集装箱运输半挂车（共5篇）
集装箱运输半挂车 篇1
1 前言
随着国民经济的高速发展及公路运输的高速化,越来越多的散装货物需要专用的集装箱半挂车来运输。集装箱挂车对我国的公路运输发展起着至关重要的作用。
为此,根据在产的20、30、40、48、53英尺标准集装箱运输半挂车车型,自主研发了一条涵盖直梁及高低梁鹅颈式并用的集装箱运输半挂车生产线(以下简称“集卡线”),在国内专用车行业属于首创。集装箱运输半挂车属于集装箱托运货物运输车辆,在交通运输过程中,货物不易发生泄露,为城乡公路提供一个整洁、畅通、无污染的运输环境,随着国家对环保治理力度的加强,集卡线迎合国家政策方针,属于环保车生产线。
2 集装箱运输半挂车产品特点
集装箱运输半挂车按其车架型式分为直梁式(图1)和高低梁鹅颈式(图2),鹅颈式集装箱半挂车主要用于运输底前下部设有沟槽的集装箱,以降低集装箱的装载高度,直梁式集装箱运输半挂车按其结构特点又可分为平板式和骨架式。
集装箱运输半挂车专门用于各种集装箱的运输,产品特点如下。
a.可长期反复使用,具有足够的强度。
b.使用集装箱转运货物,可直接在发货仓库装货,运到收货仓库卸货。
c.可以进行快速装卸,并可从一种运输工具直接方便地换装到另一种运输工具。
d.便于货物装满及卸空,满足客户的个性需求。根据客户需要工装保证,质量稳定,性能可靠。
集装箱运输半挂车分为直梁式和鹅颈式,纵梁为“工”字钢,采用高强度优质钢板T610经过等离子切割、自动埋弧焊、喷丸打砂处理等多道工序精心制作而成,设计合理,性能可靠,高度为280~550 mm,便于运输标准集装箱。纵梁和整体贯穿式横梁组焊而成的空间框架结构,能均衡车架的强度、刚度、韧性,且承载能力强,不发生永久变形。
悬架系统采用BPW、富华等国内知名品牌车轴,可满足不同客户需求。新型的悬架系统强度高、耐冲击性强;各轴轴载平衡,系统拉杆角度设计合理,在运行频繁的颠簸过程中,减少轮轴与地面的摩擦滑移距离,有效降低轮胎磨损,同时可调拉杆、可调整轴距,有效避免轮胎的偏磨啃胎现象。
制动系统采用双管路制动系统,配备进口继动阀气压式驻车制动系统及ABS。
所有车辆均经过打磨、喷丸、清理、喷涂、烘干等15道工序,确保产品质量。集装箱运输半挂车部分结构设计见图3。
3 集卡线工装结构设计及效益分析
集卡线工装见图4。
本集卡线工装主要适用于20、30、40(图5)、48(图6)、53英尺集卡车,完全覆盖基本集卡车型。本集卡线共有13个工位,即上具、下具、车架附件、缓冲工位、平面翻转焊、立面翻转焊、校正、附件(后防护)清理、附件(铺底、挡泥板)上装、缓冲工位、喷丸打砂、工具箱、侧防护、支腿安装、整理(整车清理油污、焊渣、抛光干净,所有紧固件安装紧固到位)工位。
上具工位使用锁头及前后横梁定位工装,主要为车架大梁、前后横梁、锁头支撑板、横撑、斜撑、工具箱固定角铁、主横梁固定点焊,全车平焊。上具工位工装见图7。
1.端部纵梁 2.底板 3.后横梁支撑梁 4.垫板Ⅱ 5.定位销座 6.压紧装置 7.垫铁总成 8.活动锁头支撑梁 9.顶出机构 10.活动定位销座 11.活动锁头定位板 12.中间锁头支撑梁 13.定位销轴(Φ98孔)14.主支撑梁Ⅰ 15.纵梁总成Ⅰ 16.纵梁总成Ⅱ 17.前端锁头支撑梁 18.定位销轴(Φ58孔) 19.48英尺前端锁头支撑梁 20.48英尺前横梁支撑梁 21.主支撑梁Ⅱ
