維高，田澤文，管群生.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.

[4] GB 1589-2004.道路車輛外輪廓尺寸，軸荷及質(zhì)量限值[S].