混凝土搅拌运输车水平道路转向侧翻稳定性计算.pdf

囝围国圄国圈l E Q U I P ME N T MA N A G E ME N T A N D MA I N T E N A N C E 文章编号 ： 1 0 0 0 0 3 3 X ( 2 O 1 4 ) 0 3 0 0 8 ,1 0 3 混凝土搅拌运输车水平道路转 向侧翻稳定性计算 蔡 良生 ， 朱为 国 ( 1 淮阴工学院 交通工程学院 ， 江苏 淮安2 2 3 0 0 3 ； 2 淮阴工学院 数字化制造技 术重点实验室 ， 江苏 准安2 2 3 0 0 3 ) 摘 要： 根据国家特种车辆设计标准， 选取混凝土搅拌运输车侧翻稳定性计 算的各项参数 ， 对水平 路 面不 同转 向和旋 向车 辆的侧 翻稳 定性 进行 计 算 ， 得 到 控 制混 凝 土搅 拌 运 输 车 转 向侧 翻 的 最 高行 驶 车 速 ， 为规 范二 类通 用底盘 型混 凝 土搅 拌 运输 车安 全行 驶 车速提供 了理论依 据 。 关键 词 ： 混凝 土搅拌 运输 车 ； 转 向侧 翻 ； 水平 道路 ； 稳 定性 中 图分类 号 ： U4 1 5 5 文献标 志码 ： B Ca l c u l a t i o n o f Ro l l o v e r S t a bi l i t y o f Tr a n s i t M i x i n g Tr u c k o n H o r i z o nt a l Ro a d CAI I i a ng s he ng ，ZH U W e i gu o ( 1 S c h o o l o f Tr a n s p o r t a t i o n En g i n e e r i n g，Hu a i y i n I n s t i t u t e o f Te c h n o l o g y，Hu a i a n 2 2 3 0 0 3，J i a n g s u ，Ch i n a ； 2 Ke y La b or a t or y f o r Di gi t a l M a nu f a c t ur i n g Te c h nol o gy，H u a i y i n I ns t i t ut e o f Te c h no l o gy。 Hu a i a n 2 2 3 0 0 3，J i a n g s u ，Ch i n a ) Ab s t r a c t ：Pa r a m e t e r s f or c a l c ul a t i o n o f r o l l o ve r s t a b i l i t y o f t r a n s i t mi xi n g t r uc k we r e c ho s e n a c c o r d i ng t o t he na t i o n a l d e s i g n s t a nd a r ds of s p e c i a l ve hi c l e ，wh i c h we r e l a t e r a p pl i e d t o c a l c ul a t e t h e r o l l ov e r s t a b i l i t y o f v e h i c l e s r u nn i ng o n ho r i z on t a l r oa ds wi t h d i f f e r e n t ve e r i ng an d t u r n i ng a n gl e s Th e hi g he s t s p e e d a ga i ns t r o l l o ve r wa s ob t a i n e d，whi c h pr o v i de s t he or e t i c a l b a s i s f o r t he r e gu l a t i on o f s a f e r u nn i ng s pe e d o f t r a ns i t m i x i n g t r u c k wi t h c a t e go r y 2 c ha s s i s Ke y wo r ds ：t r a n s i t m i xi ng t r u c k；r o l l o ve r；ho r i z on t a l r o a d；s t a b i l i t y 0 引 言 1 混凝土搅 拌运输 车结构 分类 混 凝土 搅拌 运输 车转 向侧 翻 问题既 与运 输车 搅 动 行驶 时搅 拌筒 旋转 ， 带 动筒 内混凝 土 ， 使其 整车 质 心 朝某 个确 定方 向偏 移 的情 况 有 关 ， 也 与运 输 车 行 驶 状态 ( 转 弯 半 径 、 行 驶 速 度 和 车 辆 质 心 总 偏 移 量 等 ) 等 因素 有关 。 