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1、半挂车大梁用高强热轧H型钢与高强板的对比分析TECHNICFORUM/技术论坛l2011/08半挂车大梁用高强热轧H型钢与高强板的对比分析ComparisonAnalysisofHighStrengthPlateandHot-rolledHSectioninSemi-trailerFrame吴保桥吴结才WUBao-qiaoetal马钢技术中心安徽马鞍山243000摘要:介绍了高强度钢车辆目前存在的主要问题,对高强热轧H型钢和高强板在半挂车大梁上应用进行了对比分析.关键词:半挂车轻量化高强钢H型钢AbstractThemainproblemofthevehiclesusinghighstreng
2、thsteelwasintroduced,ComparisonAnalysishadmadeusinghighstrengthplateandhotrolledHsectioninsemitrailerFrame.Keywordssemitrailer;lightweight;highstrengthsteel;Hsectionsteel中图分类号:U496.53.04;U465.22文献标识码:B文章编号:1004-0226(2011)o8-0071031前言半挂车是公路运输中的主要车型之一,随着我国车辆费用的改革及实施燃油税后,公路运输超限超载治理也日趋严厉,半挂车超载已经是得不偿失.在车
3、辆总质量一定的情况下,怎样才能使得经济效益最大化,成为半挂车用户首要考虑的问题,这便使半挂车轻量化被提到了议事日程上来.现在我国高强度钢材料国产化己取得长足发展,已经具备国产钢材生产轻量化半挂车的条件,然而半挂车真正采用和普及高强度钢尚存在如何用好的适应过程.下面将就高强度钢车辆存在的问题,以及高强度热轧H型钢和高强板在半挂车上的应用进行对比分析.2高强度钢在半挂车上的应用半挂车车架纵梁通常为工字钢变截面梁,材质为高强度焊接结构钢板.通过使用高强度材料,理论上可以保证车架强度和刚度,且比使用普通钢材降低自重30%左右,进而减轻自重,达到提高车辆运输效率的目的,因此高强钢材料受到车辆制造企业和半
4、挂车用户的欢迎.然而高强钢在减重增效的同时,若使用不当也会给车辆的行驶安全带来隐患.笔者认为以下两点应引起重视.2.1大梁减重设计需满足刚度条件要保证车辆安全稳定运行,不仅要求制作大梁的钢板有一定的强度,还要求制作完成后的大梁具有一定的刚度,即抵抗承载后的弯曲变形能力.由材料力学的理论可知,大梁的强度主要取决于制作大梁的钢材强度,大梁的剐度则主要取决于大梁的抗弯截面模量(与截面形状,面积以及金属在截面上的分布有关).第一作者:吴保桥,男,1973年生,高级工程师,从事H型钢工艺及产品开发工作.对于主要承受弯矩的梁形构件,工字形截面是最佳的选择,当工字形截面高度一定时,上下翼缘板所占的面积越大,
5、其值也越大,抵抗弯曲变形的能力越强.从上面的分析可知,制作大梁的钢板强度提高后,其厚度不能减至极薄,还应保证大梁和车架的刚度.实际工作中曾接触过一个应用实例(见表l,尺寸规格单位为rruTl.下同),某75,J造的标载40t半挂车,轻量化前所用材质为Q345B,焊接大梁规格为500146x8x14x16(编号1),在用户提出选用高强度钢材使其整备质量轻量化的要求下,如果单纯按照文献中的计算公式,改用材质为Q700,其腹板规格厚度为5.6ITUTI,上下翼缘厚度分别为9.8mm和11.2mm,因此高强度钢板的规格应选用500x146x6xlOx12(编号2),但该厂选用的大梁规格为500x146
