周志红，朱奇，宁振

（湖南工业职业技术学院，长沙 410208）

0 引言

随着混凝土市场及工程机械车辆迅速发展，促使工程机械产品对底盘改装的需求也与日俱增。底盘作为混凝土泵车的关键部件之一，起到支撑、维持车辆稳定、提供工作动力的作用。由于混凝土泵车作业工况环境恶劣且持续作业的特点，因此对底盘的可靠性提出了更高的要求。底盘选型及改装设计的优劣直接涉及到泵车的安全性、可靠性及经济性等指标参数[1]。文中结合四桥重汽国Ⅴ56 m泵车对底盘改装设计进行分析说明。

1 底盘改装总体要求

目前混凝土泵车行业主流配置均采用成熟知名品牌通用底盘，如SCANIA、BENZ、重汽、解放等。由于通用底盘结构设计偏运输车辆类产品，对标泵车此类特种车辆产品的个性化需求，通用底盘在结构上存在一定的差异，如一桥后方前支腿伸缩空间、分动箱安装空间，以及支腿多路阀、工具箱、电控拒等部件布局空间，这些均涉及到底盘相关件的改装操作。混凝土泵车底盘改装设计是基于以上产品需求对原装底盘进行适应性改进。

底盘改装设计总体原则为：根据混凝土泵车产品结构的需要，对原装底盘进行适应性改装，其相关改装操作需严格按照底盘改装手册执行或在底盘供应商的专业技术人员指导下进行，同时改装后的底盘必须满足国家现行的法律法规要求。

2 确定底盘结构状态

作为混凝土泵车底盘，其底盘改装设计方案源于整机布局设计，如重汽国Ⅴ56 m泵车整机布局方案如图1所示。图1中：G1为前桥载荷，kg；G2为前桥载荷，kg；LA为底盘后悬尺寸，mm；LB为整机后悬尺寸，mm；α为离去角，（°）。整机布局方案中：整机外形尺寸、整机质量（G1+G2）、前后桥荷值、离去角、整机后悬尺寸LB等参数均需满足GB 1589《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》与GB 7258《机动车运行安全技术条件》相关标准。在产品总体方案设计阶段，需对底盘两侧附属功能件如燃油箱、防护装置、消声器、工具箱等进行定位，其布局需满足功能需求，避免与上装结构空间干涉问题。从总体方案图中，我们能获取待改装的底盘两侧功能部件位置布局、底盘后悬LA尺寸等信息。

图1 重汽国Ⅴ56 m泵车总体布局方案

3 传动系统改制

目前混凝土泵车行业中，泵送作业状态与行驶状态的切换均采用底盘断轴取力的方式，通过增加分动箱的形式来实现，如图2、图3所示。混凝土泵车的生产制造过程中需对底盘原传动轴系统进行改制，以满足产品性能需求。

图2 原装底盘传动系统

图3 改制后的底盘传动系统

由于泵车底盘采用断轴取力的方式，则通过缩短或加长传动轴以满足设计要求。传动系统改制后，传动轴的制造精度对泵车较高速度行驶时传动系统产生的振动和噪声有很大的影响。为防止传动系统产生异响与剧烈振动、甚至传动轴断裂、脱落等缺陷，则改制后传动轴需满足QC/T 29082《汽车传动轴总成技术条件》标准，特别是动平衡试验满足要求。改制过程中须注意合理布置传动系统[2]：

1）通过调整分动箱空间位置，使传动轴两端的万向节转角相等，且转角不宜超过底盘手册推荐值；

2）采用与原装底盘传动轴的相同材质和同规格管轴尺寸；

3）传动轴周围预留安全间隙：根据不同品牌底盘, 传动轴系周围至少留出30 ～50 mm的空间作为其工作活动空间，防止运动中传动轴与其周围物件干涉，导致安全事故；

4）合理计算传动轴的有效长度L[3]，计算公式如下：

式中：L为传动轴两万向节中心之间的距离，mm；D、d分别为传动轴轴管外径和内径尺寸，mm；nmax为传动系统的最高转速，r/min；k为安全系数，一般取1.2～2.0。

