一種半掛液罐車副車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

劉標永，陳燦宣，滕炫龍

（中國重汽集團柳州運力專用汽車有限公司，廣西 柳州545112）

0 引言

在當前制造業(yè)發(fā)展形勢越來越嚴峻的背景下，給傳統(tǒng)專用汽車行業(yè)帶來了諸多挑戰(zhàn)，需要設(shè)計結(jié)構(gòu)更輕量化、優(yōu)質(zhì)化、高效化。半掛液罐車作為專用汽車行業(yè)的重要組成部分，在液類貨物運輸行業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。本文將在目前半掛液罐車副車架結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作進一步的優(yōu)化改進，設(shè)計出一種更合理的副車架結(jié)構(gòu)，能滿足于不同車軸懸掛配置的需求，一定程度上提升整車的生產(chǎn)效率和競爭優(yōu)勢。

1 問題的提出

伴隨社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，半掛液罐車在市場上發(fā)揮著越來越重要的作用，得到日趨廣泛的應(yīng)用。而副車架組件作為半掛液罐車的重要部件，它與罐體支座總成通過螺栓聯(lián)接，起到支承、承重、緩沖的作用。在實際生產(chǎn)制造中，副車架總成受限于車軸懸掛選配的差異，對管路布置部分的裝配工作有一定的難度，嚴重影響半掛液罐車副車架總成的組裝質(zhì)量及效率。

在當前國內(nèi)運行的市場上，現(xiàn)有半掛液罐車副車架為一體焊接（圖1）或高縱梁穿管結(jié)構(gòu)形式（圖2、圖3），該類副車架對尾部管道布置限制性大；高度較高，整車重心因此也受影響，車輛在轉(zhuǎn)彎時發(fā)生較大的重量轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生的較大的合力-分力，即降低了穩(wěn)定性[1-2]。因此，此類半掛液罐車存在尾部管道布置難、整車重心高、自重大等一系列問題。一體焊接式副車架生產(chǎn)過程只能按序進行，不便分開作業(yè)，后期維修不易，以致整車制造周期長，無法高效地實現(xiàn)各分支總成作業(yè)[3]。高縱梁穿管式副車架則受限于車軸懸掛配置的差異，現(xiàn)場裝配中只能按類設(shè)計，無法實現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的通用性。在此背景下，優(yōu)化半掛液罐車副車架結(jié)構(gòu)，解決管路布置的受限、整車重心較高等問題，提升整車生產(chǎn)效率和實現(xiàn)結(jié)構(gòu)組件的通用性，設(shè)計一種更優(yōu)化、高質(zhì)、精益的副車架結(jié)構(gòu)顯得尤為重要。

圖1 一體焊接式副車架結(jié)構(gòu)

圖2 高縱梁式副車架結(jié)構(gòu)（俯視圖）

圖3 高縱梁式副車架結(jié)構(gòu)（左視圖）

2 分析與改進

針對目前半掛液罐車副車架結(jié)構(gòu)尾部管路布置難、整車重心高、自重大等一系列問題，尋求一種更合理的設(shè)計方案。經(jīng)過多次對現(xiàn)場裝配工況的對比分析，最終選定一種可靠的技術(shù)方案，將優(yōu)化方向確定于副車架內(nèi)部結(jié)構(gòu)上，設(shè)計就尾部管路布置的橫梁組件并降低車架縱梁，以此解決尾部管道布置受限、整車重心高等問題，也提升了整車裝配的生產(chǎn)效率，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)件通用性目的。

