淺探半掛車支承裝置試驗方法的研究及試驗設(shè)備的開發(fā)

張春穎 李 旭

（中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院，北京100083）

半掛車支承裝置的作用，主要是幫助半掛車、牽引車接掛并脫掛，為二者的穩(wěn)定性提供保證，被視為組成半掛車所不可或缺的重要部件。在道路運輸?shù)玫娇焖侔l(fā)展的背景下，甩掛運輸擁有十分明朗的前景，通過反復(fù)試驗，對甩掛運輸所適用支承裝置進(jìn)行設(shè)計很有必要，本文所探討內(nèi)容的現(xiàn)實意義，自然不言而喻。

1 半掛車支承裝置概述

安裝在半掛車前端的支承裝置，主要為半掛車、牽引車接掛和脫掛提供便利，被視為實現(xiàn)甩掛運輸?shù)幕A(chǔ)。當(dāng)半掛車、牽引車處于脫掛狀態(tài)時，裝置伸出，為半掛車提供支撐。若半掛車、牽引車的狀態(tài)為接掛，裝置收回，車輛行駛不會受到影響。該裝置可分為兩類，即單動、聯(lián)動。單動指的是兩側(cè)裝置均有相應(yīng)的搖把和齒輪箱，可單獨進(jìn)行操作，聯(lián)動指的是兩側(cè)需同時操作，搖把、帶齒輪箱的數(shù)量均為一個[1]。在實際應(yīng)用的過程中，該裝置存在的問題逐漸顯露了出來，成為人們討論的重點，例如，內(nèi)腿強度低，較易出現(xiàn)彎曲、扭曲的情況，導(dǎo)致無法繼續(xù)使用；齒輪箱的齒輪無法高效配合，多次舉升后，崩齒、軸套磨損等問題出現(xiàn)，給裝置作用的發(fā)揮帶來影響。

2 支承裝置的試驗方法

2.1 動態(tài)試驗

判斷支承裝置質(zhì)量的依據(jù)，主要是動態(tài)耐久性。目前，由動態(tài)耐久性延伸出的試驗方法，主要包括以下幾種：第一種是負(fù)載運行。該試驗所反應(yīng)的是負(fù)載狀態(tài)下，支承裝置的磨合情況。在試驗機上垂直安裝并鎖緊支承裝置，利用試驗機，控制裝置多次完成伸出和縮回的動作，對其穩(wěn)定性和運行狀態(tài)進(jìn)行檢查。第二種是空載運行。該試驗則被用來反應(yīng)空載狀態(tài)下，支承裝置的磨合情況。試驗方法與負(fù)載運行相似，在安裝并鎖緊裝置后，使處于空載狀態(tài)的裝置，反復(fù)伸出、縮回內(nèi)腿即可。

2.2 靜態(tài)試驗

作為支承裝置基本功能的靜態(tài)作業(yè)，其作用主要體現(xiàn)在兩個方面：其一，若半掛車、牽引車脫掛，靜態(tài)作業(yè)可保證升降動作完成；其二，若半掛車、牽引車脫掛，靜態(tài)作業(yè)可保證支承裝置對半掛車的支撐作用，能夠得到充分發(fā)揮。目前，基于靜態(tài)作業(yè)所展開試驗，包括：舉升試驗、靜態(tài)試驗和強度試驗。舉升試驗所反應(yīng)的是處于舉升負(fù)荷最大值的裝置，對電力、人力和液壓系統(tǒng)力的需求。首先，在試驗機上垂直安裝并鎖緊支承裝置，其次，對舉升負(fù)荷進(jìn)行垂直加載，最后，利用液壓式支腿對系統(tǒng)壓力進(jìn)行測量，保證其不超過設(shè)計值。靜態(tài)試驗所反應(yīng)的是處于脫掛狀態(tài)的支承裝置，對半掛車加以支撐的持久程度。首先，在試驗機上垂直安裝支承裝置，調(diào)大行程，對承載負(fù)荷進(jìn)行加載，其次，經(jīng)過4h 的持續(xù)靜壓，對裝置情況進(jìn)行全面檢查，例如，自鎖情況、穩(wěn)定程度，最后，對液壓油的下沉量、泄露與否進(jìn)行檢查。強度試驗又分為垂直、縱向及橫向強度，三者均被用來反應(yīng)接觸地面后，支承裝置的受力，試驗結(jié)果則是判斷裝置能否繼續(xù)工作的主要依據(jù)[2]。

2.3 效率試驗

基于作業(yè)效率所展開的試驗，主要被用來反應(yīng)裝置傳動升降的速度。甩掛運輸模式的特征，主要是半掛車、牽引車反復(fù)接掛并脫掛，要想使運輸效率得到提高，關(guān)鍵是對作業(yè)效率進(jìn)行提升。在試驗過程中，工作人員應(yīng)將重心放在待齒輪箱轉(zhuǎn)動一周后，低速擋裝置的伸出距離。具體方法如下：首先，在試驗機上安裝支承裝置，保證其狀態(tài)為完全縮回；其次，將速度調(diào)為低速，保證支腿伸出長度在75cm-150cm 的范圍內(nèi)；再次，對低速擋支腿的伸長距離和齒輪轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行記錄；最后，計算齒輪箱轉(zhuǎn)動一周后，裝置的實際行程。

