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專用汽車改裝專用車發(fā)展概述專用車功能改裝設(shè)計

專用改裝篇專用車現(xiàn)代設(shè)計方法專用車現(xiàn)代設(shè)計方法專用車發(fā)展概述1專用汽車的概念及型號發(fā)展專用汽車的重要性我國專用汽車的發(fā)展概述

專用車發(fā)展概述12.1、專用汽車的概念及型號一、專用汽車的概念專用汽車:裝有專用設(shè)備、具備專用功能、用于承擔(dān)專門運輸任務(wù)或?qū)m椬鳂I(yè)的汽車。專用汽車是汽車工業(yè)的重要組成部分,它的發(fā)展與國民經(jīng)濟的發(fā)展息息相關(guān),不管是用于公路運輸?shù)南涫?、罐式、自卸式、倉式、格柵式和桁架式等型式的專用車,還是用于施工建設(shè)的工程專用車,或是城市環(huán)衛(wèi)應(yīng)用的環(huán)衛(wèi)專用車、軍事專用車、特種專用車、商務(wù)專用車等等,都與國家的整體發(fā)展相輔相成。二、我國專用汽車型號的編制規(guī)則為了便于識別不同的汽車,每種汽車都有型號,用于表明其廠牌、類型和主要特征參數(shù)等。國家標(biāo)準GB/T9417—1988和GB/T17350—2009規(guī)定了國產(chǎn)汽車型號的編制規(guī)則。國產(chǎn)汽車的型號由拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字組成,包括首部、中部和尾部三部分,如圖12-1所示。圖12-1專用汽車產(chǎn)品型號構(gòu)成首部:由2個或3個拼音字母組成,是企業(yè)名稱代號。如CA代表一汽,EQ代表二汽,HY代表漢陽特種汽車制造廠等。中部:由4位阿拉伯?dāng)?shù)字組成,分為首位、中間兩位和末位三部分,其具體含義如表12-1所示。中間兩位數(shù)字表示汽車的主要特征參數(shù)末位數(shù)字1載貨汽車數(shù)字表示汽車的總質(zhì)量(t)注:總質(zhì)量超過100t,允許用三位數(shù)字。

表示企業(yè)自定產(chǎn)品序號

2越野汽車3自卸汽車4牽引汽車5專用汽車6客車數(shù)字×0.1m表示車輛總長度7轎車數(shù)字×0.1L表示發(fā)動機排量8(暫缺)

9半掛車或?qū)S冒霋燔嚁?shù)字表示汽車的總質(zhì)量(t)表12-1汽車型號中部4位數(shù)字的含義尾部:由拼音字母或加上阿拉伯?dāng)?shù)字組成,可以表示變型車與基本型的區(qū)別或?qū)S闷嚨慕Y(jié)構(gòu)特征和用途特征等。專用汽車結(jié)構(gòu)特征代號如表12-2所示。專用汽車用途特征代號的確定,根據(jù)術(shù)語的漢字縮寫,取其漢語拼音的第1位大寫字母組合,對于重復(fù)的依次取第二位、第三位,但不應(yīng)采用I和O。如BW(保溫車)、LC(冷藏車)、JB(混凝土攪拌車)、JY(加油車)、GK(高空作業(yè)車),具體可見GB/T17350—2009中的規(guī)定。表12-2專用汽車結(jié)構(gòu)特征代號廂式汽車罐式汽車專用自卸汽車特種結(jié)構(gòu)汽車起重舉升汽車倉柵式汽車XGZTJC企業(yè)自定代號:

企業(yè)自定代號按照企業(yè)的需要編制,可用漢語拼音字母和阿拉伯?dāng)?shù)字表示,位數(shù)由企業(yè)自定。對于新能源汽車的企業(yè)自定代號規(guī)定如下:HEV——混合動力電動汽車/底盤SHEV——串聯(lián)式混合動力電動汽車/底盤PHEV——并聯(lián)式混合動力電動汽車/底盤CHEV——混聯(lián)式混合動力電動汽車/底盤FCEV——燃料電池電動汽車/底盤BEV/EV——純電動汽車/底盤DMEV——二甲醚汽車/底盤。舉例:以湖北三環(huán)漢陽特種汽車有限公司生產(chǎn)的總質(zhì)量為24.5t的HY5253GJBM漢陽混凝土攪拌運輸車型號為例,其產(chǎn)品型號及含義如圖12-2所示。圖12-2專用汽車產(chǎn)品型號含義12.2、發(fā)展專用汽車的重要性(1)專用汽車行業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要性

從發(fā)達國家汽車的發(fā)展歷史和中國汽車工業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r可以看出,汽車工業(yè)發(fā)展同國民經(jīng)濟發(fā)展緊密相關(guān)。隨著汽車工業(yè)在經(jīng)濟發(fā)展中的地位越來越突出,汽車工業(yè)逐漸成為主要汽車生產(chǎn)國的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),并對世界經(jīng)濟的發(fā)展和社會進步產(chǎn)生巨大作用和深遠影響。(2)專用汽車在我國道路運輸中的地位和作用

專用汽車作為我國道路運輸?shù)闹饕α恐?,承?dān)了大量商品的流通和特殊商品的運輸、儲存功能。專用汽車以其品種多、分布行業(yè)廣泛、專用化服務(wù)功能優(yōu)越等諸多特點受到不同領(lǐng)域運輸業(yè)主的青睞,目前,中國專用汽車產(chǎn)品已經(jīng)有超過5000個品種,一萬多個車型,產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于交通、城建、環(huán)衛(wèi)、市政、石油、化工、衛(wèi)生醫(yī)療、銀行、軍工、文化娛樂等國民經(jīng)濟發(fā)展的各個行業(yè)。12.3、我國專用汽車的發(fā)展概述12.3.1我國專用汽車的生產(chǎn)現(xiàn)狀

(1)中國專用車供給情況隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速增長,專用車在國民經(jīng)濟中的地位不斷提升,并已成為支撐和拉動我國經(jīng)濟持續(xù)快速增長的支柱產(chǎn)業(yè)之一。2020年我國專用汽車產(chǎn)量為287.6萬輛,同比增長43.5%。2020年在專用車中,廂式類專用汽車累計生產(chǎn)91.93萬輛,同比增長6.5%;罐式類專用汽車累計生產(chǎn)13.25萬輛,同比下滑14.2%;專用自卸車累計生產(chǎn)11.01萬輛,同比增長8.5%;倉柵類專用車累計生產(chǎn)22.83萬輛,同比下滑35.8%;舉升類專用車累計生產(chǎn)5.36萬輛,同比下滑27.4%;特種類專用汽車累計生產(chǎn)8.64萬輛,同比下滑2.7%;普通自卸車累計生產(chǎn)33.39萬輛,同比下滑5.1%;半掛車累計生產(chǎn)101.96萬輛,同比下滑26.4%。(2)中國專用車需求情況隨著我國城鎮(zhèn)化高速發(fā)展,各地基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)投資增加,帶動了我國專用車需求的增長。2015-2020年我國專用汽車的銷量逐年增加。2020年專用車整體銷量達到165.1萬輛。其中物流類專用車銷量123.6萬輛,同比增長31.8%,市場份額為75%,較2019年同期提升了3.9個百分點;工程類專用車銷量17.6萬輛,同比提升32.9%,市場份額為11%,較2019年同期提升了0.6個百分點;作業(yè)類專用車銷量23.9萬輛,同比下滑4.8%,市場份額為14%,較2019年同期下滑4.5個百分點。(3)中國專用車企業(yè)競爭情況目前,我國整個專用車行業(yè)市場集中度不高,行業(yè)的市場競爭十分激烈,企業(yè)數(shù)量眾多,雖已出現(xiàn)了個別具備規(guī)模實力、資本實力和品牌優(yōu)勢的企業(yè),但行業(yè)內(nèi)總體呈現(xiàn)“多品種、小批量、專、精、特”的特點。隨著我國準入政策調(diào)整市場集中度會向龍頭企業(yè)進行聚攏,專用汽車行業(yè)產(chǎn)業(yè)集中度會逐步提升。12.3.2專用汽車的發(fā)展趨勢專用汽車未來發(fā)展趨勢:兩高、兩化、兩新。漢陽專用汽車研究所副所長、中汽協(xié)專用車分會副秘書長姜春生在演講中總結(jié)了專用汽車行業(yè)發(fā)展的6大趨勢,即:高水平、高效率、電動化、智能化、新技術(shù)、新模式。(1)高水平,主要體現(xiàn)在安全、綠色(節(jié)能減排)、專業(yè)上。(2)高效率,包括甩掛運輸、多式聯(lián)運,以及車用起重尾板等自裝卸系統(tǒng)的應(yīng)用。(3)電動化,《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035)》提出:到2035年,純電動汽車成為新銷售車輛的主流,公共領(lǐng)域用車全面電動化,燃料電池汽車實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,高度自動駕駛汽車實現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用,充換電服務(wù)網(wǎng)絡(luò)便捷高效,氫燃料供給體系建設(shè)穩(wěn)步推進,有效促進節(jié)能減排水平和社會運行效率的提升。(4)智能化,包括技術(shù)層面(汽車正由人工操控的機械產(chǎn)品逐步向電子信息系統(tǒng)控制的智能產(chǎn)品轉(zhuǎn)變)、產(chǎn)業(yè)層面(汽車與相關(guān)產(chǎn)業(yè)全面融合),發(fā)展層面(智能汽車已成為汽車強國戰(zhàn)略選擇)。(5)新技術(shù),主要包括輕量化(傳統(tǒng)汽車和新能源汽車領(lǐng)域的共性技術(shù),在滿足安全的前提下,通過采用新工藝、新材料,在減重、性能和成本之間尋求平衡)、自動駕駛(到2025年,實現(xiàn)有條件自動駕駛的智能汽車達到規(guī)模化生產(chǎn),實現(xiàn)高度自動駕駛的智能汽車在特定環(huán)境下市場化應(yīng)用)、車輛網(wǎng)(汽車與通信、交通等跨界融合,對信息網(wǎng)絡(luò)平臺中的所有車輛動態(tài)信息進行有效利用,在車輛運行中提供不同的功能服務(wù))。(6)新業(yè)態(tài),一是互聯(lián)網(wǎng)+(從概念普及走向?qū)嵺`深耕,資源匯聚、協(xié)同發(fā)展、合作共贏),二是共享(汽車消費方式的變革,極大改善能源緊張、環(huán)境污染、交通堵塞、資源閑置的問題)。專用車功能改裝設(shè)計2自卸汽車改裝起重舉升汽車改裝廂式汽車改裝倉柵式汽車改裝