40英尺集装箱运输半挂车常用的后横梁锁扣中心至后锁头支撑板中心为L,后平台尺寸L为可变尺寸,L常用的四种尺寸分别为3 023 mm、2 453 mm、2 323 mm、2 153 mm。在上具工位中,活动定位销座在活动锁头定位板的定位槽中自由滑动,依靠在活动锁头定位板相应销孔位置插入定位销来保证后平台尺寸L即可定位锁头支撑板中心位置。
利用汽缸顶出机构起升高度不同,从而使滚道产生高度差,可以实现直梁式与高低梁鹅颈式结构车架并线转运生产。
下具工位使用支架及牵引销板定位工装,下具工位主要工序为支架上装、边梁、支架加固板、牵引销板、支腿固定盒、副翼板加固板等所有平焊缝焊接完成。下具工位工装见图8。
1.平台支撑梁 2.汽缸底座 3.脚架式汽缸 4.平台板Ⅰ 5.挡块6.垫块Ⅰ 7.前挡块 8.端部纵梁 9.底板 10.后横梁支撑梁 11.垫板Ⅱ 12.定位销座 13.压紧装置 14.垫块总成 15.平台Ⅱ 16.主支撑梁Ⅰ 17.纵梁总成 18.纵梁总成Ⅱ 19.前端锁头支撑梁 20.定位销轴(Φ58 孔) 21.48 英尺前端锁头支撑梁 22.48 英尺前横梁支撑梁 23.主支撑梁Ⅱ
牵引销及牵引板焊接变形控制要求为牵引板面只允许下凹,不能上拱,最大下凹量不能超过2 mm。支架间的距离以两支架中心线距离为准,其距离不超过图纸标注尺寸±1.5 mm;第一中支架的定位由通过平衡梁销孔的芯轴进行,芯轴中心刻度线与车架中心线对零,两端到牵引销中心距离差不大于3 mm;第二中支架通过第一中支架进行定位;左边支架与右边对应支架相比超前或缩后的距离不能大于1.5 mm;所有支架放置在纵梁底面上不能有翘起或倾斜的现象[1];各支架的位置调校完毕后先夹紧或点焊固定,再次校核准确后按图纸要求进行施焊,焊缝要求均匀饱满,光滑平整,无焊接缺陷等;支架加强板的厚度不小于5 mm。
附件工位工装使用附件定位平台,附件工位主要工序为侧防护网固定板安装、腰灯支架安装、储气筒支架、挡泥板支架、尾灯支架、后保险杠总成安装。附件工位工装见图9。
1.端部纵梁 2.底板 3.后横梁支撑梁 4.垫板Ⅱ 5.定位销座6.压紧装置 7.垫铁总成 8.主支撑梁Ⅰ 9.纵梁总成Ⅰ 10.纵梁总成Ⅱ 11.前端锁头支撑梁 12.定位销轴(Φ58孔) 13.48英尺前端锁头支撑梁 14.48英尺前横梁支撑梁 15.主支撑梁Ⅱ
上具、下具、车架附件工位需要做三个专用定位组对焊接工装。
平面翻转焊和立面左右侧翻转焊(图10)使用链条翻转机辅助翻转完成焊接。在车架整体焊接过程中,立焊、仰焊全部变为平面焊接,减少了焊接缺陷的产生,焊缝质量得到保证,提高车架整体使用性能。
该工装投入使用后,产品质量及生产效率大大提高,能实现整线无行车转运,生产效率高,劳动强度低,突出优势整线无行车转运,从而保证了各类挂车在主线上的等节拍运转。
车架左右侧翻焊接能实现所有焊缝在平面焊接 ,减少了焊 接缺陷的 产生 ,确保了产 品质量,为实现多种车型的共线生产,高低梁和直梁集卡车并用,集卡线生产工艺极大提高了集装箱运输半挂车的产能和质量,保证了各类集装箱运输半挂车型在主线生产的通畅性。
在整个生产流程中,车架使用滚轮和轨道进行各工序间的转运(图11),避免行吊在工件上的使用,节省了行吊的使用时间,降低劳动强度,提高了工作效率,保证安全使用。
4 结束语
通过合理的工艺布局,有力的工装保证,极大地提高了生产效率及产品质量,提高了生产工艺水平,将流水线快节奏的生产方式嫁接到集装箱运输半挂车生产过程中,实现现场定员、定岗、定任务、模式化作业,实行目视化管理,给企业利益最大化创造提供一个全新模式。
该集卡线减轻了劳动强度,减少了人员,提升了产能,每天按单班产能10台车创利润5万元计算,一年创纯利润约为1 500万,经济价值和社会效益较为显著。其生产工艺及工装结构设计也为专用车行业提供了一定的参考借鉴之处。
