12m前置出口客車(chē)JS6120GC底盤(pán)設(shè)計(jì)

王 偉，房 堅(jiān)

（揚(yáng)州亞星客車(chē)股份有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225001）

在客車(chē)出口產(chǎn)品中，由于受地區(qū)道路限制、使用習(xí)慣偏好，前置車(chē)占據(jù)一定的比例。前置車(chē)在布置上有軸荷分配合理、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻條件好、后部車(chē)廂乘坐空間寬敞、行駛平穩(wěn)等特點(diǎn)。亞星公司的10 m級(jí)前置客車(chē)之前已出口到多個(gè)國(guó)家，現(xiàn)針對(duì)出口訂單要求，全新開(kāi)發(fā)JS6120GC壓縮天然氣12 m前置團(tuán)體客車(chē)。本文就這款車(chē)的底盤(pán)設(shè)計(jì)思路、主要結(jié)構(gòu)布置及性能參數(shù)作簡(jiǎn)要介紹。

1 用戶(hù)要求及底盤(pán)參數(shù)

1）用戶(hù)對(duì)底盤(pán)的基本要求。

發(fā)動(dòng)機(jī)：進(jìn)口康明斯CNG發(fā)動(dòng)機(jī)CGe280 Plus EU ROIII（電控加強(qiáng)型），功率 209 kW/2 400 r/min，扭矩1 152 N·m/1 400 r/min；威廉姆斯電子油門(mén)踏板，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口放置在側(cè)圍或頂置。

CNG裝置及鋼瓶：8只120 L纏繞式鋼瓶，ISO出口標(biāo)準(zhǔn)要求，鋼瓶放置于底盤(pán)上，鋼瓶下方需安裝防石擊擋板或網(wǎng)。

變速器：六檔箱（國(guó)際檔位），S6-90，速比：6.98/4.06/2.74/1.89/1.31/1.00/6.43。

離合器：φ430（薩克斯 MF430）。

前橋：東風(fēng)德納前橋，額定載荷：6.5 t（前盤(pán)式制動(dòng)器）。

后橋：東風(fēng)德納后橋，額定載荷：13.0 t，主減速比：5.63。

懸掛：多片簧。

轉(zhuǎn)向:ZF8098（動(dòng)力轉(zhuǎn)向）。

制動(dòng)間隙自動(dòng)調(diào)整臂：有。

輔助制動(dòng)：儲(chǔ)能彈簧制動(dòng)器，排氣制動(dòng)。

(ⅱ): “(2.2)?(2.3)” 假設(shè)x*是問(wèn)題(3.2)的最優(yōu)解。對(duì)于?x∈Hm，則 且 x*∈D∩C。從而我們可知，δD(x*)=0 ,δC(x*)=0。即而有：

輪胎：295/80 R22.5（帶備胎及備胎支架）。

輪罩：不銹鋼輪輞罩（半罩）。

踏步：四級(jí)踏步，高地板。

2）整車(chē)基本情況。該車(chē)長(zhǎng)12 000 mm，寬2 500 mm，高3 240 mm；軸距6 000 mm，前懸2 550 mm，后懸3 450 mm；整備質(zhì)量及最大總質(zhì)量分別為12 400 kg、18 000 kg；最高車(chē)速80 km/h[1-2]。最大爬坡度：II檔時(shí)為26%；燃料容積：8×120 L（192 m3）；續(xù)駛里程：480 km；最小轉(zhuǎn)彎直徑：23 m；最小離地間隙：230 mm。

①采用亞星自制JS6120GDC三類(lèi)客車(chē)底盤(pán)，前、后置乘客門(mén)的布置，四級(jí)踏步高平地板結(jié)構(gòu)，使車(chē)內(nèi)整車(chē)布置簡(jiǎn)潔寬敞、整體感更強(qiáng)，乘客乘坐更加舒適安全。通過(guò)對(duì)前進(jìn)風(fēng)罩特殊的設(shè)計(jì)并結(jié)合亞星多置客車(chē)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，有效地解決了前置城市客車(chē)夏季冷卻水高溫的問(wèn)題[3]。