專用車功能改裝設(shè)計13.1自卸汽車改裝專用自卸汽車:裝備有液壓舉升機構(gòu),能將車廂(罐體)卸下或使車廂(罐體)傾斜一定角度,貨物依靠自重能自行卸下或者水平推擠卸料的專用汽車。其主要運輸散裝并可散堆的貨物(如沙、土、礦石以及農(nóng)作物等),還可以用于運輸成件的貨物。故專用自卸汽車主要服務(wù)于礦山、工地、建材場等。為了提高運輸生產(chǎn)率,專用自卸汽車通常與裝載機、挖掘機、帶式運輸機等配套使用,實現(xiàn)全部運輸機械化。圖13-1普通自卸汽車的結(jié)構(gòu)組成1-液壓傾卸操作裝置2-舉升機構(gòu)3-液壓缸4-拉桿5-車廂6-后鉸鏈支座7-安全撐桿8-油箱9-油泵10-傳動軸11-取力器一、自卸車的總體結(jié)構(gòu)與設(shè)計(一)自卸汽車的結(jié)構(gòu)形式普通自卸汽車的結(jié)構(gòu)組成如圖13-1所示,卸貨時,通過液壓傾卸操作裝置1從取力器11取出動力,驅(qū)動油泵9工作,使得自卸汽車的舉升機構(gòu)2將車廂5抬起,從而實現(xiàn)自卸功能。1、自卸汽車整車形式自卸汽車整車形式是指其軸數(shù)、驅(qū)動形式、布置形式及車身(包括駕駛室)形式等,它對自卸汽車的使用性能、外形尺寸、質(zhì)量、軸荷分配和制造等方面影響較大。(1)驅(qū)動形式最大總質(zhì)量小于19t的普通自卸汽車,一般采用4×2的驅(qū)動形式;最大總質(zhì)量超過19t時,可采用6×2或6×4的驅(qū)動形式。礦用自卸汽車由于受到運輸場地和運輸條件的限制,大多數(shù)采用短軸4×2的驅(qū)動形式,這種形式的自卸汽車結(jié)構(gòu)簡單、整備質(zhì)量小、成本低,具有最小轉(zhuǎn)彎半徑和縱向通過半徑小、機動性與通過性好等優(yōu)點,少數(shù)礦用自卸汽車考慮到道路條件差而采用4×4的驅(qū)動形式。(2)布置形式自卸汽車的布置形式一般采用發(fā)動機前置、后驅(qū)動的布置形式,駕駛室與貨車一樣,也有長頭式、短頭式、平頭式和偏置式四種形式。礦用重型自卸汽車多采用偏置式,有些礦用自卸汽車的裝載質(zhì)量大,使用條件差,需要專門制造的汽車底盤。圖13-2后傾式車廂結(jié)構(gòu)1-防護擋板2-側(cè)欄板3-地板4-車廂鉸支座5、7-鉸接座6-后欄板2、車廂的結(jié)構(gòu)形車廂用于裝載和傾卸貨物,一般由前欄板、左右側(cè)欄板、后欄板和地板等組成。圖13-2所示為典型的地板橫剖面呈矩形的后傾式車廂結(jié)構(gòu),為避免裝載時物料下落碰壞駕駛室頂蓋,通常車廂前欄板加做向上前方延伸的防護擋板,車廂地板固定在車廂底架上,車廂的側(cè)欄板、前后欄板外側(cè)面通常布置有加強筋。后傾式車廂廣泛應(yīng)用于輕、中和重型自卸汽車,它的左右側(cè)欄板固定,后欄板左右兩端上部與側(cè)欄板鉸接,后欄板借此即可開啟或關(guān)閉。側(cè)傾式及三面傾卸式車廂欄板與地板成直角,如圖13-3所示。其欄板開啟、關(guān)閉的鉸接軸為上置式,開啟時欄板呈自由懸垂?fàn)睿嘤糜谟袀?cè)傾要求的中型自卸汽車。圖13-3側(cè)傾式及三面傾卸式車廂礦用自卸車和重型自卸車的車廂多采用簸箕式(圖13-4),以方便裝載和傾卸礦石、砂石等。有的簸箕式車廂采用雙層地板結(jié)構(gòu),以增加地板的強度和剛度,并可減輕自重。圖13-4簸箕式車廂3、舉升機構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式舉升機構(gòu)選型時應(yīng)考慮:①液壓系統(tǒng)是否能承受在舉升質(zhì)量作用下的舉升力;②液壓缸的行程能否滿足車廂的最大舉升角度;③液壓系統(tǒng)特別是液壓缸的生產(chǎn)及配套情況。舉升機構(gòu)分為兩大類:直推式和連桿組合式,它們均采用液體壓力作為舉升動力。直推式舉升機構(gòu)的液壓缸直按作用在車廂上,不需要通過桿系作用。按液壓缸布置位置的不同,直推式舉升機構(gòu)可分為前置式和后置式(也稱中置式)兩種,如圖13-5所示。圖13-5直推式舉升機構(gòu)的布置a)前置式b)后置式前置式一般采用單缸,后置式既可采用單缸,也可采用并列雙缸。在相同舉升載荷的條件下,前置式需要的舉升力較小,舉升時車廂橫向剛度大,但液壓缸活塞的工作行程長;后置式的情況則與前置式相反。直推式舉升機構(gòu)布置簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。但由于液壓缸工作行程長,故一般要求采用單作用的2級或3級伸縮式套簡液壓缸,使液壓缸制造工藝復(fù)雜,密封性稍差。連桿組合式舉升機構(gòu)通過桿系和液壓缸配合完成舉升功能。常用的連桿組合式舉升機構(gòu)布置有兩種:液壓缸前推式(又稱T式)和液壓缸后推式(又稱D式),如圖13-6所示。圖13-6連桿組合式舉升機構(gòu)的布置a)液壓缸前推式b)液壓缸后推式1-鉸支座2-車廂3-液壓缸4-三角臂連桿組合式舉升機構(gòu)具有舉升平順、液壓缸活塞的工作行程短,機構(gòu)布置靈話等優(yōu)點。液壓缸后推式舉升機構(gòu)舉升力系數(shù)適中,結(jié)構(gòu)緊湊,但各部件布置集中在后部,車廂和地板受力大,適用于中型自卸式汽車;液壓缸前推式舉升機構(gòu)舉升力系數(shù)小,省力、油壓特性好,適用于重型自卸式汽車。表13-1對直推式和連桿組合式舉升機構(gòu)進行了綜合比較,可供設(shè)計時參考。在這兩種典型結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加以改進變形,還可得到多種不同形式的舉升機構(gòu)。表13-1直推式與連桿組合式舉升機構(gòu)綜合性能比較類別項目直推式連桿組合式結(jié)構(gòu)布置簡便,易于布置比較復(fù)雜系統(tǒng)質(zhì)量較小較大建造高度較低較高液壓缸加工工藝性多級缸,精度高,工藝性差單級缸,制造簡便,工藝性好油壓特性較差較好系統(tǒng)密封性密封環(huán)節(jié)多,易滲漏密封環(huán)節(jié)少,不易滲漏工作壽命磨損大,工作壽命較短不易損壞,工作壽命較長制造成本較高較低系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性較差較好系統(tǒng)耐沖擊性較好較差(二)自卸汽車主要尺寸、質(zhì)量及性能參數(shù)的確定1、主要尺寸參數(shù)的確定自卸汽車的尺寸參數(shù)主要有:軸距、輪距、外廓尺寸(車輛長、寬、高)等,如圖13-7所示。由于自卸汽車多在二類貨車底盤上改裝而成,因此其軸距L、輪距B、前懸、接近角等參數(shù),改裝前后均保持不變。車廂與駕駛室的間距C=100~250mm。車廂長度應(yīng)根據(jù)額定裝載質(zhì)量和主要運輸?shù)呢浳锩芏?,并參照同類車型車廂尺寸確定。圖13-7自卸汽車主要尺寸參數(shù)2、質(zhì)量參數(shù)的確定額定裝載質(zhì)量是自卸汽車的基本使用性能參數(shù)之一。目前,中、長距離公路運輸趨向使用重型自卸汽車,以便提高運輸效率、降低運輸成本,額定裝載質(zhì)量般在9~19t;而承擔(dān)市區(qū)成市郊短途運輸?shù)淖孕镀囶~定裝載質(zhì)量為4.5~9t。同時,還應(yīng)考慮到廠家額定裝載質(zhì)量的合理分級,以利于產(chǎn)品系列化、部件通用化和零件標(biāo)準化。此外,額定裝載質(zhì)量還必須與選用的二類貨車底盤允許的最大總質(zhì)量相適應(yīng)。改裝部分質(zhì)量主要包括:車廂質(zhì)量、副車架質(zhì)量、液壓系統(tǒng)質(zhì)量、舉升機構(gòu)質(zhì)量以及其他改裝部件的質(zhì)量。改裝部分質(zhì)量既可通過計算、稱重求得,也可以根據(jù)同類產(chǎn)品提供的數(shù)據(jù)進行估算。自卸汽車整車整備質(zhì)量是指裝備齊全,加夠燃料、液壓油和冷卻液的空車質(zhì)量。它一般是二類底盤整備質(zhì)量與改裝部分質(zhì)量的總和,是自卸汽車總體設(shè)計的重要參數(shù)之一。自卸汽車總質(zhì)量是指裝備齊全,包括駕駛員,并按規(guī)定裝滿貨物的質(zhì)量。其值可按下式確定(13-1)