参考文献
[1]深圳中集专用车技术部.日本集装箱运输半挂车通用技术条件[S].深圳:深圳中集专用车技术标准,20060108:6
集装箱运输半挂车 篇2
一、行车前，必须检查拖挂装置，制动气管及电缆接头等，应连接良好、可靠。
二、起动后，必须认真检查汽车各部。特别是制动器、制动空气压力、转向机构、仪表、灯光、喇叭、刮水器、后视镜等部件。确认无误后，待水温升到40℃以上时，方可开车。禁止驾驶性能不良的运输机械出场。
三、运输超限物件时，须向交通管理部门办理通行手续，在规定时间按规定路线行驶。超限部分白天应插红旗，夜晚应挂红灯，超高物体应有专人照管，并应配电工，随带工具保护途中输电线路，保证通行安全。
四、雨、雪、霜冻天气装卸车时，应采取防滑措施
五、行驶中，应经常观察各仪表、指示器、警报灯的工作状态。发现显示不正常时，应立即停车，及时查找原因。禁止在车辆不正常状态下未经处理强行驾驶。
六、上下坡道时，均应提前换低速档，避免中途换档和紧急制动。严禁下坡脱档滑行。
七、在长大下坡路段行驶时，禁止将发动机熄火或将变速杆置于空档。设有发动机排气制动装置的车辆，应使用排气制动。上下陡坡时，应预先换入低速挡。不准在陡坡上换档。
八、涉水行驶前，必须确认水底路面安全无误。不准强行涉水。
九、涉水行驶后，应低速使用手、脚制动器数次，以使摩擦片干燥，确保行车安全。
十、在途中临时处理的故障，回场后必须进行正式的修理。
十一、重车停放过夜时，应将平板支起，减轻轮胎承压。
集装箱运输半挂车 篇3
1 车辆参数化设计
通过C++语言中的公式计算系统简单明确新型车辆的各类设计参数, 利用双层龙骨式车辆底架设计模式确定初期车辆的车身结构, 其总长10.5米, 额定载荷23吨, 运输量为65立方米。车辆底架运用双龙骨模式, 为小横截面方形材料组合焊接。因其材料抗弯强度与抗扭强度不足, 但承载沿着杆轴向力水平较高, 所以利用科学的设计方案, 能够确保运输半挂车在运输阶段形成的弯向和扭力都转变成车辆的杆轴向力。则仅仅确保焊接管材本身的高强度, 车身结构的刚度肯定可以符合车辆使用标准规定。
设计车辆未利用原有的工型或者槽型的纵横梁设计, 利用了全承载设计。此举当承载水平恒定的前提下, 能够使运输半挂车自身重量减少大约百分之三十五。车辆底架中间安装双独立贯通运输仓, 容积7.54立方米, 一方面提升了总车的运输量, 另一方面减少了运输满载阶段总车的质量中心高。相关资料显示, 车自身重量减少1顿, 能够减少油量损耗6%~7%, 所以, 该设计不仅减少车辆自身重量, 还提升了车辆运输量, 进而使整体运输花费明显降低。
2 车辆材料选择
车辆车身结构杆件以小横截面矩形管材为主要材料, 其通常具备:30毫米×60毫米×3毫米, 30毫米×50毫米×3毫米, 规格30毫米×30毫米×2毫米、30毫米×20毫米×2毫米。其运用20#碳素结构钢作为杆件原料, 性能参变量为, 密度:7800千克/立方米, 流动极限:240兆帕, 破坏应力:410兆帕, 横向变形系数:0.31, 弹性模量:2.07×105兆帕。利通过有限元分析软件制定其车身结构模型, 且进行合理的简化, 得到杆件数目645个。
通过工况法针对有限元车身结构模型实行静力学研究, 研究结论显示, 弯曲工况最高应力195兆帕, 发生为底架首个独立运输舱前立柱部位, 弯扭工况最高应力218兆帕, 发生为底架独立运输舱旁中间立柱部位。因此, 选取的原料符合车身结构强度标准。
