牵引车要素对半挂车设计的影响

TECHNIC FORUM 2009.1253

从疲劳寿命云图的结果分析，寿命最短处位于举升缸下支座横梁的上平面中央处，与静态分析时应力最大处吻合。

计算结果可得，最多循环周期约为 55 800次。根据自卸车一般的使用工况，每天装卸次数约为20～25次。现以每天25次，每年工作300天计算，使用年限为7.44年，可以满足连续工作五年的要求。

参考文献

[1] 赵少汴.抗疲劳设计[M].北京:机械工业出版社, 1994.

[2] 姚卫星.结构疲劳寿命分析[M].北京:国防工业出 版社,2003.

[3] 周传月,郑红霞,罗慧强等.MSC.Fatigue 疲劳分析 应用与实例[M].科学出版社,2005

收稿日期：2009-09-10

5 小结

本文对常见的疲劳分析方法和过程进行了说明，并以举升缸下支座为例，对如何运用有限元分析的方法进行疲劳分析计算进行了阐述，随着疲劳分析软件的成熟和对疲劳问题的日益重视，基于有限元的疲劳分析方法在汽车设计领域也将获得日益广泛的应用。

牵引车要素对半挂车设计的影响

Influence on Design of Semi-trailer From Tractor

宫垂剑

GONG Chui-jian

青岛中汽特种汽车有限公司 山东青岛 266109

摘 要：由于众多牵引车厂家牵引车性能参数的不同，给半挂车生产厂家带来了诸多影响。因此简要总结、分析了牵引车要素对半挂车设计、公告参数及质量参数的影响。关键词：牵引车 要素 半挂车 影响

中图分类号：U469.5.02 文献标识码：B 文章编号：1004-0226(2009)12-0053-03

作者简介：宫垂剑，男，1978年生，助理工程师，现从事专用车的设计和研发工作。

1 前言

牵引车作为半挂车的牵挂动力装置，从使用角度来讲，两者缺一不可。只有两者的绝佳匹配，才会相得益彰。过去此问题不很突出，究其原因是供用户选择的牵引车品种很少。随着牵引车生产厂家的增多、产品更新速度的加快，以及国外产品的大量涌入，这个问题在生产中变得日益突出，使得更多的牵引车要素对半挂车的设计产生了影响。

我国现有的牵引车生产企业主要有一汽解放、二汽东风、济南重汽、上汽依维柯红岩、陕西重汽、北汽福田、杭州日产柴、安徽华菱、江淮格尔发等十几家，但真正配置齐全不需专用车厂改制的牵引车是济南重汽、陕西重汽、北汽福田等几家企业的产品，其余厂家不是只安装电气路而没安装牵引座，就是电气路和牵引座都不安装，待牵引车送到专用车厂后，由专用车厂完成此项的改制工作。现在大部分专用车厂面对的客观现实是：客户只定制半挂车，牵引车由客户自己提供，而客户选配的牵引车很少能提前送达到专用车厂，由此影响了半挂车的设计生产。因此，认识牵引车要素对半挂车设计生产的影响，就越发有着重要性和必要性。

2 牵引车要素对半挂车设计的影响

2.1 牵引座离地高度

半挂车在满载状态下其承载面的前端应高于后端2040 mm ，而空载时承载面的前端除高于后端外，还应保持在0.5°～1.5°的范围，此值不宜过大或过小，否则会影响半挂车的制动性能，严重时会出现半挂车刹车不同步、轮胎磨损不均等现象。目前我国牵引车市场的车型较多，各车型车况差异较大，空载时牵引座上平面离地高度H 为：4×2车型1 240～1 400 mm ，6×2车型 1 320～1 420 mm ，6×4车型1 330～1 460 mm ，跳动幅度最大可至220 mm 。

2.2 牵引车前回转半径

牵引车前回转半径是牵引座销孔中心至驾驶室后背处最近障碍物间的距离。此值直接影响半挂车的前悬。半挂车前悬过大，车辆转弯时，易碰驾驶室后背及附属装置；前悬过小，鞍座处载荷分配较小，载荷分配不合理。

2.3 牵引车后回转半径

牵引车后回转半径是牵引座销孔中心至牵引车后端最远点的

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水平距离。此值的大小主要影响半挂车支撑装置的前后位置以及鹅颈处的形状。

2.4 牵引车轮胎规格

4×2驱动形式的牵引车轮胎可选装9.00-20、10.00-20、11.00-20、12.00-20型号；6×2驱动形式的牵引车轮胎可选装11.00-20、12.00-20型号；6×4驱动形式的牵引车轮胎可选装10.00-20、11.00-20、12.00-20型号。现有很多用户要求半挂车轮胎与牵引车轮胎相一致，以达到列车轮胎的互换性。过去申报产品公告时，所有的半挂车都能选装各种轮胎，但按照新产品申报规定，轮胎型号只能选两种且是相邻的，这便很难满足牵引车与半挂车轮胎互换的要求。