自卸汽車質(zhì)量利用系數(shù)是指裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量之比,即(13-2)

圖13-8自卸汽車后傾最大舉升角的確定

2.伸縮液壓缸總行程L的確定直推式舉升機構(gòu)工作示意圖如圖13-9所示,根據(jù)余弦定理有(13-3)式中,

,

為最大舉升角,為液壓缸較支點A與車廂后較支點0連線與水平方向的夾角。故液壓缸總行程為伸縮液壓缸的總節(jié)數(shù)為(13-4)(13-5)圖13-9直推式舉升機構(gòu)工作示意圖

3.舉升機構(gòu)液壓缸直徑的確定1)當(dāng)?shù)谝还?jié)液壓缸套筒將要伸出時,舉升力矩為式中,—第1節(jié)液壓缸的推力(N);—舉升力矩(N·m)。阻力矩為(13-6)(13-7)

液壓缸推力

為(13-8)式中,

—液壓缸工作壓力(MPa);

—第一節(jié)液壓缸有效工作直徑(m);

—液壓缸推力(N)。將式(13-7)代入式(13-8),整理得

2)當(dāng)?shù)趇節(jié)液壓缸套筒將要伸出時,B點移動到點。在AOB'中,根據(jù)余弦定理有(13-9)根據(jù)正弦整理可得(13-10)則(13-11)故(13-12)舉升質(zhì)心

點的坐標(biāo)為(13-13)(13-14)車廂后鉸支點0至的距離為又,,故第i節(jié)液壓缸的有效直徑(m)為(13-15)各鉸支點O、A、B點的位置應(yīng)參照同類車型并結(jié)合總體設(shè)計所允許的空間確定。設(shè)計中通常選用較成熟的標(biāo)準伸縮液壓缸。由選用的元件來驗算,使得滿足設(shè)計要求。單缸前置直推式舉升機構(gòu)與單缸后置直推式舉升機構(gòu)的計算方法相同。對于雙缸后置直推式舉升機構(gòu)的計算,只需令(13-16)式中

—計算的單缸舉升質(zhì)量(kg);

W—實際的舉升質(zhì)量(kg);K—修正系數(shù),=0.55~0.65。

為單液壓缸的計算載荷,然后再按單液壓缸舉升機構(gòu)的計算方法進行設(shè)計計算。(二)連桿組合式舉升機構(gòu)設(shè)計連桿組合式舉升機構(gòu)設(shè)計的兩種主要結(jié)構(gòu)形式為后推連桿組合式舉升機構(gòu)和前推連桿組合式舉升機構(gòu)。后推連桿組合式舉升機構(gòu)又稱D式舉升機構(gòu),它具有后鉸支軸反力較小、舉升力系數(shù)大、活塞行程短、舉升臂放大系數(shù)大等優(yōu)點。前推連桿組合式舉升機構(gòu)又稱T式舉升機構(gòu),它具有省力、液壓缸最大推力Fmax較小、油壓特性好、液壓系統(tǒng)壓力p隨舉升角0變化平緩等優(yōu)點。但是,它也有液壓缸擺角大、液壓缸行程大等缺點。對裝載質(zhì)量為4~8t的自卸式垃圾車,通常采用后推連桿組合式舉升機構(gòu);而裝載質(zhì)量為10~20t的自卸式垃圾車,則多采用前推連桿組合式舉升機構(gòu),由于后推連桿組合式舉升機構(gòu)與前推連桿組合式舉升機構(gòu)設(shè)計的方法和過程相同。因此這里僅以前推連桿組合式舉升機構(gòu)為例介紹連桿組合式舉升機構(gòu)的設(shè)計方法。一、罐式汽車的定義及其特點罐式汽車是指裝備有罐狀容器,用于運輸或完成特定作業(yè)任務(wù)的專用汽車。罐式汽車分為罐式專用運輸汽車、罐式專用作業(yè)汽車。罐式專用運輸汽車在汽車運輸中發(fā)揮了重要作用,歸納起來有如下優(yōu)點:(1)運輸效率高由于罐體是裝載物料的容器,可以采用機械化裝卸方式,大大地縮短了裝卸時間,加快了車輛周轉(zhuǎn)速度,提高了運輸效率。(2)運輸物料不易變質(zhì)罐體通常是個密封容器,罐內(nèi)物料不受氣候條件影響,若物料對溫度有要求,還可做成隔熱罐體和加熱罐體等特殊結(jié)構(gòu)的罐體來保護物料。所以,物料不易變質(zhì),也不易污染和泄漏。(3)工作條件優(yōu)罐式汽車運輸可實現(xiàn)裝、運、卸機械化,且都在封閉狀態(tài)下進行。大大地減少了裝卸工人人數(shù),減輕了勞動強度,減少了粉塵飛揚和異味的散發(fā)。(4)運輸成本低物料散裝運輸,節(jié)省了包裝材料,增加了裝載質(zhì)量,使運輸成本下降。(5)運輸安全由于是密封運輸,物料不會泄漏,即使是有毒物質(zhì),也不會污染環(huán)境。對于易爆、易燃物品及危險化學(xué)物品,也不易產(chǎn)生意外事故。但是,罐式專用運輸汽車也有一些不足之處。因罐體是專用設(shè)備,只能裝載規(guī)定的物料,往往在返程時是空車;裝卸貨物需要相應(yīng)的裝料設(shè)備和接收設(shè)備。罐式專用作業(yè)汽車根據(jù)作業(yè)功能或裝備有貯運罐、真空泵等裝置以吸除污濁物;或裝備有噴灑系統(tǒng)、清洗裝置用來綠化園林、噴灑路面而起到除塵和降溫作用;或裝備有消防泵、水罐(泡沫液罐)及水槍等滅火裝置用于撲滅火災(zāi)。二、罐體支承座罐體與汽車車架的連接通過罐體底部的支承座和固定裝置來完成。支承座有整體式和分置式兩類。分置式又分縱梁分置式、橫梁分置式和縱橫梁分置式三種。它們都焊接在罐體的底部,與罐體連成一體。通常在焊接處加有補強鋼板。(一)整體式支承座整體式支承座的縱梁和橫梁焊成一體,再與罐體焊在一起,如圖13-13所示。縱梁截面有L形或與上部零件的連接面組成長方形、梯形、直角梯形等,上部形狀視罐體外形而定。橫梁截面多為L形。支承座與汽車之間用固定裝置聯(lián)鎖。圖13-13整體式支承座示意圖1-支承座縱梁2-彈性連接塊3-U形連接螺栓4-封板上托板5-支承座橫梁6-橫梁上托板7-縱梁上托板8-止推板9-封板10-剛性連接塊11-汽車車架12-罐體(二)分置式支承座1、縱梁分置式支承座它由左、右兩根縱梁分別焊于罐體底部兩側(cè)。相互不直接連接而成。與整體式支承座一樣,需用固定裝置和止推板等與汽車車架連接。2、橫梁分置式支承座橫梁常與罐體連接成長方形封閉截面,用U形螺栓和聯(lián)鎖裝置與車架連接。這種支承座常采用前、后橫梁支承于立式罐體下部。3、縱橫梁分置式支承座由兩根縱梁和一根橫梁組成,用U形螺栓和聯(lián)鎖裝置與車架連接,也常用于立式罐體上。(三)罐體支承座固定裝置圖13-14所示為常用的固定裝置。圖13-14a所示為剛性聯(lián)鎖,連接塊分別裝在支承座和車架上,然后用螺栓、螺母將兩者剛性地連接起來。圖13-14b為U形螺栓聯(lián)鎖,直接將支承座和車架連接在一起,是普遍采用的一種固定裝置。圖13-14剛性固定裝置a)剛性聯(lián)鎖b)U形螺栓聯(lián)鎮(zhèn)1-襯架2-墊塊3-支承座4-車架5-連接塊圖13-15所示為彈性固定裝置。圖13-15a所示為彈性墊板聯(lián)鎖,在支承座和車架之間墊上具有彈性的軟墊(如硬橡膠、軟塑料或木塊),再用螺栓或U形螺栓聯(lián)鎖。這種彈性墊能緩沖罐體支承座的動載荷。若在螺栓兩端裝上彈性墊圈,緩沖效果更好。圖13-15b為彈簧聯(lián)鎖,連接塊通過彈簧、螺栓、螺母組成彈性聯(lián)鎖。這種聯(lián)鎖不單獨使用,常與剛性聯(lián)鎖配合使用。圖13-15c所示為彈性鉸接式聯(lián)鎖,彈性膠軸套10襯在軸套座9與鉸軸8之間,軸套座兩端固定在車架2或副車架11上,罐體支承座5與鉸軸8餃接。在受外力作用或汽車底盤受到扭矩作用時,由于鉸軸8在彈性膠軸套10中有一定的自由度,因此罐體不會承受扭矩。若罐體支承座前部采用彈性鉸接式聯(lián)鎖,且置于車架中間,支承座后部采用兩組其他的固定形式,使支承座形成三點支承,效果更佳。圖13-15d所示為球面鉸接式連鎖,裝在車架上的球面鉸座12與焊在罐體支承座5上的球形鋼套13套合著一個彈性橡膠塊14,用螺母鎖定。中軸螺栓能做多向活動,起緩沖作用。這種聯(lián)鎖方式常用于重型液罐車、越野液罐車上。圖13-15e所示為全浮動式聯(lián)鎖,中間有帶孔隔板的膠芯19安裝在座套18內(nèi),用上、下罩蓋21和20及中軸螺栓15固定。當(dāng)中軸螺栓受力時,膠芯19可起緩沖、吸振作用。圖13-15彈性固定裝置a)彈性墊板聯(lián)鎖b)彈性聯(lián)鎖c)彈性鉸接式聯(lián)鎖d)球面鉸接式聯(lián)鎖e)全浮動式聯(lián)鎖1-橡膠彈性塊2-車架3-彈性膠墊4-罐體5-罐體支承座6-連接塊7-彈簧8-鉸軸9-軸套座10-彈性膠軸套11-副車架12-球面鉸座13-球形鋼套14-彈性橡膠塊15-中軸螺栓16-彈性墊圈17-前立板18-座套19-膠芯20-下罩蓋21-上罩蓋三、罐體的壁厚計算油罐、粉罐、氣罐等汽車罐體內(nèi)一般要承受壓力,需要根據(jù)罐內(nèi)壓力計算出罐體最小壁厚。1.圓筒體壁厚計算罐體受內(nèi)壓作用時圓筒體壁厚用下式計算: (mm)(13-19)式(13-19)是按壓力容器標(biāo)準,對于常壓容器,公式分母中“”項取消。式中:——計算壓力(MPa);——圓柱筒體內(nèi)直徑(mm);——材料的許用應(yīng)力(MPa),按表13-3算得;——焊縫系數(shù),見表13-4;——壁厚附加量(mm)。表13-3鋼制壓力容器許用應(yīng)力注:——鋼材標(biāo)準抗拉強度下限值(MPa);——鋼材標(biāo)準常溫屈服點(或0.2%屈服確定)(MPa);——鋼材在設(shè)計溫度下的屈服點(或0.2%屈服確定)(MPa);——鋼材在設(shè)計溫度下經(jīng)105h斷裂的持久強度的平均值(MPa);——鋼材在設(shè)計溫度下經(jīng)105h蠕變率為1%的蠕變極限(MPa)。材料許用應(yīng)力取下列各值中的最小值(MPa)碳素鋼、低合金鋼高合金鋼表13-4鋼制壓力容器焊接接頭系數(shù)焊縫結(jié)構(gòu)簡