3 新型物流专用运输半挂车设计方案
3.1 设计方案1
因车辆底架运输舱容量需充足, 往往把车辆底架龙骨构设计为箱型构造, 可从结构力学不难看出, 箱型构造不能的抗弯水平较低, 如果需转化受力状况, 其中便捷合理的方式是于箱型构造两旁安装斜撑构造。通过计算得到, 箱型构造双侧安装斜撑构造之后, 车身结构的抗弯刚度增加了21.75%, 扭转刚度增加了0.13%, 为车身底架杆总成平均应力减少11.24%。
如果大量提高车身结构扭转刚度, 则于车辆底架纵梁全部箱型构造安装斜撑构造。此举造成车辆龙骨纵梁彼此空间占用, 减少车辆底架运输舱运输量。且车辆底架运输舱容量充足是开发新型运输车的主要标准, 所以, 于箱型构造两旁安装斜撑构造的设计不可优先采用。
3.2 设计方案2
为更好的强化车身构造承载水平, 引入了“脊柱龙骨式”的设计方式, 满足车身结构的科学合理设计。该设计方案将运输半挂车支撑架后与首板簧架前的车辆底架龙骨的纵梁移动至车辆纵向中线位置重合, 进而产生中间单纵梁的车辆底架龙骨构造。于单纵梁的格栅板内安装斜撑构造, 使之前的贯通模式运输舱变成分段模式运输舱。此举不仅对产品装卸无影响, 还可以尽量确保车辆底架运输仓的容量。分析数据可得, 和正三角构造相似, 并具备纵梁支撑结构的斜撑结构进行承荷计算时, 总体刚度能够取得显著提高。
3.3 两类设计方案比较
结构改造之前车辆底架运输舱体积为7.54立方米, 如果基于设计方案1进行, 则车辆底架运输舱整体体积为4.6立方米, 比改进之前车辆底架运输舱容量降低了38.9%, 如果基于设计方案2进行, 则车辆底架运输舱总体容量7.06立方米, 比改进之前车辆底架运输舱容量降低了6.36%。因此, 以尽可能不降低车辆底架运输舱总体容量的基础上, 和只安装斜撑结构的设计方式比较, 运用脊柱龙骨式设计方式更加有效。
相比车身结构改造之前和之后的骨架的抗弯、抗扭工况分析法的计算结论:
1) 改进之后的车辆骨架构件的高应力数目显然低于传统车身结构设计;
2) 以车辆构造构建的高应力和位置方面分析, 尽管车辆改进之后的构件高应力位置和传统结构设计几乎相同, 可应力值通常要小于传统设计方案;
3) 以应力散布的统计学信息可以看出, 两种工况分析中, 不管总体或者局部构件的平均应力, 车辆改进构造相比传统结构都局部不同情况的减少, 特别在弯扭工况分析中, 车辆总体构造的平均应力降低42.36%, 因此改进之后车身结构的总体应力能力获得极大改观。而弯扭工况分析中, 车身结构改善之后的应力均方差和之前结构相比减少38.21%, 反映出车身应力观测变量各个取值之间的差异程度降低, 车辆的应力散布更加均衡, 强度散布更加科学;
4) 车辆自身重量降低是开发物流专用运输半挂车的关键指标, 车身结构自身重量的减少, 一方面可以节省材料、减少制造成本, 另一方面可以提高车辆的动力与减少油耗, 降低了客户收回资金投入的时间。当承载力恒定的状况中, 之前车型设计相比一般厢式半挂车降低自身重量百分之三十五, 车身结构革新之后自身重量还可减少大约70千克。
4 总结
如上述, 不仅在车身强度、应力比、降低自身重量以及车身结构动刚度上, 采用“脊柱龙骨式”设计的物流专用运输半挂车的车身结构和设计方式都要好于传统的设计方式。因此, 这种设计方案应该被更广泛的采用, 以有效提升运输半挂车的运输能力, 并降低运输成本, 进而推动我国社会经济的快速发展。
参考文献
[1]张敏, 王伟.新型物流专用运输半挂车车身结构的优化设计[J].专用汽车, 2013.