6、x5x8(编号3).t/tz=:(1)式中,和分别为材料1的厚度和屈服强度,和:分别为材料2的厚度和屈服强度.表1某半挂车厂轻量化前后材质和规格对比从表1可以看出,当钢板的强度由Q345提高JQ7OO时,依据强度等代的原则,可以选用工字形截面的尺寸由编号1的规格减薄为编号2的规格,大梁减重约为420kg(大梁长度以13m计算,下fa)异型坯fb)H型铡图4异型坯和H型钢示意图三是钢板存在切割缺陷和强度降低现象,高质量半挂车要求切割钢板边缘打磨;四是采用同等强度级别的焊条焊接后性能不能满足要求,焊后会出现裂纹等缺陷,而且由于车辆在行驶过程中所承受的是动载荷,容易出现疲劳裂纹,又因为材质强度高,火
7、焰校正或修补时会因裂纹扩展而导致大梁报废.4高强热轧H型钢应用于半挂车上的分析首先,目前国内拥有大型H型钢线的生产厂家有马钢,河北津西,山东莱芜3家钢企,小型H型钢生产线国内包括马钢在内的也有十几条,年产销H型钢约1000万t,因此高强度热轧H型钢应用于半挂车大梁在硬件上已成为可能.其次,马钢针对半挂车市场需求,于2007年率先开发并销售了MGL510C(Q400)材质的汽车大梁专用热轧H型钢,共有492x150x712,504x1531Ox18,TECHNICFORUM/技术论坛f2011/08482x153.510.519,470x150x7x13D446x150x7x12多个规格,年销量
8、达9000t:2008年以来,马钢通过实施高效节约型建筑用钢产品开发与应用研究国家科技支撑计划项目,新建热轧后快速冷却装置,高强度H型钢产品开发的能力得到了进步提升,并于2011年2月份研制出Q55O级H型钢产品.目前随着新公路安全保护条例实施,40t载荷的标准车型将成为主流.马钢已成功开发出500x146x610.5D450x146x6x9两个规格的汽车大梁用热轧H型钢MGL650C(550MPa级),将可满足市场的需求.这就为热轧H型钢在半挂车上的应用提供了技术支持,因此,高强度热SLH型钢应用于半挂车大梁已成为可能.5小结半挂车轻量化将会是当前及今后发展的必然趋势,但无论是高强度热轧H型
9、钢还是高强度钢板,在半挂车上的应用都还需要有一个接受和适应的过程.这就需要钢企,半挂车生产厂家和材料供应商共同探讨和协商,以便掌握高强度热轧H型钢和高强板的各自的材料及工艺特点,方可为半挂车轻量化的普及提速.参考文献【.唐敬忠,刘磊.轻量化半挂车结构特点及优势分析JI_重型汽车.2009(5):28-29.2范世斌,马力,高金玲.专用车构件高强度钢板强度等代设计中的板厚计算J.专用汽车,2009(1):55.57.收稿日期:20l10423(上接第7O页)一LL,L一1r-一J-IllII1Il.IJJ,-.PtIII哪l-|r一I一盖.一一1J二L.一一二圈2整车输入及输出参数示意图3实例以
10、46m运输汽油的3轴液罐半挂车为例,总质量小于60t.根据经验值半拄车总质量小于60t,挂车承重不小于58%N_不大于65%;考虑轴荷分配均匀时最佳值为60%:该车的参数如表l所示.如果输出量中半挂车承载系数偏离经验值的挂车承重系数,根据罐体与车架配合的规范性及公告要求,一般来说容积一定,罐体总长不再变化,可结合实际情况只需调整与该参数计算过程中的输出量,J,.4结语通过运用Excel表格的函数计算功能计算出的结果与经验值进表13轴液罐半挂车具体参数行对比,可以很快判断出整车轴荷分配是否合理,并能节约设计时间,使用起来比手工计算更快捷,方便,避免了手工计算的失误.参考文献1】刘华涨亚雄Excel在车辆质心与轴荷分配计算c0NJ专用汽车专用汽车.20101132】刘鸿文材料力学fd北京:高等教育出版社2004收稿日期:20110507
半挂车大梁用高强热轧H型钢与高强板的对比分析