圖焊接接頭系數(shù)100%無損深傷局部無損深傷雙面焊對接接頭和相當(dāng)于雙面焊的全焊透的對接接頭

1.00,85單面焊對接接頭(沿焊縫根部全長有緊貼基本金屬的墊板)

0.90.8壁厚附加量c通常由鋼板負偏差、腐蝕裕量和加工減薄量組成,即: (mm) (13-20)式中:——鋼板厚度負偏差,按鋼材標(biāo)準規(guī)定;——根據(jù)常運貨物對罐體的腐蝕速度和設(shè)計壽命確定;對于碳素鋼和普通低合金剛單面腐蝕,可取=1.2mm,對于不銹鋼,腐蝕速度極微時,取=0mm;——與罐體的加工方法、材料性質(zhì)有關(guān);冷卷筒體可取=0mm。2.封頭壁厚計算罐體受內(nèi)壓作用時,封頭壁厚計算如下:(1)橢圓形封頭橢圓形封頭見表13-5,推薦采用長、短軸比值為2的標(biāo)準橢圓形封頭。橢圓形封頭厚度用下式確定: (13-21)式(13-21)是按壓力容器標(biāo)準,對于常壓容器,公式分母中“”項取消。式中:——橢圓形封頭形狀系數(shù),用下式計算:,標(biāo)準橢圓形封頭為1;——設(shè)計壓力(MPa);——封頭內(nèi)徑(mm);——壁厚附加量(mm),,對于橢圓形封頭,加工減薄量可取。(2)碟形封頭碟形封頭見表13-5,碟形封頭厚度用下式確定: (13-22)式中:——碟形封頭形狀系數(shù),用下式計算:,標(biāo)準碟形封頭DHA,M=1.4,DHB,M=1.54;——封頭球面部分內(nèi)半徑(mm);——封頭過渡段轉(zhuǎn)角內(nèi)半徑(mm);——壁厚附加量(mm),對于碟形封頭,加工減薄量可取。(3)半球形封頭半球形封頭見表13-5,半球形封頭厚度用下式確定: (13-23)式(13-24)是按壓力容器標(biāo)準,對于常壓容器,公式分母中“”項取消。式中:——半球形封頭內(nèi)直徑(mm);——壁厚附加量(mm),對于拼塊式半球形封頭,加工減薄量可取。(4)球冠形封頭球冠形封頭見表13-5,球冠形封頭厚度用下式確定:(13-24)式中:——系數(shù),由GB150—1998圖7-5查取;——球冠形封頭內(nèi)直徑(mm);——壁厚附加量(mm),對于拼塊式半球形封頭,加工減薄量可取