[2]王铁, 王伟.申晋宪, 等.农业物流专用运输半挂车车身结构的优化设计[J].中国农机化学报, 2013.
集装箱运输半挂车 篇4
进入21世纪以来, 随着中国市场经济的快速发展, 国民经济生产总值快速提升, 社会各行各业得到了快速发展。在此背景下, 我国专用汽车行业进入发展快车道, 不仅成为我国汽车工业的重要组成部分, 而且参与到国际市场竞争, 在国际专用车行业占据了重要地位。其中厢式车在专用车行业中占据着举足轻重的地位。为了确保其强度和装载性能, 利用常规的理论设计方法无法快速精确地进行整体结构设计。然而受其结构的复杂性、装载货物的多样性, 以及行驶路况的不确定性, 很难给出完美的设计。凭经验的设计, 要么是强度不足, 寿命短;要么笨重, 浪费材料的同时, 增加了客户的运输成本。有限元分析 (FEA, Finite Element Analysis) 的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成, 对每一单元假定一个合适 (较简单的) 近似解, 然后推导求解这个域总的满足条件 (如结构的平衡条件) , 从而得到问题的解。有限元法是一种近似的计算方法, 它以位移法为基础, 将对象离散化, 计算出各个单元的应力和位移。
1 有限元模型的建立
1) 厢式运输半挂车几何模型的建立。厢式运输半挂车的三维模型如图1所示, 其外廓尺寸为:长度14 600mm, 宽度2550 mm, 高度4000 mm;车架外廓尺寸:长度14 600mm, 宽度2550 mm, 高度1300 mm;底架部分用3~1mm不同厚度的钢板焊接而成, 厢体部分由高强度复合板和铝型材铆接而成。厢体与车架部分用高强度螺栓联接而成。
1.底架总成2.前厢板总成3.侧厢板总成4.顶厢板总成5.后门框总成6.悬挂系统总成
2) 厢式运输半挂车材料的选择。整车的车架部分材料为Q345B, 该型号的钢材具有较强的强度和刚度, 而且具有良好的焊接性能, 目前广泛应用于厢式半挂车上。厢体部分采用的多为铝合金材料, 其中型材为铝镁合金5083, 侧板为高强度复合板, 厚度为8 mm。
3) 有限元模型的建立。按照最初的设计, 此车标准载荷33 t, 平均分布在底板上。为建模方便, 忽略某些局部结构上不对整体结构产生强度影响的结构件。车架采用高强度板和铝合金材质, 其材料物理性能如表1所示。
2 有限元分析
考虑两种状态下进行分析并对比。首先省略厢体结构, 分析车架强度和刚度, 再分析带厢体框架结构的位移和应力。
2.1 不带厢体框架的车架位移和应力分析
首先建立不带厢体框架的有限元模型, 并去除不对结构产生影响的部件结构, 这里由于侧护栏、支腿总成、轮胎钢板等不对结构产生影响, 因此省略不予考虑, 如图2所示。
1) 无厢体框架的车架位移分析。由图3可知, 此车架的最大位移量为17.3 mm, 而厢式运输半挂车车架的有效总长为14 500 mm, 所以根据公式可知其许用位移为ymax= (0.002~0.003) ·L。计算可得许用最大位移为ymax=29.0~43.5 mm;而分析所得的最大位移小于此数值, 所以该车架刚度满足设计要求。2) 无厢体框架的车架应力分析。由分析可知:车架材质为Q345, 边梁为铝合金, 最大应力远超过材料的许用应力。可见在不考虑厢体框架的车架其强度是不够的, 无法满足载荷33 t的要求。
2.2 带厢体框架的车架位移和应力分析