2.5 电气路

牵引车和半挂车的电气路都是由七芯螺旋电线和螺旋气管连接而成，不同厂家的牵引车对此也是不尽相同的，不便于改装厂使用。主要表现在螺旋管线的有无、握手形式的不同，以及七芯插座号位排序有异。

2.6变速箱

变速箱对需要通过牵引车输出动力驱动执行机构的半挂车设计生产有着重大影响。此类半挂车主要有半挂自卸车、半挂加油车、半挂粉粒物料运输车和半挂随车起重运输车等，此类车型虽然完成的功能不尽相同，但其工作原理大致一样，即首先均通过变速箱取力，再经液压泵、液压马达或空压机将机械动力转化为液压动力或压缩气体，最后传递到执行机构。

不难看出，要实现能量的转换，关键一步就是要实现能量的输出，即平时所说的“取力”。从国家标准及使用情况来看，不管用户是否要求，牵引车上的变速箱都应该能够取力，但实际情况是95%的牵引车不需要此功能，这就造成有些主机厂为了节约生产成本，把不能取力的变速箱作为产品的标准配置，从而出现半挂车需要动力输出时输出不了动力的尴尬现象。还需要提及的是，同一型号的牵引车如果匹配不同功能的半挂车，其取力器也不尽相同，如半挂自卸车与半挂粉料物料运输车，两种车型取力器工作时间与输出扭矩不同，导致所选配的取力器也不相同。

因此，牵引车的诸多要素对半挂车的设计生产至关重要，如果主机厂没有提供相关的详细资料，专用车厂对牵引车的改制就不可实现，相应地牵引车与半挂车的匹配便不会合理。

3 牵引车要素对半挂车公告参数的影响

我国半挂车公告中包含许多与牵引车相关的技术参数，如外形尺寸、轴距、前后悬、轴荷等。以往申报公告时的习惯做法为：先选定某种规格的牵引车，以此为设计依据确定半挂车相应的技术参数，并将此结果视作公告数据。在以往上牌照相对宽松的情况下，这种做法还是行得通的。然而随着车辆管理的严格和细化，用户上牌照时遇到的问题已越来越多，在某些情况下甚至已成为无法克服的障碍，这便是牵引车的变化对半挂车设计带来了相应的的影响。

3.1 牵引车的变化对半挂车尺寸参数的影响

半挂汽车列车牵引销处车架上平面高度与半挂车车轴中心处车架上平面的高度之差称为半挂列车的前后高度差。根据使用经验，在13 000 mm 的两轴或三轴半挂车中，该数值一般控制在80110 mm 为宜，即△H =80110 mm 。

半挂汽车列车牵引销处车架上平面离地高度H 为：

1H =H+A+B

1式中，H 为空载时牵引座上平面离地高度，A 为半挂车前鹅颈高度，B 为半挂车牵引板厚度。

半挂车车轴中心处车架上平面的高度H 为：

2H =R+D+E+F+h

2式中，R 为轮胎静力时半径，D 为车轴中心至钢板弹簧底部的距离，E 为钢板弹簧总厚度与钢板弹簧弧高之和，F 为悬挂高度，h 为纵梁高度。

对于指定的半挂车型，H 除悬挂高度F 变化外，其他数值均为2常量，将其代数和记作a ，即：

H =H －△H=a+F

21上式表明，半挂车整车高度随牵引车牵引座离地高度的变化而变化，通过调整半挂车悬挂高度可以使半挂车车架上平面高度达到所需值。不过，由此带来的相应问题是，牵引车变化后，半挂车高度与公告数据产生了不同程度的差异。

3.2 半挂车前悬、轴距、列车总长度与牵引车的关系

3.2.1 前悬

各牵引车允许的前回转尺寸互有差异，要求半挂车前悬值相应改变。其中平头牵引车与长头牵引车的差异尤为明显。对于平[1]头牵引车，半挂车前悬设计为800~1 400 mm 即是合理范围，一般取850 mm ，有时为满足列车总长度小于16 500 mm 的特殊情况，最大须取1 600 mm ；而对如解放CA4137K2R5EA80长头牵引车，半挂车前悬必须设计为500 mm 以下，否则车辆转弯时牵引车驾驶室后部与半挂车会产生干涉。由于前悬变化，又会导致轴距或后悬的变化，造成产品与公告参数的不相符合。3.2.2 轴距

由于牵引车生产厂家的不同，其鞍座最大允许承载质量差异很大。为满足轴荷限制，只有调整半挂车轴距，才能满足用户使用要求。图1~3分别以4×2车型斯太尔、解放CA4143P1K2A80、东风EQ4092F 为例，说明牵引车对两轴半挂车销轴距（牵引销至后双轴中心距离）的影响。各车整备质量分别为：斯太尔按7 200 kg 计，解放按4 930 kg 计，东风按3 900 kg 计，半挂车按6 300 kg 计。

3.2.3 列车总长度

[2]根据GB 1589－2004规定，三轴栏板半挂车最大长度为 13 000 mm 。此尺寸在挂接某些牵引车，如斯太尔ZZ4256V2946F 时，半挂汽车列车长度为16 336 mm ，能满足标准

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