。2.封頭壁厚計算表13-5罐式汽車常用封頭結(jié)構(gòu)參數(shù)名

稱斷面形狀類型代號形式參數(shù)關(guān)系橢圓形封頭EHA碟形封頭DHA,DHB,半球形封頭HSH球冠形封頭PSH注:DN——封頭公稱直徑。3.罐式汽車罐體有一些平蓋結(jié)構(gòu),如進料裝置、防堵蓋,基本是圓形平蓋。圓形平蓋厚度按下式計算: (13-25)式中:——圓形平蓋計算直徑(mm),見GB150—1998表7-7中簡圖;——結(jié)構(gòu)特征系數(shù),查GB150—1998表7-7;——壁厚附加量(mm),對于圓形平蓋,加工減薄量可取。有些罐體在特定狀況下會出現(xiàn)負壓,需要根據(jù)外壓計算出罐體最小厚壁,可參照GB150—1998相關(guān)內(nèi)容核算。13.2起重舉升汽車改裝起重舉升汽車是指裝備有起重設(shè)備或可升降作業(yè)臺(斗)的專用汽車。起重舉升汽車分為起重舉升專用運輸汽車和起重舉升專用作業(yè)汽車兩大類。起重舉升專用運輸汽車是指裝備有便于貨物裝卸的起重設(shè)備或可升降臺,用于運輸貨物的起重舉升汽車,包括隨車起重運輸車、航空食品裝運車。而起重舉升專用作業(yè)汽車是指裝備有起重設(shè)備或可升降作業(yè)臺(斗),用于完成特定作業(yè)任務(wù)的起重舉升汽車。根據(jù)作業(yè)方式、內(nèi)容的不同,又可細分為汽車起重機、高空作業(yè)車、飛機清洗車、登高平臺消防車、舉高噴射消防車、云梯消防車、橋梁檢測車、計量檢衡車幾種類型。一、整車總體設(shè)計(一)整車基本參數(shù)的選擇1.尺寸參數(shù)隨車起重運輸車的尺寸參數(shù)主要是指處于行駛狀態(tài)時,整車的外廓尺寸,即車輛的長、寬、高,必須符合GB7258-2017機動車運行安全技術(shù)條件中有關(guān)車輛外廓尺寸限制的規(guī)定。2.質(zhì)量參數(shù)(1)廠定最大總質(zhì)量由于隨車起重運輸車是在載貨汽車二類底盤上改裝而成的,廠定最大總質(zhì)量應(yīng)和載貨汽車的廠定最大總質(zhì)量相同。(2)裝載質(zhì)量隨車起重運輸車的裝載質(zhì)量可由下式計算 (13-26)式中-二類底盤質(zhì)量(kg);-車廂質(zhì)量(kg);-起重裝置質(zhì)量(kg)。(3)質(zhì)量利用系數(shù)因隨車起重運輸車屬于運輸型專用汽車,故應(yīng)考慮改裝后的質(zhì)量利用系數(shù)。顯然,在質(zhì)量利用系數(shù)較低的貨車上進行改裝是不經(jīng)濟的,但我國目前還沒有標(biāo)準可參照執(zhí)行。據(jù)國家有關(guān)統(tǒng)計,隨車起重運輸車的質(zhì)量利用系數(shù)般為0.73-0.84。(二)軸載質(zhì)量分配隨車起重運輸車的軸載質(zhì)量分配,須在總布置時特別注意。要求改裝后的整車軸載質(zhì)量分配應(yīng)與原貨車基本相同。下面以前置式隨車起重運輸車為例進行說明。前置式隨車起重運輸車為了將起重裝置安放在駕駛室和車廂之間,需把原貨車的車廂前部裁短450~500mm。又因增加了起重裝置,使整車的軸載質(zhì)量發(fā)生了變化;另外,當(dāng)起重臂在不同工況位置時,其軸載質(zhì)量也會有所不同。因此,軸載質(zhì)量的分配要根據(jù)車輛行駛狀態(tài)下起重臂所處的位置來計算。如圖13-16所示,由于起重裝置在汽車行駛狀態(tài)所處的位置不同,則軸載大小、也不相同,因此在布置時要注意防止前軸軸載質(zhì)量超載。表13-6結(jié)合圖16所示,列出了起重臂布置在不同位置時的軸載質(zhì)量分配計算公式。表13-6起重臂不同位置的軸載質(zhì)量分配計算公式負載起重臂位置前軸軸載質(zhì)量后軸軸載質(zhì)量空載12滿載12圖13-16軸載質(zhì)量分配計算圖a)起重臂在駕駛室上方b)起重臂在駕駛室后圍與車廂之間二、起重裝置的參數(shù)選擇與設(shè)計(一)參數(shù)選擇起重裝置的參數(shù)決定了起重舉升汽車的工作特性,應(yīng)根據(jù)使用要求和實際生產(chǎn)條件確定,并須考慮相關(guān)的標(biāo)準和規(guī)定。起重裝置的主要參數(shù)有起重量、起升高度、幅度和工作速度等。1.起重量起重量是指起重臂在一定長度和幅度下,保證起重舉升汽車的起重穩(wěn)定性的最大起升質(zhì)量。在起重臂最短和幅度最小時,其最大起重量稱為標(biāo)定起重量。2.起升高度起升高度是指從地面到吊鉤鉤環(huán)中心極限位置的距離。起升高度也隨臂長和幅度的變化而變化,通常以最大起升高度表示。3.幅度幅度是指起重臂前端吊鉤鉤環(huán)中心到立柱轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)中心線間的距離。隨車起重運輸車不移位時的工作范圍,由最大幅度和最小幅度決定。4.工作速度起重裝置的工作速度應(yīng)根據(jù)工作要求確定。起重工作速度包含以下主要內(nèi)容:(1)起升速度貨物起升速度與起重量和起升高度有關(guān)。起吊小噸位貨物時,可采用較高的起升速度。但起升高度不大時,起動和制動過程所占的比例相對較大,一味提高起升速度將增加動載荷,反而不能提高工作效率。一般取起升速度為0.3m/s左右。(2)回轉(zhuǎn)速度立柱的回轉(zhuǎn)速度受旋轉(zhuǎn)起動或制動時切向慣性力的限制。在10m左右的幅度內(nèi),回轉(zhuǎn)速度不應(yīng)超過3r/min?;剞D(zhuǎn)速度過高,貨物在切向方向的擺動大,對作業(yè)效率反而產(chǎn)生不利的影響。一般取回轉(zhuǎn)速度為2.5r/min。(3)變幅速度對于折疊臂式,起重臂變幅速度是指起重臂在變幅液壓缸作用下,其角度的改變速度,一般小于。對于伸縮臂式,起重臂變幅速度是指起重臂在水平方向的直線運動速度,可參照起升速度選取。(4)支腿伸縮速度支腿的伸縮速度均用時間來表示,伸腿時間一般為15~20s,縮腿時間為伸腿時間的1/2。(二)起吊支腿的設(shè)計計算隨車起重運輸車進行起吊作業(yè)時,主車架將受到較大的附加集中載荷,為了保證車架的強度和提高整車的起重能力,必須設(shè)置支腿。此外,支腿還對起吊作業(yè)時整車的工作穩(wěn)定性有很大的影響。圖13-17H形支腿a)水平缸同軸布置b)水平缸錯開布置1-垂直支承油缸2-水平支承油缸1.支腿形式的選取通常采用H形支腿,即左右各一個支承。每個支腿各有一個水平液壓缸,一個垂直支承液壓缸。進行起吊作業(yè)時支腿外伸呈H形,行駛時收回,如圖13-17a所示。為保證支腿收回時不超出車輛行駛時的寬度標(biāo)準,外伸時又有足夠的支承距離,可將左右支腿的水平液壓缸錯開安放,如圖13-17b所示。支腿必須與起重裝置的橫梁牢固連接,以保證支腿支承可靠,使整車起吊作業(yè)穩(wěn)定。2.支腿跨距的確定由于隨車起重運輸車只有左右兩個支腿,故只確定橫向跨距。確定的原則是起重裝置在臂架強度允許的起重量范圍內(nèi)工作時,要保證整車的穩(wěn)定,即整車的側(cè)向穩(wěn)定性,即要求最大起重量和其他各重力對該側(cè)支腿支承中心線作用的傾翻力矩小于整車的穩(wěn)定力矩。由力矩平衡方程可以得到支腿橫向外伸跨距的最小值為 (13-27)式中—支腿支承中心與立柱中心的距離(m);—起重臂質(zhì)心至立柱中心的距離(m);—起重臂的工作幅度(m);—起重臂質(zhì)量(kg);—起吊質(zhì)量(kg);—不包括起重臂質(zhì)量的整車整備質(zhì)量(kg);—動載系數(shù),可取=1.2。3.支腿壓力計算和支承液壓缸缸徑的確定按最危險工況考慮,即隨車起重運輸車的大部分車輪被支承液壓缸頂起,整車成為三點支承狀態(tài)。設(shè)整車滿載時的重力載荷平均分配在三個支承點上,則單個支腿上所受到的支承載荷為G的1/3。再根據(jù)液壓系統(tǒng)工作壓力p(可按中、高壓系統(tǒng)選p=8-16MPa),即可確定支承液壓缸的缸徑。三、穩(wěn)定性校核隨車起重運輸車的穩(wěn)定性校核包括作業(yè)穩(wěn)定性校核和靜態(tài)穩(wěn)定性校核,校核的原則是在極限工況下整車不發(fā)生傾翻,包括起重臂在側(cè)向作業(yè)時的橫向穩(wěn)定性和起重臂在正前、后方作業(yè)時的縱向穩(wěn)定性。從理論上講,穩(wěn)定性條件可由作用在傾翻線兩側(cè)的傾覆力矩和穩(wěn)定力矩的平衡決定,但實際上還受地形、風(fēng)載荷和慣性載荷的影響,并要考慮適當(dāng)?shù)陌踩禂?shù)。根據(jù)QC/T459—2014《隨車起重運輸車》的規(guī)定,在進行穩(wěn)定性校核時,按下列要求選擇載荷參數(shù)進行計算。1.作業(yè)穩(wěn)定性校核產(chǎn)生穩(wěn)定力矩的載荷:整車整備質(zhì)量。產(chǎn)生傾覆力矩的載荷:1)相應(yīng)幅度下的額定起重量,計算該載荷時按1.1倍取值。2)慣性載荷,取載荷的回轉(zhuǎn)水平慣性力(沿吊臂方向或垂直吊臂方向)和變幅慣性力對傾覆影響較大者。詳細計算方法可查閱有關(guān)起重機械手冊。3)風(fēng)載荷,工作狀態(tài)下的風(fēng)載荷按風(fēng)壓q=125N/m2

(內(nèi)陸)計算。有特殊要求的起重機,其風(fēng)載荷系數(shù)根據(jù)實際情況予以確定。2.靜態(tài)穩(wěn)定性校核產(chǎn)生穩(wěn)定力矩的載荷:整車整備質(zhì)量。產(chǎn)生傾覆力矩的載荷:相應(yīng)幅度下的額定起重量,計算該載荷時按公式1.25+0.1F取值,其中F為起重臂折算至吊臂頭部由吊臂的重量引起的載荷,不計風(fēng)載。上述載荷計算方法見表13-7。在分析了整車的穩(wěn)定力矩和傾覆力矩之后,可按前面確定軸載質(zhì)量或支腿跨距的方法進行穩(wěn)定性校核計算。若隨車起重運輸車在表13-7給定的載荷作用下,當(dāng)傾覆力矩小于穩(wěn)定力矩時,則認為整車是穩(wěn)定的。否則,應(yīng)對整車的總體布置進行調(diào)整或重新設(shè)計。以上計算方法是采用給定載荷法,使各種受力分析更接近起重運輸車的實際工況。進行上述步驟后,即可考慮起重機與汽車車架的聯(lián)系,以及取力器、傳動軸、有關(guān)泵、閥油箱及管路的安裝等,進而完成整個起重運輸車的設(shè)計。驗算工況載荷值整車整備質(zhì)/kg載荷/N慣性載荷/N風(fēng)載/N作業(yè)穩(wěn)定性校核1.1靜態(tài)穩(wěn)定性校核1.25+0.1F__表13-7隨車起重運輸車穩(wěn)定性校核的計算載荷

