全挂车的车架结构型式

        中、小吨位全挂车车架由两根纵梁和若干根横梁组成，常见的结构形式如图8-39所示。为了简化工艺和布置方便，车架纵、横梁多采用槽型等断面结构，为减小结构质量，一般采用钢板冲压成形。两根纵梁前后等宽布置，使车架具有较强的抗弯性能。

        图8-40为纵、横梁为箱形截面的车架，是按整体框架结构设计的。其特点是在满足车架抗弯强度的前提下，能大幅度提高车架的抗扭强度，减少车架高度，降低挂车承载面。

        车架纵梁和横梁的连接形式，可参照前面半挂车纵梁和横梁的连接结构。要指出的是，车架在连接处大都设有铺筑加强板，可分为整体承托式和分块补角式，如图8-41所示。在设计中，车架上平面一般用分块补角式，下平面则用整体承托式。对转盘底座后部和车架交接处（即图8-39和图8-40的m——m断面），连接钢板除必须用整体承托式外，必要时还应向跨中延伸，以降低m——m危险截面的应力。

        重型全挂车的车架和半挂车一样，按结构也可分为平板式、阶梯式和凹梁式三种。

        平板式车架纵梁的上翼面是平直的。其优点是货台底板平整，制造工艺简单。国产150t大型平板全挂车就是一例，其车架结构如图8-42所示。车架由主梁、横梁、支承梁和边梁组成。整车通过横梁间的支承梁、悬架、轮轴和车轮传到地面。车架主梁、支承梁和边梁为箱形断面的焊接件，具有较大的抗扭刚度。连接主梁的横梁向两侧伸出，为变截面的工字形焊接结构，具有较高的抗弯强度。各支承梁的下面连接转盘的悬架机构，以实现挂车的全轮转向。经焊接组合的主梁、横梁、支承梁和边梁构成了大型平板车的骨架。为装卸货物而设计的其中绞盘安装在牵引车上，并兼起牵引车的配重作用。

        阶梯式车架纵梁的上翼面是弯曲的，前端较高，这是为了安装转向机构的需要。其后部的货台较低，便于装卸货物，增加挂车的稳定性，阶梯式车架的前部一般设有起重绞盘，车架后段搭接可拆卸的跳板，供装卸货物使用，机动车辆亦可借助跳板直接驶上货台。

        凹梁式车架纵梁的前后两端均高于终端，形成中间低沉的货台，便于以挂车两侧装卸货物。另外，由于前后两端抬高，使挂车前后车轮有足够的转向空间，利于全轮转向挂车的总布置设计。

        车架纵横梁的材料通常采用优质低碳钢板或低碳合金钢板，这是由于上述材料的强度极限和屈服极限比普通碳素结构钢高，且冲压工艺性能较好，有利于构件成形。表8-6为挂车车架的常用材料。

        （二）车架的载荷及强度计算

        1.载荷确定

        对车架的载荷按以下工况考虑：

        （1）满载均布载荷     如图8-43所示，车架承受纵向单位线长度均匀载荷qa，有：

        （8-7）

式中    La——车架全长（m）；

            W——车架总的均布载荷（N）；

            ——车架自身重力（N）；

            ——车架满载时所受到的均布外载（N）。

        根据图示的载荷可求得支反力分别为：

        （8-8）

式中    FA——前支承反力（N）；

            FB——后支承反力（N）；

            FC——后钢板弹簧前支承力（N）；

            FD——后钢板弹簧后支承力（N）；

            L2——后钢板弹簧两支承点间的距离（m）。

        图中：

。

        （2）跨中对称均布载荷    如图8-44所示，车架承受自身纵向单位长重力线载荷qo和车架纵向单位长跨中（车架中部）均布外载荷qe，有：

        （8-11）

        图中支反力可按如下步骤计算：

        先按上述公式求出支反力FA、FB；再根据跨中对称均布载荷左端k——k线的位置决定FA作用点A和m——m截面（靠跨中一侧，转盘外边缘在车架纵梁垂直方向的切线）的距离c。有以下三种情况。

        ①k——k线和m——m线截面重合（图8-44（b）），有：

        （8-12）

        ②k——k线在m——m线截面右侧（图8-44（c）），距离为a时，有：

        （8-13）

        ⑧k——k线在m——m线截面左侧（图8-44（d）），距离为a时，有：

        （8-14）

        然后可分别求出钢板弹簧的支承反力FC和FD，即：

式中   

        2。强度计算

        当求出车架所受得全部外载后，可根据结构尺寸计算出车架的内力和弯矩图，分析车架内力变化的规律，找出危险截面，从而确定纵梁的合理结构尺寸。

        例如图8-45是某装载质量6t全挂车车架纵梁的剪力Q和弯矩M图，计算可得A点到m——m截面的距离为540mm，Qm——m=13.09kN，Mm——m=4.33N*m。

        按照“最大静弯曲法向应力控制车架纵梁设计强度”的理论，车架的危险截面是最大静弯矩截面，即o——o截面，只要该截面的弯曲法向应力小于许用应力，则认为车架的设计强度满足。而车架整体设计理论认为，全挂车车架的危险截面不是o——o截面，而是m——m截面，它在支承转盘后半圆的横梁和纵梁联接处，靠跨中一侧的纵梁横截面，也称为有刚性支点截面。因此该理论要求：不仅要盐酸o——o截面的弯曲应力，还必须根据总体布置，以前轴质量分配系数值来控制m——m截面的剪切力，验算m——m截面的剪应力以及纵梁刚度有显著变化的各w——w截面的剪应力（见图8-46）。在变截面纵梁的车架中，还需要对具有不同抗弯截面模量和剪切截面系数的截面进行强度校核。只有在上述各截面的计算应力均小于许用应力后，该车架的强度才被认为是安全的。

        在弯曲许用应力的安全系数选用上，对以教材屈服应力为依据的许用应力，应取安全系数k=4.5~6，而整体设计理论认为：k=4即可。

        强度条件为：

        弯曲应力为

        （8-17）

        剪切应力为

        （8-18）

式中    M——车架o——o截面或其他需验算截面的静弯矩；

            Wx——车架需验算截面的抗弯截面模量；

            Q——车架m——m截面或其他需验算截面的剪力；

            Wr——需验算截面的抗剪截面系数；

            ——车架材料抗弯许用应力，；

            ——材料的屈服应力；

            k——包括了各种动载因素在内的安全系数，取k=4；

            [r]——材料的抗剪许用应力，对有刚性支点或纵梁刚度有明显变化截面，[r]=0.8kN/cm2（A3钢）；无刚性支点处，[r]=0.9kN/cm2（A3钢）。

        应当指出，挂车在汽车列车起步，转向、制动等工况下，所引起的纵、侧向水平力对车架产生的各种附加应力，除对铆接车架作槽钢翼缘铆钉孔外侧主构件的拉应力、铆钉横截面的剪应力和铆钉杆侧面的挤压应力进行验算外，对焊接车架，特别是前栏板，栏板中心立柱等构件进行强度计算的主要依据。

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