厢体采用高强度镀锌钢塑板, 厚度8 mm, 由于没有高强度镀锌钢塑板的材料参数, 分析时采用5 mm和8 mm的Q345代替, 重点关注箱体结构对车架强度和刚度的影响。带框架的有限元模型如图5所示。
1) 带厢体框架的车架位移分析。如图6所示, 当框架采用5 mm的Q345代替, 最大位移 (Max Displacement) 为6.33 mm。当框架采用8 mm的Q345代替, 最大位移 (Max Displacement) 为6.46 mm。许用位移ymax= (0.002~0.003) ·L。
许用最大位移为ymax=29.0~43.5 mm, 而分析所得的最大位移小于此数值, 所以该车架刚度满足设计要求。
2) 带厢体框架的应力分析。如图7所示, 当框架采用5 mm的Q345代替, 最大应力为221 MPa;当框架采用8 mm的Q345代替, 最大应力为228 MPa。
3结语
由上面两种分析结果可知:考虑框架结构后, 车架部分受力分布比较均匀, 无明显应力集中, 最大应力小于材料许用应力230 MPa (Q345, 安全系数取1.5) , 整个厢式运输半挂车满足载荷33 t的设计要求。
参考文献
[1]徐达, 蒋宗贤.专用汽车结构与设计[M].北京:北京理工大学出版社, 1998
[2]濮良贵, 陈定国, 吴立言.机械设计[M].北京:高等教育出版社, 2013.
[3]熊良山.机械制造技术基础[M].武汉:华中科技大学出版社, 2007:10-191.
集装箱运输半挂车 篇5
盛装低温液体的半挂车在运行过程中, 筒体容易上下波动和左右摆动, 加剧磨损, 这就要求用支撑管或其它一些类似作用的固定支撑装置对筒体进行固定。在半挂车启动、刹车、急转弯等情况下, 内筒所受的集中力、惯性力最大, 受力情况很复杂, 有压力、剪力、离心力等。这就对支撑管的强度, 刚度, 稳定性等方面提出了一定的要求。特别是在危险工况下, 即半挂车启动、刹车、急转弯等情况下, 找出其最危险受力截面或受力点, 根据第三强度理论或第四强度理论, 校核其强度是否满足要求, 若不满足, 则必须采取适当措施保证它不失效, 从而避免意外事故的发生。
2 半挂车参数[1] (见表1)
2.1 支撑管有限元模型 (见图1、图2)
内径R1=60mm, 外径R2=90mm, 高度H=98mm, 材料D3848, 密度1.7g/cm3, 拉伸强度350~450MPa, 弯曲强度200MPa, 弯曲弹性模量10000MPa。
2.2 载荷计算及施加[2]
在这里, 只考虑三种典型工作状态下玻璃钢支撑管的受力情况。分别为:静载、启动 (或急刹车) 、急转弯。半挂车静止时, 每一个支撑管受到竖直向下的内筒重力;假设半挂车以2g的加速度紧急刹车时, 此时作用力大部分都是作用在四个支撑的管部上, 同时支撑管还要承受垂直于横截面的压力;半挂车急转弯时, 假设转弯加速度为g, 内筒受到来自于分布在内筒右部支撑管的向心力;G= (内筒质量M1+介质质量M2) ×g=378861.7986N由上面的支撑管分布结构图可以看出, 着重对下部的支撑管, 即与竖直面呈30°夹角, 进行受力研究。由于结构是对称布置的, 只需对其中的一个支撑管进行受力分析。
支撑筒结构所用材料为Q235, 该材料屈服极限 (即失效应力) σÁ为185-235MPa。宜采用第四强度理论来判断其失效形式。其各方向最大主应力、正应力、剪应力和等效应力小于失效应力σÁ, 其与主应力的换算关系为:
3 静载情况下的应力变形分析结果 (见表2)
半挂车静止时, 支撑管的受力变形情况比较简单。其变形云图 (Z方向) 如图3所示, 产生最大变形的地方为固定端边缘附近[3]。沿任一母线选取两点定义一路径, 可以得到其上各点组成的变形曲线图。从图中可以看到, 最大变形为DMX=0.078625mm。
同样, 在后处理结果中, 我们还可以得到支撑管的等效应力 (stress intensity) 云图。图4中显示, 最大应力位于支撑管的固定端边缘。在危险区域定义一路径, 得出相应点组合而成的应力曲线图如下。最大应力SMX=12.944MPa, 远远小于应力强度。
3.1 急刹车情况下的应力变形分析结果
半挂车急刹车时, 内筒支撑管除了受到内筒给予的载荷, 还受到钢套给予的压力。从后处理结果中提取变形云图 (Y方向) 如图5所示, 最大变形发生在固定端。沿一母线定义一路径, 可以得到其变形曲线。从图中我们可以知道, 最大变形为DMX=0.362863mm。
从后处理结果中提取等效应力云图, 图5。我们可以发现, 最大应力出现在支撑管前柱面, 即受压面固定端边缘附近区域。在此危险区域沿同一高度定义一条路径, 提取这条路径上的应力曲线如图6所示。如图中所示, 最大应力SMX=54.522MPa, 小于应力强度, 在安全范围之内。
3.2 急转弯情况下的应力变形分析结果
半挂车急转弯时, 玻璃钢支撑管既要给内筒提供支撑, 还要提供筒体转弯的向心力, 所以这个时候支撑管受到的载荷及约束稍微复杂些, 不过ANSYS可以很好得进行处理。同样的, 我们可以从后处理结果中, 我们可以提取出急转弯情况下, 支撑管的变形云图 (Y方向) 如图7所示, 最大变形区域依然发生在固定端。另外, 可以同样沿一母线定义一条映射路径, 得出其上各点组成的变形曲线图。从图中我们发现, 主要变形方向Y方向的最大值为DMX=0.181173mm。
再次, 从后处理结果中输出等效应力云图, 图7从图中不难发现, 最大应力出现在支撑管右柱面, 即受压面固定端边缘附近区域以及支撑管固定端与右柱面相对的内缘附近。在此危险区域沿同一高度定义一条路径, 提取这条路径上的应力曲线如图8所示。如图中所示, 最大应力SMX=26.746MPa, 小于应力强度, 在安全范围之内。
对于碳钢这种塑性材料, 宜采用第四强度理论来判断其失效形式。构件的工作应力须小于失效应力。支撑筒结构所用材料为Q235, 该材料屈服极限 (即失效应力) ?Á为185-235MPa。其各方向最大主应力、正应力、剪应力和等效应力均远小于失效应力?Á。因此, 支撑筒在工作中处于安全状态。
4 结论
通过ANSYS的分析, 玻璃钢内筒支撑管在三种典型工况;半挂车静止、急刹车、急转弯下的受力变形云图和应力分布。无论是哪种情况, 支撑管上的最大应力均小于60MPa, 而所用材料的应力强度为200MPa, 所以支撑管是符合安全要求的。
通过采用ANSYS来分析内筒支撑管的受力变形问题, 可以发现ANSYS软件的用户界面非常人性化, 并且可精确地计算出结构各部分的应力分布情况, 从而为找出结构的薄弱环节, 进行设计和改进提供理论依据。
参考文献
[1]GB 1589-2004道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值.
[2]洪玉.41m3液化天然气半挂车的结构特点[J].专用汽车, 2004.