13.3廂式汽車改裝一、總體結(jié)構(gòu)與設(shè)計廂式專用運輸汽車中用于載運貨物的專用汽車,根據(jù)結(jié)構(gòu)形式可分為兩種:一種是在二類貨車底盤基礎(chǔ)上,安裝一個獨立封閉的車廂,大多數(shù)的廂式運輸車屬于這種類型;還有一種是專門設(shè)計制造的廂式運輸半掛車,如圖13-18所示,車廂采用全封閉結(jié)構(gòu)。車廂設(shè)置有后門或側(cè)門,廂內(nèi)裝有通風(fēng)、采光設(shè)施,具有良好的防雨、防曬、防塵、防盜等功能。按駕駛室的形式不同,廂式運輸車可分為長頭駕駛室式和平頭駕駛室式兩種。前者車廂相對長度較小、車廂容積利用率較低、空氣阻力較大;后者車廂相對長度較前者有明顯提高,外形較協(xié)調(diào)。裝有導(dǎo)流罩的平頭駕駛室式廂式運輸車的空氣阻力小,適于高速行駛。廂式汽車的廂體一般是由頂蓋、底架(包括副車架縱梁橫)、前圍、后圍(后門框)及左、右側(cè)圍六部分組焊而成。廂體布置應(yīng)遵循以下幾點原則:(1)根據(jù)GB7258—2017《機動車運行安全技術(shù)條件》的規(guī)定,除消防車外的其他機動車在空載、靜態(tài)狀態(tài)下,向左側(cè)和右側(cè)傾斜的側(cè)傾穩(wěn)定角應(yīng)大于等于:總質(zhì)量為整備質(zhì)量的1.2倍以下的機動車:28°;總質(zhì)量不小于整備質(zhì)量的1.2倍的專項作業(yè)車:32°。(2)根據(jù)GB1589—2016《汽車、掛車及汽車列車外廓尺寸、軸荷及質(zhì)量限值》的規(guī)定,車寬限值由2500mm修訂為2550mm(冷藏車車寬限值為2600mm),車高限值為4000mm,不同類型的車輛應(yīng)符合車長限值的要求,同時要滿足最大允許總質(zhì)量限值的要求。(3)廂式貨車的貨廂頂部應(yīng)封閉、不可開啟(翼開啟式車輛除外),其與側(cè)面的連接應(yīng)采用焊接等永久固定的方式;貨廂的后面或側(cè)面應(yīng)設(shè)有固定位置的車門。圖13-18廂式貨車整體布置圖a)廂式貨車b)廂式貨運半掛車廂體通過其底架(副車架)縱梁緊固在汽車底盤的縱梁上。一般同時采用角鐵連接與U形螺栓連接。角鐵連接如圖13-19所示。為避免裝配后連接面產(chǎn)生間隙(圖13-19c),緊固前上下角鐵間的間隙(圖13-19a)應(yīng)適當(dāng);緊固后保證連接面緊密貼合(圖13-19b)。圖13-19車廂底架與縱梁連接角鐵及裝配a)緊固前b)緊固后c)不當(dāng)裝配1-廂體底架2-緩沖墊3-底盤縱梁4-角鐵當(dāng)采用U形螺栓固定時,為防止車架縱梁翼面變形,防止緊固松動,需要在U形螺栓連接部位處的車架縱梁槽形斷面內(nèi)襯入一墊木或型鋼,但在靠近消聲器處因溫度較高,為安全起見,必須使用鋼內(nèi)襯墊板,如圖13-20所示。U形螺栓的直徑D≥16mm,螺栓安裝間距以1000~1500mm為宜。U形螺栓的長度由底盤縱梁、車廂縱梁和中間緩沖墊三者高度之和確定。圖13-20連接用內(nèi)襯墊板形式與安裝二、車廂結(jié)構(gòu)與設(shè)計(一)車廂尺寸參數(shù)的確定1、車廂外廓尺寸(長×寬×高)車廂外廓尺寸應(yīng)在廂式汽車總體設(shè)計階段予以確定。其中,廂體長度主要由前后軸荷分配系數(shù)決定,應(yīng)接近原車廂長度,以便保持原底盤性能;廂體寬度主要由底盤輪距、使用要求及法規(guī)限寬等因素決定;廂體高度由改裝后的質(zhì)心高度(影響汽車的行駛穩(wěn)定性)決定,在滿足裝載容積及裝卸方便的情況下,應(yīng)盡量減小廂體高度,以降低質(zhì)心,提高汽車行駛的穩(wěn)定性。2、車廂內(nèi)框尺寸(長×寬×高)車廂內(nèi)框尺寸是指車廂內(nèi)有效的長、寬、高,三者乘積確定了車廂容積的大小,并直接影響汽車的運輸效率、運輸成本及使用方便性。設(shè)計時應(yīng)考慮車輛用途、裝載質(zhì)量、貨物密度以及包裝方式、尺寸規(guī)格等多方面因素。3、車廂地板高度車廂地板高度直接影響貨物裝卸的方便性和汽車質(zhì)心的高度。地板離地過高,會導(dǎo)致汽車質(zhì)心位置升高,對行駛穩(wěn)定性及裝卸貨物的方便性都會產(chǎn)生不利影響;地板離地過低則輪胎與地板下平面易發(fā)生運動干沙,嚴重影響輪胎使用。制約車廂地板高度的主要因素有:輪胎直徑、道路條件、懸架動撓度以及車輛空載時輪胎與地板下平面之間預(yù)留的空間等。設(shè)計時該預(yù)留空間一般取230mm左右。4、整車整備質(zhì)量與最大裝載質(zhì)量廂式汽車的整車整備質(zhì)量是指除去貨物和人員之外而保證汽車正常行駛和完成使用功能所需要的全部裝備質(zhì)量之和。當(dāng)?shù)妆P選定之后,專用設(shè)施和車廂的結(jié)構(gòu)是影響整備質(zhì)量的主要因素。底盤和專用設(shè)施的質(zhì)量一般由主機廠提供或直接測量獲得,車廂質(zhì)重只能從所使用的材料估算或用類比法求得。減小車廂質(zhì)量是提高汽車動力性、經(jīng)濟性和生產(chǎn)效益最有效的方法之一。因此,設(shè)計時應(yīng)在保證車廂具有足夠強度和剛度的前提下,盡量減少質(zhì)量整備質(zhì)量是評價和比較不同車型設(shè)計、制造及材料利用水平的重要指標(biāo),也是研究車輛輕量化的方向。最大裝載質(zhì)量是廂式運輸車的基本使用參數(shù)之一,它直接關(guān)系到汽車的運輸效率與成本。最大裝載質(zhì)量的計算公式為