②采用半承載式車(chē)身結(jié)構(gòu)，車(chē)架與車(chē)身剛?cè)岵?jì)的連接方式，既加強(qiáng)了整車(chē)的強(qiáng)度，又保證了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。

③采用整體前大燈設(shè)計(jì)，加高加大側(cè)窗結(jié)構(gòu)，貫穿方中帶圓設(shè)計(jì)理念，大處方正、細(xì)處圓潤(rùn)，給人以清爽明快、挺拔有力、剛中帶柔的外觀視覺(jué)效果。

④模具成型的前后圍覆蓋件（前圍采用整體成型玻璃鋼件，后圍采用模壓鐵制件），不僅增加整車(chē)的動(dòng)感，而且提高油漆表面的光潔度。

2 底盤(pán)布置及設(shè)計(jì)難點(diǎn)

2）變速操縱。根據(jù)用戶(hù)要求，六檔變速器采用國(guó)際檔位。結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器的布置在整車(chē)車(chē)身前部相對(duì)情況，原傳統(tǒng)前置車(chē)的硬桿操縱無(wú)法布置，同樣因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)寬度尺寸較大，硬連接桿需要在縱梁上部穿過(guò)，但沒(méi)有空間。經(jīng)過(guò)考慮，將變速操縱設(shè)計(jì)為軟軸式，水箱固定罩左側(cè)加大，伸出一塊空間來(lái)放置軟軸式操縱器支座，兩根軟軸從發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè)方伸到變速器上通過(guò)轉(zhuǎn)換器與選換檔軸連接。這種操縱方式多用于后置車(chē)，因?yàn)椴捎敏虢兯倨?，只能采用選換檔單軸，必須用MK3式操縱及轉(zhuǎn)換器。受操縱結(jié)構(gòu)限制，用于后置客車(chē)時(shí)，排檔桿都比較高，以降低選換檔力，而在這款前置車(chē)上采用這種操縱方式，排檔支座已經(jīng)布置在固定水箱上，高度較高，排檔桿比較短，傳動(dòng)比發(fā)生變化導(dǎo)致選換檔力增大，選換檔的行程變小。通過(guò)仔細(xì)分析操縱器結(jié)構(gòu)，最終將排檔座處下部的旋轉(zhuǎn)擺臂上軟軸安裝孔分別向旋轉(zhuǎn)中心重新開(kāi)孔，增大旋轉(zhuǎn)臂運(yùn)動(dòng)行程，從而有效減小選換檔力，使得操縱輕便[5-6]。操縱器改進(jìn)見(jiàn)圖2。

3）轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初時(shí)，有兩種方案：一種是采用前置車(chē)原傳統(tǒng)的雙直拉桿結(jié)構(gòu)，但經(jīng)過(guò)論證，針對(duì)出口用戶(hù)，雙直拉桿的結(jié)構(gòu)可靠性不是太好，中間擺臂軸容易磨損；第二種是角轉(zhuǎn)向器+方向機(jī)臥式布置方案，可靠性好，但之前都是在后置車(chē)上布置，方向機(jī)的臥式布置中對(duì)空間需求較大，對(duì)駕駛區(qū)地板結(jié)構(gòu)提出了一定要求，同時(shí)也影響到空濾器等的布置。綜合考慮，把常規(guī)布置中駕駛員座椅下的空濾器移走，方向機(jī)臥式布置，駕駛區(qū)地板下留有足夠高度。因采用6.5 t盤(pán)式前橋，氣室位于工字梁前部，同時(shí)前部車(chē)架開(kāi)檔較大，減振器位置決定了直拉桿布置的難易。經(jīng)過(guò)考慮，將減振器布置在車(chē)架外側(cè)工字梁后部，給直拉桿讓出運(yùn)動(dòng)空間，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)布置見(jiàn)圖3[7-8]。

