混凝土攪拌運輸車橫向坡道轉向側翻穩定性計算

朱為國，蔡良生

（1.淮陰工學院 江蘇省先進制造技術重點實驗室，江蘇 淮安 223003；2.山東理工大學 交通與車輛工程學院，山東 淄博 255049）

混凝土攪拌運輸車橫向坡道轉向側翻穩定性計算

朱為國1，蔡良生2

（1.淮陰工學院 江蘇省先進制造技術重點實驗室，江蘇 淮安 223003；2.山東理工大學 交通與車輛工程學院，山東 淄博 255049）

根據國家特種車輛設計標準選取混凝土攪拌運輸車側翻穩定性計算的各項參數，對具有橫向坡道路面不同轉向和旋向的混凝土攪拌運輸車側翻穩定性進行計算。計算結果可以為規范二類通用底盤型混凝土攪拌運輸車安全行駛車速提供理論依據，控制混凝土攪拌運輸車在橫向坡道上轉向側翻的最高行駛車速。

混凝土攪拌運輸車；橫向坡道；參數選擇；穩定性計算

0 引 言

隨著城市建設的發展，中國房地產行業以及道路建設工程遍地開花，這也使得混凝土攪拌運輸車得到了大量的使用，同樣伴隨著大量混凝土攪拌運輸車轉向側翻的交通事故的發生?；炷翑嚢柽\輸車轉向側翻問題既與行駛時攪拌筒帶動筒內混凝土旋轉，使其整車質心朝某個確定方向偏移的情況有關，也與運輸車行駛狀態有關。目前，在混凝土攪拌運輸車轉向側翻穩定性的計算上，多數只是提供一種穩定性的計算方法或只對單一路況或單一工況下的穩定性進行研究與計算，不足以形成統一的規范來保證混凝土攪拌運輸車的轉向安全，尤其是在具有橫向坡道的道路上。本文根據國家特種車輛設計標準，選取計算參數，對具有橫向坡道路況下不同轉向和旋向的混凝土攪拌運輸車側翻穩定性進行計算，為混凝土攪拌運輸車轉向側翻穩定性控制提供理論依據［1－4］。

混凝土攪拌運輸車在具有橫向坡道的路面上轉向側翻穩定性的計算可以分為重載、空載兩種工況。

1 重載轉向側翻穩定性計算

1.1 重載左旋左轉彎側翻計算

混凝土攪拌運輸車重載在橫向坡道左旋左轉彎的受力情況如圖1所示。

根據受力平衡

圖1 重載左旋左轉彎受力

發生側翻時，FZ1＝0，則

整理得

混凝土攪拌運輸車不發生側翻的極限車速

本文取g＝9.8m·s－2，R＝15m，B＝1 820mm。重心距離側翻外側車輪平面的距離x是由混凝土攪拌運輸車攪拌筒對重心偏移度e的影響來決定的，即

式中：e1為道路拱坡度對穩定幅的影響值；e2為混凝土攪拌過程中的偏心力矩對穩定幅的影響值；e3為輪胎變形對穩定幅的影響值；e4為懸掛變形對穩定幅的影響值。本文取e1＝38mm，e2＝52mm，e3＝78mm，e4＝256mm。

重載時重心高度

式中：攪拌桶半徑φ＝2 432mm；前端載荷作用點高度h1＝1 500mm。

由式（4）解得：Uamax≈28.96km·h－1。

根據國家標準要求，專用車轉彎安全車速不大于45km·h－1，可計算得βamax＝34.86°。

1.2 重載左旋右轉彎側翻計算

混凝土攪拌運輸車重載在橫向坡道左旋右轉彎的受力情況如圖2所示。

圖2 重載左旋右轉彎受力

1.3 重載右旋左轉彎側翻計算

混凝土攪拌運輸車重載在橫向坡道路右旋左轉彎的受力情況如圖3所示。

圖3 重載右旋左轉彎受力

1.4 重載右旋右轉彎側翻計算

混凝土攪拌運輸車重載在橫向坡道路右旋右轉彎的受力情況如圖4所示。

2 空載轉向側翻穩定性計算

圖4 重載右旋右轉彎受力

在具有橫向坡道的路面上，混凝土攪拌運輸車罐體內無混凝土時，道路拱坡度對轉彎工況穩定幅的影響值e1，對混凝土攪拌運輸車的重心偏移有很大程度的影響；在空載的時候旋轉扭矩對穩定幅的影響值e2對混凝土攪拌運輸車的重心偏移的影響相對較小，在計算過程中可以近似取為0；輪胎變形、懸架變形對穩定幅的影響值e3、e4相對于重載時會有所下降，但還是對混凝土攪拌運輸車的重心偏移有一定程度的影響。本文取e1＝38mm，e2＝0mm，e3＝26mm，e4＝84mm。