(13-28)式中——最大裝載質(zhì)量(kg);——最大總質(zhì)量(kg);——整車整備質(zhì)量(kg)。(二)車廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計車廂是廂式汽車的主要改裝部分,其設(shè)計應(yīng)最大限度地利用汽車的使用面積和載貨量,確保貨物運輸?shù)陌踩?,提高裝卸貨物的方便性,同時在保證車廂具有足夠強度和剛度的前提下,盡量減小車廂質(zhì)量,以滿足汽車輕量化的發(fā)展要求。1、車廂的骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計骨架結(jié)構(gòu)形式既要滿足車廂強度和剛度要求,又應(yīng)盡量減小車廂自重。在材料相同。截面積相等及壁厚不變的條件下,管形截面的抗扭剛度最佳,箱形截面次之,開口截面最差。在抗彎性能方面,開口截面稍優(yōu)于閉口截面。從提高整個廂體的剛度出發(fā),宜采用閉口截面。此外,骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計還要考慮內(nèi)外蒙皮裝配的工藝性要求乃內(nèi)外蒙皮、底架、門框等零部件的通用化程度,以縮短設(shè)計和制造周期,降低生產(chǎn)成本。車廂骨架一般都設(shè)計成“井”字形的矩形框架結(jié)構(gòu),為了節(jié)約材料、減輕自重,對于受力較小的頂蓋也可設(shè)計成“米”字形框架結(jié)構(gòu)。在制造工序上,首先將組成車廂的頂蓋、地板(包括副車架的縱梁、橫梁)、前圍、后圍、左、右側(cè)圍六大塊,分別加工為骨架分總成,然后將這六大塊骨架分總成焊接成一個完整的車廂骨架。骨架構(gòu)件一般選用1.2~2.5mm厚的鋼板制成。地板是整個車用的安裝及承載基礎(chǔ),受力情況最復(fù)雜,國此其縱梁和橫梁均采用槽形截面縱橫搭接的結(jié)構(gòu)(圖13-21),以提高強度和剛度。設(shè)計時,縱梁間距應(yīng)與所選底盤車架的縱梁間距相等,以便安裝。各橫梁的縱向位置應(yīng)根據(jù)汽車后軸軸線位置后軸軸線確定。與后軸軸線相鄰的兩橫梁要避免因輪胎跳動而產(chǎn)生運動干沙,因此間距要比其他橫梁間距大,一般取1000mm左右,其他橫梁間距取500-700mm。為了減輕自重,一般將橫梁兩端的截面做成變截面,即由兩端小過渡到中間大。在與縱梁連接處,有的結(jié)構(gòu)采用局部加強措施,變槽形截面為箱形截面。圖13-21車廂地板骨架結(jié)構(gòu)圖此外,還出現(xiàn)了框式骨架、寬瓦楞略厚鋼板外蒙皮式結(jié)構(gòu)和無骨架式結(jié)構(gòu)的車廂??蚴焦羌?、寬瓦楞略厚鋼板外蒙皮式結(jié)構(gòu)車廂的特點是省去了傳統(tǒng)的骨架,一般也無內(nèi)蒙皮。首先用異形鋼管焊接成框形骨架,將約1.6mm厚壓制成較寬、較深梯形形狀的鋼板,裝入框形骨架內(nèi),四邊與框架焊接連成一體,使各板成為單一的總成,再在車上拼裝焊接成廂體。由于車廂蒙皮采用較厚鋼板壓成凹凸較大的瓦楞板,去除了各板中間的支持骨架,僅靠周邊框架狀骨架即可滿足強度、剛度要求。無骨架式結(jié)構(gòu)車廂是采用高強度的“鋼塑夾層板”作為車廂的壁板,即由層壓板和薄鋼板復(fù)合而成,內(nèi)部為木材層壓板,外表采用薄鋼板,該結(jié)構(gòu)同時兼有骨架和蒙皮的作用,從而大大減輕了車廂的自重,簡化了制造工藝。2、車廂蒙皮的設(shè)計蒙皮通常采用0.8~1.5mm厚的薄鋼板,也有的采用合金鋁板、復(fù)塑鋼板,強化纖維塑料板或玻璃鋼板等。非金屬蒙皮厚度為2~3mm。為了提高蒙皮的剛度,在薄板上壓制成各種截面形狀的加強筋(圖13-22)。其中弧形截面的剛度最佳,其次是三角形和矩形。每塊蒙皮的形狀、大小應(yīng)根據(jù)骨架的結(jié)構(gòu)和板料的尺寸規(guī)格確定。蒙皮之間應(yīng)留有15mm左右的搭接量,這既是結(jié)構(gòu)上的需要,也可借此補償骨架間隔和蒙皮本身的尺寸誤差。車廂內(nèi)飾多采用人造夾層板制作。人造夾層板較厚,不能搭接,只能對接,并采用裝飾壓條進行封口(圖13-23)。由于壓條較寬,故對接縫的要求不高,允許有小于3mm的間隙存在。內(nèi)飾的外表面覆蓋一層壓制有加強筋的內(nèi)蒙皮。為減輕質(zhì)量,可將內(nèi)蒙皮制成條狀,從下至上間斷布置。這樣既可以保護內(nèi)飾件,又可使貨物直接與內(nèi)蒙皮接觸。圖13-22外蒙皮的截面形狀a)三角形斷面b)矩形斷面c)弧形斷面圖13-23裝飾壓條的密封結(jié)構(gòu)1-裝飾壓條2-夾層板3-骨架13.4倉柵式汽車改裝倉柵式汽車是指裝備有專用裝置,具有倉籠式或柵欄式結(jié)構(gòu)車廂的專用汽車,主要用于運輸散裝顆粒食物或飼料、畜禽等貨物。目前我國倉柵式汽車主要有散裝飼料運輸車、散裝糧食運輸車、畜禽運輸車、養(yǎng)蜂車等。其中,散裝飼料運輸車、散裝糧食運輸車為倉籠式汽車,畜禽運輸車、養(yǎng)蜂車等為柵欄式汽車。一、散裝飼料運輸車的分類與設(shè)計要求散裝飼料運輸車是指裝備有液壓傳動系統(tǒng)和輸送器,通輸送器將飼料輸送到一定距離和高度,用于運輸散裝飼料的專用自卸運輸汽車。散裝飼料運輸車根據(jù)其卸料方式的不同分為螺旋卸料式、螺旋氣力卸料式和氣力卸料式。由于各種飼料成分密度不同,通常采用螺旋卸料式。螺旋卸料式又根據(jù)其螺旋機構(gòu)驅(qū)動方式的不同,分為機械式、液壓式和增壓式。本節(jié)主要介紹機械螺旋卸料式散裝飼料運輸車的結(jié)構(gòu)與設(shè)計。散裝飼料運輸車的設(shè)計要求為:1)飼料一般由多種原料配制而成,因此在運輸和裝卸過程中,不能破壞飼料的混合比。2)有足夠的卸料能力,且剩余率必須滿足有關(guān)標(biāo)準規(guī)定。3)飼料在卸料過程中,各環(huán)節(jié)的卸料能力、輸送能力必須互相匹配,避免發(fā)生飼料堵塞。4)罐體應(yīng)具有足夠的強度、剛度和耐磨性。二、機械式螺旋輸送散裝飼料運輸車(一)總體結(jié)構(gòu)和工作原理機械式螺旋輸送散裝飼料運輸車由二類汽車底盤、倉罐、螺旋輸送卸料機構(gòu)、取力裝置等組成,機械式螺旋輸送散裝飼料裝置結(jié)構(gòu)如圖13-24所示。圖13-24機械式螺旋輸送散裝飼料裝置結(jié)構(gòu)1-手壓泵2-后保險杠3、7-彎頭4-轉(zhuǎn)向盤5-轉(zhuǎn)彎螺桿6-垂直螺旋軸8-人孔9-卸料螺旋軸10-懸臂支架11-懸臂12-卸料頭13-底部螺旋軸14-減速器15-操縱桿16-變速器17-傳動軸18-活門開關(guān)控制桿19-正反換向裝置20-移動活門21-液壓軟管汽車卸料時,首先操縱手壓泵1,使起伏裝置利用液壓缸舉起卸料螺旋軸9和懸臂11至飼料倉口高度,圖中實例的卸料螺旋軸最大可上升70°,下降25°。再由轉(zhuǎn)向盤4經(jīng)轉(zhuǎn)彎裝置帶動懸臂11旋轉(zhuǎn),使卸料螺旋槽對準接收倉口,做好卸料準備。轉(zhuǎn)彎裝置利用蝸輪蝸桿可使卸料螺旋左右旋轉(zhuǎn)各180°。取力裝置將汽車變速器16的動力通過傳動軸17、正反換向裝置19和減速器14,驅(qū)動底部螺旋軸13旋轉(zhuǎn)。當(dāng)活門開關(guān)控制桿18拉出倉底移動活門20時,倉內(nèi)飼料落入螺旋槽內(nèi),并隨即輸送至螺旋軸后端。螺旋軸通過一對錐齒輪換向后,帶動垂直螺旋軸6旋轉(zhuǎn),改變飼料輸送方向,飼料沿著垂直螺旋軸6向上提升,通過彎頭7到達卸料螺旋槽。卸料螺旋將飼料推送至飼料倉口。圖13-25所示為機械式螺旋輸送驅(qū)動力傳遞萬式簡圖,取力裝置由變速器取力器4經(jīng)傳動軸5、正反轉(zhuǎn)裝置6、減速器3帶動底部螺旋軸轉(zhuǎn)動。圖13-25機械式螺旋輸送驅(qū)動力傳遞方式簡圖1—罐體2—底部螺旋3—減速器4—變速器取力器5—傳動軸6—正反轉(zhuǎn)裝置螺旋輸送卸料機構(gòu)包括螺旋機構(gòu)、轉(zhuǎn)彎裝置、起伏裝置和移動活門機構(gòu)。機械螺旋輸送卸料機構(gòu)主要由三套螺旋機構(gòu)組成,即底部螺旋機構(gòu)、垂直螺旋機構(gòu)和卸料螺旋機構(gòu)。其作用是將倉罐中的飼料通過螺旋機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)推進作用,輸送到一定距離和高度,完成卸料工作。底部螺旋機構(gòu)裝在倉罐底部,不工作時兩者以移動活門機構(gòu)相隔。螺旋機構(gòu)的前端裝有正反轉(zhuǎn)裝置,用以控制卸貨的開始或停止。轉(zhuǎn)彎裝置用以改變輸送飼料和螺旋機構(gòu)的動力傳遞方向,安裝在底部螺旋機構(gòu)和垂直螺旋機構(gòu)之間,完成動力的傳遞和變向,帶動懸臂旋轉(zhuǎn)。圖13-26所示的轉(zhuǎn)彎裝置由蝸輪2、蝸桿5、一對錐齒輪8和轉(zhuǎn)向盤6等組成。轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤6,通過蝸桿5和蝸輪2使懸臂旅轉(zhuǎn)。圖13-26轉(zhuǎn)彎裝置1-底部螺旋軸2-蝸輪3-垂直螺旋軸