2.4 沖擊試驗

該試驗所模擬狀態(tài)為半掛車、牽引車接掛，此時，由于意外脫掛，導(dǎo)致半掛車、牽引車相離，處于特定高度的支承裝置，受半掛車重力影響而落下，給地面帶來較大沖擊。在理想的狀態(tài)下，即使遭遇沖擊，支承裝置也不會出現(xiàn)彎曲、潰縮等情況，導(dǎo)致半掛車無法保持平衡。如果車輛所運輸物質(zhì)為有害有毒物質(zhì)、易燃易爆物質(zhì)，失去平衡而傾倒的半掛車，往往會帶來不堪設(shè)想的嚴(yán)重后果。針對上述情況，工作人員設(shè)計了如下方案：選擇光滑、平整的瀝青路面作為試驗路面，在鋼結(jié)構(gòu)的地基上鋪設(shè)25mm-50mm 厚的瀝青，對裝置安裝狀態(tài)進(jìn)行模擬，調(diào)整內(nèi)腿后，將掛車前端升起，再將掛車前端落下，給地面帶來直接沖擊。待試驗反復(fù)多次后，對裝置狀態(tài)、穩(wěn)定性和自鎖情況進(jìn)行檢查即可。

3 裝置試驗的設(shè)備開發(fā)

3.1 軟件開發(fā)

相較于試驗方法的確定，設(shè)備開發(fā)對環(huán)境的要求更為嚴(yán)格。具體來說，試驗環(huán)境應(yīng)滿足以下要求：一是，防塵；二是，具有適合的電源、配電柜；三是，相對濕度嚴(yán)格控制在20%-80%，溫度則應(yīng)被控制在0℃-40℃；四是，確保無腐蝕介質(zhì)、明顯的電磁干擾，為試驗結(jié)果的精準(zhǔn)度提供保證[3]。

該試驗所配備軟件的主要功能如下：其一，采集數(shù)據(jù)。通過數(shù)采的方式，采集任意通道數(shù)據(jù)，出于擴展考慮所預(yù)留通道，同樣滿足數(shù)據(jù)采集的條件和要求。其二，處理數(shù)據(jù)。顯示全部測量參數(shù)，根據(jù)測量值和計算值，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行建立，視情況分配數(shù)據(jù)區(qū)，為查閱、存檔日志提供方便。可用曲線調(diào)出全部數(shù)據(jù)，提高分析的準(zhǔn)確性。其三，實時顯示。將試驗數(shù)據(jù)實時顯示在計算機、監(jiān)視器上，以用戶需求為依據(jù)，對自定義功能進(jìn)行開發(fā)，例如，調(diào)整采樣信號、頻率、時間等。其四，權(quán)限設(shè)置。參考試驗所提出管理要求，分級管理預(yù)設(shè)軟件，明確不同人員的訪問權(quán)限，例如，查看用戶信息、設(shè)置參數(shù)等。其五，安全管理。對試驗參數(shù)的合理范圍進(jìn)行設(shè)置，如果出現(xiàn)低于最低限值、高于最高限值的情況，設(shè)備應(yīng)及時傳遞報警信號，根據(jù)故障級別，采取相應(yīng)的處理方式，例如，重啟、斷電停機等。

3.2 硬件開發(fā)

該試驗的硬件設(shè)備，由兩部分構(gòu)成，即沖擊試驗臺架、性能試驗臺架。其中，沖擊試驗臺架的作用，主要是進(jìn)行沖擊試驗，而性能試驗臺架的作用，包括：舉升試驗、靜態(tài)試驗、作業(yè)效率試驗等，應(yīng)當(dāng)引起重視。

先說沖擊試驗臺架。該設(shè)備的組成部分，有控制系統(tǒng)、脫鉤裝置、起吊裝置、可移動的支撐龍門架等。脫鉤裝置與起吊液壓缸直接相連，液壓缸負(fù)責(zé)對該裝置進(jìn)行啟動，達(dá)到快速釋放的效果。在實際應(yīng)用的過程中，由工作人員將釋放按鈕按下，通過快速釋放的方式，完成沖擊試驗。起吊裝置的核心為液壓缸，具有便于操作和維護的特征。在完成對龍門架進(jìn)行設(shè)計的工作后，工作人員應(yīng)將重點轉(zhuǎn)向建模、校核應(yīng)力的方面，提高龍門架的有效性。

再說性能試驗臺架。該設(shè)備的組成部分，有傳感器、液壓油缸、承載臺架等。在實際應(yīng)用時，需要滿足以下要求：其一，對各方向的靜載荷進(jìn)行精確施加；其二，對支承齒輪箱提供驅(qū)動力，達(dá)到往復(fù)運動的效果。減速機負(fù)責(zé)為自動升降機構(gòu)提供動力，扭力傳感器被安裝在減速機的輸出端，作用是對所輸入數(shù)值進(jìn)行實時監(jiān)控，借助萬向節(jié)、傳動軸的力量，達(dá)到驅(qū)動升降的目的。另外，該設(shè)備所需液壓油缸的數(shù)量為3 根，這樣做可以保證垂直、橫向、縱向壓力充足，在此基礎(chǔ)上，對壓力傳感器進(jìn)行配備即可。通過焊接工字鋼所組成的承載臺架，具有強度大、質(zhì)量輕的優(yōu)點。受金屬材質(zhì)特性影響，再完成焊接后，工作人員應(yīng)對表面進(jìn)行除銹并噴漆，延長其使用壽命。事實證明，隨著試驗臺得到成功研制，檢測機構(gòu)現(xiàn)存不足得到了有效彌補，負(fù)責(zé)對支承裝置進(jìn)行生產(chǎn)的企業(yè)，也獲得了源源不斷的發(fā)展動力。

通過對上文所敘述內(nèi)容進(jìn)行分析可以看出，在甩掛運輸成為貨物主流運輸模式的當(dāng)代社會，無需對支承裝置加以利用的傳統(tǒng)運輸模式，逐漸被社會所淘汰，支承裝置的重要性開始引起人們的重視。進(jìn)行支撐裝置試驗的出發(fā)點，主要是將使用壽命短、產(chǎn)品質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等常見問題加以解決，使支承裝置的價值得到凸顯。