一种半挂液罐车副车架结构的优化设计

刘标永，陈灿宣，滕炫龙

（中国重汽集团柳州运力专用汽车有限公司，广西 柳州545112）

0 引言

在当前制造业发展形势越来越严峻的背景下，给传统专用汽车行业带来了诸多挑战，需要设计结构更轻量化、优质化、高效化。半挂液罐车作为专用汽车行业的重要组成部分，在液类货物运输行业发挥着不可替代的作用。本文将在目前半挂液罐车副车架结构的基础上作进一步的优化改进，设计出一种更合理的副车架结构，能满足于不同车轴悬挂配置的需求，一定程度上提升整车的生产效率和竞争优势。

1 问题的提出

伴随社会经济的快速发展，半挂液罐车在市场上发挥着越来越重要的作用，得到日趋广泛的应用。而副车架组件作为半挂液罐车的重要部件，它与罐体支座总成通过螺栓联接，起到支承、承重、缓冲的作用。在实际生产制造中，副车架总成受限于车轴悬挂选配的差异，对管路布置部分的装配工作有一定的难度，严重影响半挂液罐车副车架总成的组装质量及效率。

在当前国内运行的市场上，现有半挂液罐车副车架为一体焊接（图1）或高纵梁穿管结构形式（图2、图3），该类副车架对尾部管道布置限制性大；高度较高，整车重心因此也受影响，车辆在转弯时发生较大的重量转移，产生的较大的合力-分力，即降低了稳定性[1-2]。因此，此类半挂液罐车存在尾部管道布置难、整车重心高、自重大等一系列问题。一体焊接式副车架生产过程只能按序进行，不便分开作业，后期维修不易，以致整车制造周期长，无法高效地实现各分支总成作业[3]。高纵梁穿管式副车架则受限于车轴悬挂配置的差异，现场装配中只能按类设计，无法实现结构件的通用性。在此背景下，优化半挂液罐车副车架结构，解决管路布置的受限、整车重心较高等问题，提升整车生产效率和实现结构组件的通用性，设计一种更优化、高质、精益的副车架结构显得尤为重要。

图1 一体焊接式副车架结构

图2 高纵梁式副车架结构（俯视图）

图3 高纵梁式副车架结构（左视图）

2 分析与改进

针对目前半挂液罐车副车架结构尾部管路布置难、整车重心高、自重大等一系列问题，寻求一种更合理的设计方案。经过多次对现场装配工况的对比分析，最终选定一种可靠的技术方案，将优化方向确定于副车架内部结构上，设计就尾部管路布置的横梁组件并降低车架纵梁，以此解决尾部管道布置受限、整车重心高等问题，也提升了整车装配的生产效率，实现结构件通用性目的。

为了解决上述问题，改进后的技术方案采用弧形副车架结构，该半挂液罐车优化后的副车架结构包括安装于车轴悬挂座上的车轴悬挂、左右纵梁和悬挂横梁及悬挂横梁加强板等（图6）。所述悬挂横梁是顶面为弧形面的弧形悬挂横梁，车轴悬挂座则分别焊接于左纵梁和右纵梁底部；所述弧形悬挂横梁焊接在车轴悬挂座上将左右的所述车轴悬挂座连接，在弧形悬挂横梁两端分别通过弧形悬挂横梁连接板与左纵梁和右纵梁连接。其中，所述弧形悬挂横梁连接板顶面设置为与弧形悬挂横梁顶端弧度相同的弧形面，底部开设有用于与所述弧形悬挂横梁焊接的连接孔。为保证副车架整体的结构刚性和强度，在弧形悬挂横梁连接板左右两侧通过三角筋焊接在左纵梁和右纵梁上，在弧形悬挂横梁的顶部焊接有悬挂横梁加强板。通过对比分析副车架结构可知，整车高度H（见图4）会随着副车架高度H2的降低而降低，进而可降低整车中心。但在一体焊接式（图1）和高纵梁穿管式副车架（图2）中，卸油管放置位置需横穿车架横梁，无法降低车架高度，即无法降低现有技术纵梁及横梁高度HA1来降低现有技术副车架高度HA。而在弧形副车架中（图5和图6），卸油管可直接放置于悬挂横梁弧形处，从而可降低了车架高度，即本技术方案纵梁及横梁高度HB1比现有技术纵梁及横梁高度HA1低，从而降低本发明副车架高度HB，最终降低了整车高度，进而降低了整车重心，解决了液罐车尾部分仓管路布置的问题，提高了车辆行驶的安全系数，达到了整车轻量化的效果。

图4 整车和副车架高度示意图

图5 弧形副车架结构（左视图）

图6 弧形副车架结

为实现尾部管路布置简易化，提升生产效率，达到结构件通用性目的，对传统副车架结构进行了优化设计，优化后采用弧形副车架结构，该结构沿用分体式[3]，即将弧形副车架与罐体支座采用以螺栓作刚性连接，以此提高车身的整体刚度，同时提高悬挂架铰接点的位置精度，保证行车操纵的稳定性和安全性。

3 优化设计的实际验证

在对副车架结构拟定优化设计方案后，通过对副车架实际装配现场批量次的工艺跟踪，收到了较为理想的预期效果。选用优化副车架结构后，可在现场灵活作业，使副车架结构的焊装更为简便，有效提升整体装配效率。也因为弧形副车架结构的优质，既能满足于罐体管路合理布置，也能使副车架整体重心更低的基础上更趋轻量化。因此，该副车架结构的优化设计在实际生产中得到有效验证，解决了上述一系列受限问题，可应用于不同车轴悬挂配置的需求，一定程度上提升整车的生产效率和竞争优势。与传统副车架结构的对比分析，如表1所列。

表1 副车架结构对比分析表

4 结语

采用弧形悬挂横梁结构组装成的新型副车架结构，能灵活应对罐体尾部管路的布置及分仓，尽可能地降低车架纵梁高度，通过降低副车架纵梁结构的同时也降低了整车高度，进而降低了整车重心，即提高了车辆在急转弯及颠簸路面行驶过程的安全系数，相比于高纵梁穿管结构用料更少、重量更轻，更能符合现阶段整车轻量化的发展趋势。