4、7、9-軸承5-蝸桿6-轉(zhuǎn)向盤8-錐齒輪圖13-27起伏裝置1-懸臂2-連桿3-液壓缸4-彎頭起伏裝置可使懸臂在垂直面內(nèi)上下運動,改變卸料高度,如圖13-27所示。彎頭4與液壓棚3的一端相連,另一端通過連桿2與懸臂1相連。當(dāng)懸臂升起時,操縱手壓泵使液壓油進入液壓棚,推動連桿升起懸臂;當(dāng)液壓缸油壓下降時,懸臂下落。在各倉底部裝有移動活門機構(gòu),結(jié)構(gòu)如圖13-28所示。當(dāng)控制桿4外拉時,移動活門打開,即可出料,反之,關(guān)閉倉室,停止出料。圖13-28移動活門機構(gòu)1-人孔2-容器室3-移動活門4-控制桿機械式螺旋輸送卸料方式結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠,維修方便,成本低廉。但起動力轉(zhuǎn)矩較大,不利于發(fā)動機工作,且工作平穩(wěn)性較差,傳動噪聲大,而且當(dāng)物料堵塞時易損壞驅(qū)動機構(gòu)。(二)倉罐結(jié)構(gòu)與設(shè)計1.倉罐結(jié)構(gòu)倉罐是貯存飼料的容器,緊固在汽車的車架上。其外形大多為圓形立倉,截面呈扇形漏斗狀。分倉板壁將倉罐分隔成若干倉室,各倉室頂部設(shè)有人孔,作為加料或檢修之用。下部設(shè)有移動活門,以便倉室內(nèi)的飼料落卸到設(shè)在倉罐底部的螺旋輸送槽內(nèi)。立倉式倉罐分為單倉式和多倉式兩種。單倉式立罐如圖13-29所示,它結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,適用于裝載質(zhì)量較小的汽車和半掛車;多倉式立罐如圖13-30所示,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,適用于裝載質(zhì)量較大的汽車和半掛車。無論是單倉式還是多倉式立罐,整車質(zhì)心高度均會升高,影響車輛行駛穩(wěn)定性。采用雙封頭單倉立罐(上出料)可明顯降低車輛的質(zhì)心高度,如圖2-29b所示。圖13-29單倉式立罐a)單封頭b)雙封圖13-30多倉式立罐1-封頭2-錐簡3-進料口4-料口加強圈5-分倉滑板6-立筒7-流態(tài)化床封頭是封閉筒體兩端的零件。封頭的形式一般包括球形、橢球形和碟形三種,如圖13-31所示。球形封頭為半球形,具有強度高、壁薄等特點。在罐體容積相同的條件下,球形封頭質(zhì)量小、有效容積大。根據(jù)球形封頭加工方法的不同又分為整體式和拼塊式,一般采用拼塊式。橢球形封頭的斷面由直邊和橢圓組成,如圖13-31b,H為封頭高,h為直邊高。直邊為罐體與封頭之間的過渡段,其作用是便于簡體與封頭的焊接。碟形封頭為帶折邊的球形封頭。它是由以(圖13-31c)為半徑的圓斷面,以r為半徑的過渡圓弧(即折邊)以及高度為h的直邊三部分組成。罐體通常采用橢球形和碟形封頭,而球形封頭由于制造困難而很少使用。圖13-31罐體封頭形式a)球形b)橢球形c)碟形為了增加裝載質(zhì)量,也可采用廂式結(jié)構(gòu)的倉罐,如圖13-32所示。倉罐的左、右側(cè)壁可做成可開式,這樣可在回程利用倉罐運輸其他貨物,減少空程率。圖13-32廂式倉罐1-控制桿2-鋼絲繩3-滑輪4-人孔5-倉罐6-移動活門7-底部螺旋輸送槽2.罐體設(shè)計(1)罐體容積首先根據(jù)汽車的額定裝載質(zhì)量確定罐體的理論容積為 (13-29)式中——罐體理論容積(m3);——汽車的額定裝載質(zhì)量(kg);——飼料的堆積密度(kg/m3)。然后根據(jù)罐體的橫截面形狀和尺寸,計算罐體的實際容積。罐體設(shè)計時應(yīng)滿足:(2)排料孔排料孔設(shè)在罐體底部的傾斜部位處。為了能保證飼料順利地從排料孔卸出,罐體底部側(cè)壁傾斜角度應(yīng)滿足下列要求 (13-30)式中——罐體側(cè)壁板傾斜部分的水平傾角(°);——飼料對罐壁的靜摩擦角(°)。當(dāng)飼料從罐體底部的排料孔靠自重流出時,可能由于大塊物料排料時的偶然連結(jié)或小顆粒飼料之間的黏結(jié)力造成起拱。為了防止飼料從排料孔靠自重流出時起拱,排料孔的水力半徑是一個重要參數(shù),如圖13-33所示。其值應(yīng)滿足

(13-31)式中R——排料孔水力半徑(m);——飼料的初抗切強度();——飼料的堆積密度();——飼料的內(nèi)摩擦角(°)。圖13-33排料孔水力半徑計算簡圖其中排料孔水力半徑R的計算公式為 (13-32)式中F——考慮了飼料顆粒尺寸影響的排料孔面積();l——對應(yīng)于上訴排料孔面積的周長(m)。對于圖13-33所示的圓形排料孔,其水力半徑為 (13-33)式中D——排料孔本身的直徑(m);——飼料的典型顆粒尺寸(m)。(3)罐壁壓力當(dāng)罐體中充滿飼料時,罐壁受到飼料的作用力,如圖13-34所示。圖13-34罐壁壓力罐體側(cè)部垂直部分受到的壓力為 (13-34)罐體水平部分受到的壓力為 (13-35)式中——x軸方向上單位面積的飼料產(chǎn)生的罐壁壓力();——y軸方向上單位面積的飼料產(chǎn)生的罐壁壓力();y——距物料表面高度(m);——飼料的堆積密度();——側(cè)壓系數(shù),可按計算。罐底傾斜部分受到的壓力為 (13-36)在獲得罐壁壓力的基礎(chǔ)上,可參考壓力容器設(shè)計的有關(guān)理論和方法進行罐體強度和剛度校核。專用車現(xiàn)代設(shè)計方法3專用車的特點和要求專用車設(shè)計方法自卸車設(shè)計優(yōu)化方案

專用車現(xiàn)代設(shè)計方法14.1專用車的特點和要求一、專用車的特點(1)專用汽車設(shè)計多選用定型的基本型汽車底盤進行改裝設(shè)計。首先要熟悉基本型貨車產(chǎn)品的生產(chǎn)情況、底盤規(guī)格、供貨渠道、銷售價格及相關(guān)資料等,然后根據(jù)所設(shè)計的專用汽車的功能和性能指標(biāo)要求,在功率匹配、動力輸出、傳動方式、外形尺寸、軸載質(zhì)量、購置成本等方面進行分析比較,優(yōu)選出一種基本型汽車底盤作為專用汽車改裝設(shè)計的底盤。能否選到一種好的汽車底盤,是能否設(shè)計出一種好的專用汽車的前提。(2)專用汽車設(shè)計的主要工作是總體布置和專用工作裝置匹配。設(shè)計時既要保證專用功能滿足其性能要求,也要考慮汽車底盤的基本性能不受到影響。必要時可適當(dāng)降低汽車底盤的某些性能指標(biāo),以滿足實現(xiàn)某些專用工作裝置性能的要求。(3)針對專用汽車品種多、批量少的生產(chǎn)特點,專用汽車設(shè)計應(yīng)考慮產(chǎn)品的系列化,以便根據(jù)不同用戶的需求很快進行產(chǎn)品改型。(4)對專用汽車自制件的設(shè)計,應(yīng)遵循單件或小批量的生產(chǎn)特點,要更多考慮通用設(shè)備加工的可能性。二、專用車的要求(1)在普通汽車底盤上改裝的專用汽車,底盤受載情況可能與原設(shè)計不同,因此要對一些重要的總成結(jié)構(gòu)件進行強度校核。(2)專用汽車設(shè)計應(yīng)滿足有關(guān)機動車輛公路交通安全法規(guī)的要求。(3)對專用汽車工作裝置中的某些核心部件和總成,如各種水泵、油泵、氣泵、空壓機及各種閥等,要從專業(yè)生產(chǎn)廠家中優(yōu)選。(4)某些專用汽車可能會在很惡劣的環(huán)境下工作,其使用條件復(fù)雜,要了解和掌握國家及行業(yè)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準,使專用汽車有良好的適應(yīng)性,工作可靠,是要設(shè)安全性裝置。14.2專用車設(shè)計方法專用汽車的開發(fā)是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程,時代的發(fā)展又為它提出了更高的要求。一方面多元化的市場需求要求企業(yè)以敏捷化的設(shè)計方式快速應(yīng)對;另一方面專用汽車本身也開始從純粹的功能型轉(zhuǎn)向兼顧舒適性、環(huán)保性、可靠性等性能指標(biāo),即更加關(guān)注于功能的實現(xiàn)過程。顯然,僅僅依靠傳統(tǒng)的設(shè)計方法是很難實現(xiàn)這些目標(biāo)的?,F(xiàn)代設(shè)計方法以當(dāng)前先進的計算機技術(shù)為手段,充分利用力學(xué)、應(yīng)用數(shù)學(xué)等工程基礎(chǔ)學(xué)科的進展,為工程設(shè)計提供了強有力的工具,這在很多行業(yè)都得到了充分驗證。專用汽車生產(chǎn)企業(yè)要在激烈的市場競爭中開拓成長的空間,就必須努力提高企業(yè)的核心競爭力,而應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計方法,強化自主研發(fā)能力,應(yīng)該說是一條艱巨但又充滿希望的途徑。1、模塊化繪圖系統(tǒng)專用汽車產(chǎn)品具有品種多、批設(shè)少的特點,其生產(chǎn)多采用改裝設(shè)計的方式,即在基本型汽車底盤上加裝外購或自制的專用設(shè)備,和其它的機械產(chǎn)品一樣,改裝所需的零部件應(yīng)盡量滿足“通用化、標(biāo)準化、系列化”的“三化”要求。即使是自制的異型件,也

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