目前 ， 关于混 凝 土搅拌 运输 车转 向 侧 翻稳 定性 的计 算 ， 大 多 只是 提 供 一种 稳 定 性 的计 算 方法 或者 对单 一 路 况 、 单 一 工 况 下 的稳 定 性 研 究 与 计算 ， 不 足 以形成 统 一 的规 范 来 保 证混 凝 土 搅 拌 运 输 车 的转 向安全 。 本文根据国家特种车辆设计标 准， 选取所需计 算 参 数 ， 对 水平 道路 不 同工 况 的侧 翻 稳 定性 进 行 计 算 ， 为混凝 土搅 拌 运输 车转 向侧 翻 稳 定 性 的判 断 提 供 参 考依 据 。 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 9 2 8 基金项 目： 淮阴工学院面上基金项 目( HGB 1 2 0 5 ) 84 根 据搅 拌筒 的 旋 向 ， 混 凝 土搅 拌 车可 分 为 左 旋 车 和右 旋车 。左 旋 车 即搅 拌 筒 螺 旋 叶片 左 旋 ， 车 辆 行 驶 时搅拌 筒 以逆 时 针方 向旋 转 ( 从 车尾 向前 看 ) ， 混 凝 土在螺 旋 叶片 的 作 用 下沿 进 料 方 向往 前 移 动 ， 达 到 不落料 的 目的 ； 右旋 车 即搅拌 筒螺 旋 叶片右 旋 ， 车辆行 驶 时搅拌 筒 以顺 时针 方 向旋 转 ( 从 车尾 向前 看 ) ， 混凝 土 在螺 旋 叶 片 的作 用 下 沿 进 料 方 向往 前 移动 ， 达到不落料的目的， 如图 1所示u 。 2 在水平路面上行驶 时的转 向侧翻稳 定性计算 混凝 土搅 拌运 输 车水平 路 面上转 向侧 翻稳定 性 的计 算可 以分 为重 载 和空 载两 种工 况I 3 。 E QUI P ME NT MA NA G E ME NT A ND MA I N T E N AN C E J 隧围匿霍量圈 H 姗 右旋 ( a ) 旋车 ( b)彳 旋车 图 1 混凝土搅拌车结构类型 2 1 重 载时 的转 向侧翻 稳 定性 计算 2 1 1 重载 左旋 左转 弯侧 翻计 算 在水平路况下， 混凝 土搅拌运输车重载作等速 左旋 左转 向运 动 时 的受 力分 析 如 图 2所示 。 图 2 琨 凝 土 搅 拌 运 输 军 在 水 半 路 向上 重 载 左 旋 左 转 弯 黉 力 如图 2 所示 ， 当 内侧 的法 向反 作用 力 F 一0时 ， 汽车 开始 以转 向外侧 车 轮与地 面 接触 点为 支点 向外 侧 翻 ， 通常称 为 侧 翻 。此 时 ， 可 以求 出转 弯 半径 为 R 时汽 车不发 生侧 翻 的极 限车 速 U 。 由受 力平衡 可得 一 ( 1 ) 式 中 ： G为 重 力 ； F 为 混 凝 土 搅 拌 运 输 车 在 水 平 路 面上 转 向行驶 时 的离 心力 ( F 一 ， “为行驶 车速 ， 为 混凝土 搅 拌 车 的质 量 ， R 为 转 弯 半 径 ) ； B为 轮 距 ； 为重心距 离 侧 翻外侧 车 轮平 面 的 距离 ； h 为重 载时 的重心高度 。 发生 侧 翻时 ， F 一0 ， 则 有 Ga F h ( 2) 将 G、 F 带入 式 ( 2 ) ， 整 理得 一 ( 3) 混凝土搅拌运输车不发生侧翻的极限车速 U 为 一 3 6 g R x ( 4) 式 中 ： g = = = 9 8 m S ， R一1 5 m， B= = = l 8 2 0 mm。 重 心距 离侧 翻 外 侧 车 轮 平 面 的距 离 由? 昆凝 土搅 拌 运输 车搅 拌筒对 重 心偏 移度 e的影 响来 决定 P 1 + 8 2 + P 3 4 - P 4 ( 5 ) 式 中 ： e 为道路 拱坡 度对 稳 定 幅 的影 响值 为 混凝 土搅 拌 过程 中偏 心 力 矩 对稳 定 幅 的影 响值 ； e 。 为轮 胎变形对稳定幅 的影响值 为悬挂变形对稳定 幅 的影 响值 。 R 一 一 一 0 5 2 4 1T I ( 6) 重 载时重 心 高度 h 一 + h 1 2 6 7 m ( 7 ) 厶 式 中 ： 为搅 拌桶半 径 ， 2 4 3 2 mm； h 为 前端 载荷 作用点高度 ， h 一1 5 0 0 mm。 由式 ( 4 ) 解得 U 一1 9 33 km h 一 2 1 2 重载 左 旋车 右转 弯侧翻 计 算 在水 平路 况下 ， 混凝 土 搅 拌 运 输 车 重 载作 等 速 左旋 右转 向运 动 时的受 力分 析如 图 3所示 。 图 3混 凝 土 搅 拌 运 输 车 在 水 平 路 面 上 重 载左 旋 右 转 弯受 力 由受力 分 析可 知 ， 汽 车 不 发 生侧 翻 的极 限 车 速 D u 同式 ( 4 ) 。