空載時的重心高度計算得

式中：前端載荷作用點高度h1＝1 500mm，后端載荷作用點高度h2＝2 500mm。

混凝土攪拌運輸車在具有橫向坡道的路面上空載轉向的側翻穩定性計算還必須考慮到以下情況。

2.1 空載左旋左轉彎側翻計算

混凝土攪拌運輸車空載在橫向坡道路左旋左轉彎的受力情況如圖5所示。

圖5 空載左旋左轉彎受力

由式（4）解得Uamax≈43.24km·h－1，βamax≈24.51°。

2.2 空載左旋右轉彎側翻計算

混凝土攪拌運輸車空載在橫向坡道路左旋右轉彎的受力情況如圖6所示。

圖6 空載左旋右轉彎受力

2.3 空載右旋左轉彎側翻計算

混凝土攪拌運輸車空載在橫向坡道路右旋左轉彎的受力情況如圖7所示。

圖7 空載右旋左轉彎受力

2.4 空載右旋右轉彎側翻計算

混凝土攪拌運輸車空載在橫向坡道路右旋右轉彎的受力情況如圖8所示。

3 結 語

圖8 空載右旋右轉彎受力

根據混凝土攪拌運輸車設計國家標準選取計算所需的各項參數，通過計算得到了混凝土攪拌運輸車在具有橫向坡道的路面上轉向行駛時最高行駛速度以及最大橫向坡度。

（1）混凝土攪拌運輸車重載時，左旋左轉彎最大行駛速度為28.96km·h－1，最大橫向坡度為34.86°；左旋右轉彎最大行駛速度為31.83km·h－1，最大橫向坡度為32.75°；右旋左轉彎最大行駛速度為31.83km·h－1，最大橫向坡度為32.75°；右旋右轉彎最大行駛速度為28.96km·h－1，最大橫向坡度為34.86°。

（2）混凝土攪拌運輸車空載時，左旋左轉彎、左旋右轉彎、右旋左轉彎、右旋右轉彎的最大行駛速度均為43.24km·h－1，最大橫向坡度均為24.51°。

可見，重載時轉向和旋向對車速和道路橫向坡度角均有影響，而空載時基本無影響。

［1］蔡良生，朱為國.混凝土攪拌運輸車水平道路轉向側翻穩定性計算［J］.筑路機械與施工機械化，2004，31（3）：84－86.

［2］胡素云，王窈惠，宋友發.混凝土攪拌運輸車行駛穩定性分析［J］.筑路機械與施工機械化，2010，27（11）：78－81.

［3］黃躍申.混凝土攪拌車穩定性分析［J］.建筑機械技術與管理，2006，19（9）：82－88.

［4］賀 勁，周潤伽，帥國菊.論混凝土攪拌運輸車的行駛速度限制［J］.建筑機械，2003（7）：36－38.

Rollover Stability Calculation of Transit Mixing Truck on Transverse Slope

ZHU Wei－guo1，CAI Liang－sheng2
（1.Jiangsu Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology，Huaiyin Institute of Technology，Huai'an 223003，Jiangsu，China；2.School of Transportation and Vehicle Engineering，Shandong University of Technology，Zibo 255049，Shandong，China）

According to the special vehicle design standard，the parameters were selected to calculate the rollover stability of transit mixing truck on the transverse slope with different directions of steering and rotation.The results could provide a theoretical basis for regulating the safe driving speed of transit mixing trucks with general chassis in category 2，and controlling the highest speed of transit mixing truck while steering.

transit mixing truck；transverse slope；parameter selection；stability calculation

U415.52

B

1000－033X（2015）08－0086－03

2015－01－10

淮安市科技支撐計劃項目（SN13044）

［責任編輯：王玉玲］