多功能森林消防车改进设计及分析

孙杰

摘 要：作为最为严重的自然灾害之一，森林火灾已成为各国关注的重点内容，诸多国家都在不断的研发森林消防车来应对森林火灾，并且可及时的将消防员与消防器材运送至火灾现场。我国近年来在森林消防车的改造方面取得了一定的成果，本文将重点对森林消防车的改进设计与分析进行论述。

关键词：多功能；森林消防车；改进设计及分析

森林消防车对于预防及控制森林火灾具有重要作用。在我国境内具有较大的山区与林区，每年夏季时经常发生森林火灾，若单纯的依靠人为灭火，不仅无法提升灭火的效率，更会对人身安全造成一定的威胁。为此我国相关部门必须加大力度对森林消防车进行技术改进，使其适应灭火需求。

1 多功能消防车整车总体设计需求

对于森林消防车的技术改造必须符合我国的基本森林分布状况，具备高性能与高效的灭火能力。通过对消防车辆的底盘、高扬程泡沫灭火技术与高压水枪的技术改造，来提升森林消防车的工作性能，为有效的抑制火情提供充足的技术保障。对于森林消防车设计的总体需求如下：第一，消防车各性能指标数必须与计划一致。第二，在进行改造时必须严格遵守相关的法律法规，避免发生侵权行为。第三，改装后对相关的性能进行检验，确保消防车的正常运行。第四，对于改装的各部件进行合理的布置，以便于拆组。第五，对改装过程中的各种矛盾进行协调，确保改装工作的顺利进行。

2 多功能森林消防车的各方面改进设计

2.1 关于前顶撞装置的改进设计

第一，确定前顶撞的结构改造方案。当森林消防车行驶在森林中时，经常遇见障碍物，若强行通过则必然对消防车造成损害，进而影响消防车的工作效率，为此必须对消防车的前顶撞装置进行改进。为确保消防车具有良好的稳定性，可用两块分别长为1290mm，厚度为15mm的钢板以1450的夹角进行焊接，形成强有力的前顶撞装置，将刀片固定在钢板下方，使其免受障碍物的困扰。

第二，切割机理。在无外力支持进行灌木杆的切割时，若仅仅依靠自身的抗弯能PW是无法与刀片的切割力P相比拟的。然而若将刀片进行高速的旋转，则会产生较大的加速度，并且会产生与前进方向相反的惯性力Pg，当加速度增大时，惯性力会变大，茎秆的抗弯能力则会愈强。

2.2 关于防火开沟器的改进设计

对于防火开沟器的设计必须符合如下要求：首先，对开沟器进行合理的设计，使其与消防车的整体搭配，避免使消防车的性能受到影响。其次，由于森林火灾具有不确定性，只有加强开沟器的自动化设计，才能使其适应多变的情况。最后，必须确保刀片的强度与钢度，使其能够从容的适应森林的工况。

第一，确定合理的开沟器方案。就目前的森林消防车的实际情况而言，犁式开沟器使较为常见的开沟器。其整体主要由其部分构成：上承载部件主要用于对开沟器进行固定与支撑；中承载部件主要起承上启下作用，承上则是连接圆柱导轨与液压杆，启下则是连接下承载部件；下承载部件主要用于将刀片进行整合，同时通过三点与中承载部件进行连接，铧式犁的间距为590mm。

第二，对液压缸与液压回路进行设计。开沟器的液压回路主要包括五方面内容，即液压缸、三位四通电磁换向阀、溢流阀、液压泵与液压泵驱动机。其中液压缸是核心部位，在对液压回路进行设计前，必须对液压系统的工作压力进行确定。

第三，进行铧式犁开沟器的防火试验。在对犁式开沟器设计完毕后，必须对开沟器进行防火试验，以此来断定其性能是否符合需求。应将试验的地点选在杂草丛生之地，速度设为一档，并且只需进行一次试验，若试验结果在95%以上，则视为改造成功，若低于此数值，则必须进行重新改造。

2.3 关于车箱的改进设计

对于车箱的改造应具体符合如下要求：首先，经过合理的改造，需要使消防车能够携带更多的消防器材，实现多种不同的消防功能。其次，车箱结构需要与消防车底盘匹配，既需与底盘的承受力相适应，又必须在遵守规定的情况下与外形匹配。最后，确保各消防设施之间具有独立性，便于随时的应用。为承载大量的水与泡沫，并且保证其能够得到合理的应用，应合理的对储存罐进行改造。目前较为适合的水储存罐的尺寸为2940*770*1500mm，泡沫储存罐的的合理尺寸为1100*700*1700mm，在实际的灭火工作中，车箱尾部的装置可将水与泡沫进行混合，之后再进行喷射，有效的达到灭火目的。

3 对多功能森林消防车的分析

第一，对车箱结构进行静态分析。由于车骨架是整车的重要组成部分，因此必须确保车骨架的强度。就目前情况而言，我国的森林消防车主要采用的是钢骨架结构，通过采用Mechanical整体自动化技术对网格进行自动的划分。由于车箱与车架通过纵梁进行连接，因此对于车箱的约束位置应选为车箱与车架固定的纵梁之上，约束的方式采用固定约束的方式进行，消防车的载荷量应按照满载时的重量乘以动载荷量来进行计算。

第二，对车箱结构进行模态分析。进行模态分析时无需增加外载荷，只需增加一定的约束条件即可。消防車在行驶过程中，必须确保车箱具有足够的静强度与刚度，此外还必须对消防车的振动情况进行考虑，为避免发生共振现象，车箱固有的振动频率必须大于其工作频率。

第三，对车骨架的强度进行分析。消防车的车骨架支撑着各种零部件，并且还需承受各种部件传递给它的力矩，为此，车骨架的设计必须满足如下需求：其一，车骨架的选择必须符合消防车的整体布置需求。由于森林消防工作具有复杂多变的情形，车内的各零部件必须具有良好的配合且需相互独立。其二，车骨架必须具有较高的强度与刚度。其三，车骨架的质量应足够的轻巧，以此来提升消防车整体的轻量化。其四，车骨架的结构应尽可能的简单，便于在出现故障时可随时进行拆卸。其五，车骨架应尽可能与车身及各总成相匹配，以此提升消防车的稳定性，避免在运行过程中出现安全事故。

第四，对驱动桥壳的强度进行分析。由于对森林消防车进行改装后，其载荷必然会发生变化，为满足使用需求，相关技术人员必须对车桥结构的强度进行分析。其中主要包括对桥壳的静态分析，即对最大向力工况、最大牵引力工况与最大制动力工况进行分析，还包括对驱动桥壳的疲劳分析与模态分析。

第五，对消防车的重心参数进行分析。该分析主要包括以下两种方式，即实验法与估算法。首先，实验法。在对消防车的水平位置进行测量时，需要清楚的了解消防车的总体质量与前轴轴荷，并通过如下的公式进行计算：

（其中L代表轴距，L1代表消防车重心与前轴之间的距离，G0代表消防车的总质量，G1代表前轴承载量。）其次，估算法。该方式主要被应用于消防车设计的初级阶段。在设计的初级阶段中，由于所有零部件的位置已被固定，因此只需估算其重心位置，便可得知其是否符合相应的标准，若不符合，则必须进行重新改造，直至符合标准为止。

4 结束语

森林消防车对于森林防火具有至关重要的作用，传统的森林消防车已无法适应现代化的发展形势，因此只有对其进行改造，使其同时具有多方面的性能，才能有效的为森林防火提供保障，切实的对森林火灾进行防控，避免造成更大的损失，同时维护消防员的安全。

参考文献

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