此 时 一 一P 一0 6 2 8 m。 厶 由式 ( 4 ) 解 得 U 一 21 1 6 k m h 2 1 3 重载右 旋 车左转 弯侧 翻计 算 在 水平 路况 下 ， 混 凝 土 搅拌 运 输 车 重 载 作 等速 右旋 左 转 向运动 时 的受力 分析 如 图 4所示 。 由图 4可知 ， 受力 分析 同图 3 ， 由式 ( 4 ) 解得 U 一2 1 1 6 k m h 2 1 4 重载 右 旋车 右转 弯侧翻 计 算 在水平路况下， 混凝 土搅拌运输车重载作等速 右旋 右转 向运 动 时的受 力分 析如 图 5所示 。 由图 5 可 知 ， 受力 分析 同 图 2 ， 由式( 4 ) 解 得 8 5 囝围围囡国豳囱 l E Q U I P ME N T MA N A G E ME N T A N D MA I N T E N A N C E 左 转 弯 旋 图 4 混凝土搅拌运输车水平路面上重载右旋左转弯受力 图 5 棍凝 土搅 拌 运 输 车水 平 路 面上 重 载 右 旋 右 转 弯 受 力 U 一l 9 3 3 km h 2 2 空载 下的转 向侧 翻 稳定性 计 算 搅拌车在空载运行及运送 昆凝土过程中， 搅拌 筒 不得 停止转 动 ， 以免 滚 道 、 滚 轮局 部碰 损或 混凝 土 产 生离 析现 象 。 混 凝土搅 拌 运输 车在 空 车 转 弯 工 况 下 ， 速 度 明 显较 低 ， 此 时 ， 外 界条 件对 整 车质心 和稳 定 幅的影 响 较小 ， 可 以看 作 空 载 时 ， 在水 平 路 面 上 转 弯 过 程 中 ， 无论 搅 拌筒 是左 旋 还 是 右 旋 ， 其 质 心 都 不 变 。实 际 计算 过 程 中 ， 一 般会 以混 凝 土 搅拌 运 输 车 空 载 时 右 转弯为研究对象 。水平路 面上空载时 ， 混凝土搅拌 运输车搅拌简左旋或右旋 、 左转弯或右转弯 ， 其最终 计算 出的转 向侧翻安全车速 均相 同， 只取右旋右转 弯 的情 况 为代表 进行 计算 分析 。 在水平路况下 ， 混凝土搅拌运输 车空载作等速 右 旋右 转 向运动 时 的受力 分析 如 图 6 所 示 。 汽 车不 发生 侧 翻 的受 力平 衡 同式 ( 1 ) 。 将 此 时的 G、 F 、 带 入式 ( 2 ) ， 整理 得 mg 旦 2 一 ( 6) 一一 混 凝 土 搅 拌 运 输 车 不 发 生 侧 翻 的极 限 车 速 为 U 86 = = g R B ( 7 ) 蚕 疗 t ； f I P l1 r G l l 0 A 0 c 旋 6 混 凝 土 搅 拌 运 输 车 水 平 路 面 上 空 载 右旋 右 转 弯 受 力 式 中 ： 3 7 一 一0 9 1 m。 空载 时重 心高 度 一 一 2 0 m 式 中 ： h 为前端 载 荷作 用点 高 度 ， h 一 1 5 0 0 i l l m； h 为后端载荷作用点高度 ， h 一2 5 0 0 mm。 由式 ( 7 ) 解 得 U 一 41 1 3 km h 在水 平路 况下 ， 要使 空 载混 凝 土 搅 拌 运 输 车 在 搅拌筒左旋左转弯、 左旋右转弯 、 右旋左转弯及右旋 右转 弯时 都不 发 生侧 翻， 其车 速必 须小 于 4 1 1 3 k m h。 这 符 合 国标 QC T 6 6 7 2 O 0 0中混 凝 土 搅拌 运 输 车转 向安 全 车速 不 得 高 于 4 5 k m h 的 技术 条 件 4 。 3 结 语 本 文 主要对 昆 凝 土搅 拌运输 车 在水 平路 况不 同 转 向和 旋 向时 ， 重心 的偏 移及其 稳定 性 做 出分析 ， 根 据 混凝 土搅 拌运 输 车设 计 国家 标 准 对 其 构 造 、 外 形 和车速 等方 面 的规定 ， 选 取计算 所 需 的各项 参数 ， 对 混 凝土 搅拌 运输 车水 平路 面不 同转 向和旋 向车辆 的 侧 翻稳 定性 进行 计算 。 参考 文献 ： 1 胡素云 ， 王窈惠 ， 宋友发 混凝土搅 拌运输 车行驶稳 定性分 析 I J 筑路机械 与施工机械化 ， 2 O l O ， 2 7 ( 1 1 ) ： 7 8 8 1 2 胡素云 ， 宋友发 混凝土搅拌运输车滚道和托轮常见问题 及改 善措施 J 筑路 机械 与施工机械化 ， 2 0 1 1 ， 2 8 ( 1 1 ) ： 9 4 9 6 3 黄跃 申 混凝土搅拌车稳定性分析 J 建筑机械技术与 管理 ， 2 0 0 6( 9) ： 8 2 8 8 4贺劲 ， 周润伽 ， 帅 国菊 ， 等 论混凝土搅拌运输车的行驶速度 限制E J 建筑 机械， 2 0 0 3 ( 7 ) ： 3 6 3 8 责任编辑 ： 袁宝燕