為了解決上述問題，改進后的技術(shù)方案采用弧形副車架結(jié)構(gòu)，該半掛液罐車優(yōu)化后的副車架結(jié)構(gòu)包括安裝于車軸懸掛座上的車軸懸掛、左右縱梁和懸掛橫梁及懸掛橫梁加強板等（圖6）。所述懸掛橫梁是頂面為弧形面的弧形懸掛橫梁，車軸懸掛座則分別焊接于左縱梁和右縱梁底部；所述弧形懸掛橫梁焊接在車軸懸掛座上將左右的所述車軸懸掛座連接，在弧形懸掛橫梁兩端分別通過弧形懸掛橫梁連接板與左縱梁和右縱梁連接。其中，所述弧形懸掛橫梁連接板頂面設(shè)置為與弧形懸掛橫梁頂端弧度相同的弧形面，底部開設(shè)有用于與所述弧形懸掛橫梁焊接的連接孔。為保證副車架整體的結(jié)構(gòu)剛性和強度，在弧形懸掛橫梁連接板左右兩側(cè)通過三角筋焊接在左縱梁和右縱梁上，在弧形懸掛橫梁的頂部焊接有懸掛橫梁加強板。通過對比分析副車架結(jié)構(gòu)可知，整車高度H（見圖4）會隨著副車架高度H2的降低而降低，進而可降低整車中心。但在一體焊接式（圖1）和高縱梁穿管式副車架（圖2）中，卸油管放置位置需橫穿車架橫梁，無法降低車架高度，即無法降低現(xiàn)有技術(shù)縱梁及橫梁高度HA1來降低現(xiàn)有技術(shù)副車架高度HA。而在弧形副車架中（圖5和圖6），卸油管可直接放置于懸掛橫梁弧形處，從而可降低了車架高度，即本技術(shù)方案縱梁及橫梁高度HB1比現(xiàn)有技術(shù)縱梁及橫梁高度HA1低，從而降低本發(fā)明副車架高度HB，最終降低了整車高度，進而降低了整車重心，解決了液罐車尾部分倉管路布置的問題，提高了車輛行駛的安全系數(shù)，達到了整車輕量化的效果。

圖4 整車和副車架高度示意圖

圖5 弧形副車架結(jié)構(gòu)（左視圖）

圖6 弧形副車架結(jié)

為實現(xiàn)尾部管路布置簡易化，提升生產(chǎn)效率，達到結(jié)構(gòu)件通用性目的，對傳統(tǒng)副車架結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，優(yōu)化后采用弧形副車架結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)沿用分體式[3]，即將弧形副車架與罐體支座采用以螺栓作剛性連接，以此提高車身的整體剛度，同時提高懸掛架鉸接點的位置精度，保證行車操縱的穩(wěn)定性和安全性。

3 優(yōu)化設(shè)計的實際驗證

在對副車架結(jié)構(gòu)擬定優(yōu)化設(shè)計方案后，通過對副車架實際裝配現(xiàn)場批量次的工藝跟蹤，收到了較為理想的預(yù)期效果。選用優(yōu)化副車架結(jié)構(gòu)后，可在現(xiàn)場靈活作業(yè)，使副車架結(jié)構(gòu)的焊裝更為簡便，有效提升整體裝配效率。也因為弧形副車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)，既能滿足于罐體管路合理布置，也能使副車架整體重心更低的基礎(chǔ)上更趨輕量化。因此，該副車架結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計在實際生產(chǎn)中得到有效驗證，解決了上述一系列受限問題，可應(yīng)用于不同車軸懸掛配置的需求，一定程度上提升整車的生產(chǎn)效率和競爭優(yōu)勢。與傳統(tǒng)副車架結(jié)構(gòu)的對比分析，如表1所列。

表1 副車架結(jié)構(gòu)對比分析表

4 結(jié)語

采用弧形懸掛橫梁結(jié)構(gòu)組裝成的新型副車架結(jié)構(gòu)，能靈活應(yīng)對罐體尾部管路的布置及分倉，盡可能地降低車架縱梁高度，通過降低副車架縱梁結(jié)構(gòu)的同時也降低了整車高度，進而降低了整車重心，即提高了車輛在急轉(zhuǎn)彎及顛簸路面行駛過程的安全系數(shù)，相比于高縱梁穿管結(jié)構(gòu)用料更少、重量更輕，更能符合現(xiàn)階段整車輕量化的發(fā)展趨勢。