4）傳動(dòng)軸。由于整車(chē)長(zhǎng)度較長(zhǎng)，發(fā)動(dòng)機(jī)前置，傳動(dòng)軸總長(zhǎng)度很長(zhǎng)。經(jīng)過(guò)計(jì)算與校核，該車(chē)如采用傳統(tǒng)布置的三根傳動(dòng)軸，每根長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，臨界轉(zhuǎn)速超出安全轉(zhuǎn)速要求。最終設(shè)計(jì)為四根傳動(dòng)軸，傳動(dòng)軸軸管直徑為φ104 mm×8 mm，長(zhǎng)度最長(zhǎng)為1 550 mm。

臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算

式中：D為軸管外徑，D＝104×10-3m；d為軸管內(nèi)徑，d＝88×10-3m；L 為傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，L＝1 550×10-3m。

傳動(dòng)軸最高轉(zhuǎn)速 n；n＝nmax/ik，r/min。

式中：nmax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速，nmax＝1 400 r/min；ik為變速器速比，取最高檔VI，iVI=1。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，傳動(dòng)軸工作時(shí)，安全工作轉(zhuǎn)速不大于0.7 nk。

傳動(dòng)軸最高工作轉(zhuǎn)速n＝2400＜0.7 nk，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。傳動(dòng)軸軸管的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力τ

式中： Memax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，Memax＝1 152 N·m；ik為變速器速比，取I檔速比，iI＝6.98

可見(jiàn)軸管扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度足夠。

5）燃?xì)庀到y(tǒng)與鋼瓶排布。該車(chē)的天然氣供氣系統(tǒng)如圖4所示。

該車(chē)燃?xì)庀到y(tǒng)的最大特點(diǎn)是在滿(mǎn)足正常加氣的充氣閥（φ11，帶單向閥）基礎(chǔ)上加裝了CL50大容量加氣口，同時(shí)鋼瓶充氣管路的直徑加大到φ12，可大大縮減充氣時(shí)間，方便用戶(hù)加氣[9-10]。

3 結(jié)束語(yǔ)

目前12 m級(jí)前置車(chē)，尤其是天然氣車(chē)在西部地區(qū)以及外國(guó)仍有一定的市場(chǎng)與需求。我公司以這批外銷(xiāo)訂單為契機(jī)，果斷響應(yīng)，積極創(chuàng)新，充分運(yùn)用了模塊化、平臺(tái)化、通用化的思想，同時(shí)利用現(xiàn)有資源，高效快速地開(kāi)發(fā)出12 m前置車(chē)。在滿(mǎn)足訂單要求同時(shí)，也對(duì)新產(chǎn)品涉及的相關(guān)問(wèn)題作了深入研究，更為后續(xù)訂單及產(chǎn)品不斷改進(jìn)完善奠定基礎(chǔ)。相信該產(chǎn)品必將為公司和用戶(hù)創(chuàng)造良好社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]余志生.汽車(chē)?yán)碚摚ǖ?版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

[2]張洪欣.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3]郭竹亭.汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

[4]付本奇，張祥宇，梁榮朝.客車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)車(chē)身進(jìn)氣部分設(shè)計(jì)[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2011，33（1）：31-33.

[5]林銀聚.XMQ6120C城郊客車(chē)車(chē)架設(shè)計(jì)[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2010，32（5）：32-34.

[6]夏志成.客車(chē)底盤(pán)車(chē)架結(jié)構(gòu)分析及設(shè)計(jì)[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2011，33（1）：15-17.

[7]鄧曉峰，林永嘉，王品泉，等.JS6130SHJ型雙層城市觀光客車(chē)設(shè)計(jì)[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2010，32（6）：24-26.

[8]陳浩.XML6909J23型旅游客車(chē)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2011，33（4）：20-23.

[9]陳浩.XML6857J13N型天然氣旅游客車(chē)開(kāi)發(fā)[J].客車(chē)技術(shù)與研究，2010，32（5）：26-28.

[10]蔣黎明.LNG客車(chē)供氣系統(tǒng)安裝技術(shù)研究 [J].客車(chē)技術(shù)與研究，2011，33（5）：26-28.