在产品设计过程中，对改制传动轴有效长度进行验算并经批量生产实践验证，此方案很好地满足了整机需求，有效避免了因传动轴改制不当造成剧烈振动和异响，甚至传动轴断裂、脱落等事故。

4 车架钻孔、螺纹连接和焊接

工程底盘的车架均为高强度合金钢板冲压铆接而成的框架式结构，车架和底盘其他部分共同组成了一个不可分割的整体，起着连接、承载、保护、隔振等作用。为了满足与上装结构匹配要求，需对车架进行必要的改制，改制时需注意以下几点事项。

4.1 车架上钻孔

1）为固定副车架和上装连接板（如图4（a）），应尽可能使用车架上已有孔位或对已有的孔扩钻使用。钻孔时，严禁用气焊吹孔，且按底盘改装手册要求严格控制孔径的大小。

2）一般不允许在车架上下翼缘处钻孔（如图4（b）），尤其禁止在轴距之间的车架下翼面和后悬上翼面处钻孔，此区域钻孔会引起车架弯曲。

3）车架腹板上钻孔时，注意相邻孔距最好保持50 mm以上，不同品牌底盘（如图4（c））a、b、c数据值有差异，具体操作按工艺技术文件执行。

图4 车架上钻孔改制示意图

4.2 车架上螺栓连接

相关车架部件和附加部件如横梁连接板、支撑板、燃油箱等，在生产中铆接在车架上。如果需要对其进行改装移位时，允许采用强度等级不小于10.9级的螺栓连接，按规定转矩拧紧，其预紧转矩值需满足QC/T 518《汽车用螺纹紧固件紧固扭矩》标准。

4.3 车架上焊接

一般不得对车架和桥支座进行焊接作业，若必需焊接时则须得到设计部门同意，在底盘供应方的专业技术人员指导下进行作业。

5 侧挂功能件移位

在混凝土泵车产品设计中，由于上装结构方案的多样化，为避免与上装结构部件干涉，底盘改装设计不可避免需对排气系统、燃油箱组件或蓄电池箱等功能部件进行局部移位处理，具体改装要求如下。

5.1 排气系统的移位

在上述侧挂功能部件移位改装过程中，排气系统的移位尤为关键，特别是针对国Ⅴ、国Ⅵ排放要求高的底盘。否则，改装方式不当会造成尾气排放不达标、底盘性能受限等质量隐患，如发动机限制转矩等。从产品可靠性角度考虑：应尽量避免排气系统的改装，若因产品结构需要不可避免，应满足下列要求：

1）对于排气系统的移位改装活动，应在底盘供应商指定的专业技术人员或经培训具有此系统改装能力的技术员的指导下进行移位改装；

2）排气消声器上的温度和氮氧化合物传感器位置不允许改变；

3）对排气管路采用保温层措施，确保三元催化器工作时其工作温度达到约250 ℃以上，使尾气排放达标。同时，管路保温层表面温度不宜超过80 ℃，以防灼伤、喷油故障起火等安全隐患；

4）排气系统布局周围，其他装配功能件与之保持一定的安全距离，以防因高温环境造成某些功能失效等安全隐患；排气管横截面不允许改变，若管路需延长，应采用原材料型号并对管路外表面保温固定。

5.2 燃油箱移位

车架上燃油箱移位，尽可能安装在离横梁较近的位置，必要时增加新的横梁及内外侧加强板；连接燃油箱的油管不允许加长，若需要加长，则此油管按原规格整体更换。

5.3 蓄电池箱移位

蓄电池箱只能进行有限的移动，其导线不允许加长，若必须加长，则进行导线束整体替换处理，以避免功能障碍、失灵或导致火灾等安全隐患。

6 结语

综上所述，结合四桥重汽国Ⅴ56 m泵车底盘改装设计为例，对混凝土泵车底盘改装设计从总体方案、传动系统改制、车架改制，以及主要功能侧挂件移位改装等方面进行了系统性阐述，并经批量生产实践验证：改装方案很好地满足产品要求，减少了因底盘改装造成的质量问题。同时上述改装方案能有效指导现场生产，其成果对工艺设计人员有一定的借鉴作用。