混凝土搅拌运输车横向坡道转向侧翻稳定性计算

朱为国，蔡良生

（1.淮阴工学院 江苏省先进制造技术重点实验室，江苏 淮安 223003；2.山东理工大学 交通与车辆工程学院，山东 淄博 255049）

混凝土搅拌运输车横向坡道转向侧翻稳定性计算

朱为国1，蔡良生2

（1.淮阴工学院 江苏省先进制造技术重点实验室，江苏 淮安 223003；2.山东理工大学 交通与车辆工程学院，山东 淄博 255049）

根据国家特种车辆设计标准选取混凝土搅拌运输车侧翻稳定性计算的各项参数，对具有横向坡道路面不同转向和旋向的混凝土搅拌运输车侧翻稳定性进行计算。计算结果可以为规范二类通用底盘型混凝土搅拌运输车安全行驶车速提供理论依据，控制混凝土搅拌运输车在横向坡道上转向侧翻的最高行驶车速。

混凝土搅拌运输车；横向坡道；参数选择；稳定性计算

0 引 言

随着城市建设的发展，中国房地产行业以及道路建设工程遍地开花，这也使得混凝土搅拌运输车得到了大量的使用，同样伴随着大量混凝土搅拌运输车转向侧翻的交通事故的发生。混凝土搅拌运输车转向侧翻问题既与行驶时搅拌筒带动筒内混凝土旋转，使其整车质心朝某个确定方向偏移的情况有关，也与运输车行驶状态有关。目前，在混凝土搅拌运输车转向侧翻稳定性的计算上，多数只是提供一种稳定性的计算方法或只对单一路况或单一工况下的稳定性进行研究与计算，不足以形成统一的规范来保证混凝土搅拌运输车的转向安全，尤其是在具有横向坡道的道路上。本文根据国家特种车辆设计标准，选取计算参数，对具有横向坡道路况下不同转向和旋向的混凝土搅拌运输车侧翻稳定性进行计算，为混凝土搅拌运输车转向侧翻稳定性控制提供理论依据［1－4］。

混凝土搅拌运输车在具有横向坡道的路面上转向侧翻稳定性的计算可以分为重载、空载两种工况。

1 重载转向侧翻稳定性计算

1.1 重载左旋左转弯侧翻计算

混凝土搅拌运输车重载在横向坡道左旋左转弯的受力情况如图1所示。

根据受力平衡

图1 重载左旋左转弯受力

发生侧翻时，FZ1＝0，则

整理得

混凝土搅拌运输车不发生侧翻的极限车速

本文取g＝9.8m·s－2，R＝15m，B＝1 820mm。重心距离侧翻外侧车轮平面的距离x是由混凝土搅拌运输车搅拌筒对重心偏移度e的影响来决定的，即

式中：e1为道路拱坡度对稳定幅的影响值；e2为混凝土搅拌过程中的偏心力矩对稳定幅的影响值；e3为轮胎变形对稳定幅的影响值；e4为悬挂变形对稳定幅的影响值。本文取e1＝38mm，e2＝52mm，e3＝78mm，e4＝256mm。

重载时重心高度

式中：搅拌桶半径φ＝2 432mm；前端载荷作用点高度h1＝1 500mm。

由式（4）解得：Uamax≈28.96km·h－1。

根据国家标准要求，专用车转弯安全车速不大于45km·h－1，可计算得βamax＝34.86°。

1.2 重载左旋右转弯侧翻计算

混凝土搅拌运输车重载在横向坡道左旋右转弯的受力情况如图2所示。

图2 重载左旋右转弯受力

1.3 重载右旋左转弯侧翻计算

混凝土搅拌运输车重载在横向坡道路右旋左转弯的受力情况如图3所示。

图3 重载右旋左转弯受力

1.4 重载右旋右转弯侧翻计算

混凝土搅拌运输车重载在横向坡道路右旋右转弯的受力情况如图4所示。

2 空载转向侧翻稳定性计算

图4 重载右旋右转弯受力

在具有横向坡道的路面上，混凝土搅拌运输车罐体内无混凝土时，道路拱坡度对转弯工况稳定幅的影响值e1，对混凝土搅拌运输车的重心偏移有很大程度的影响；在空载的时候旋转扭矩对稳定幅的影响值e2对混凝土搅拌运输车的重心偏移的影响相对较小，在计算过程中可以近似取为0；轮胎变形、悬架变形对稳定幅的影响值e3、e4相对于重载时会有所下降，但还是对混凝土搅拌运输车的重心偏移有一定程度的影响。本文取e1＝38mm，e2＝0mm，e3＝26mm，e4＝84mm。

空载时的重心高度计算得

式中：前端载荷作用点高度h1＝1 500mm，后端载荷作用点高度h2＝2 500mm。

混凝土搅拌运输车在具有横向坡道的路面上空载转向的侧翻稳定性计算还必须考虑到以下情况。

2.1 空载左旋左转弯侧翻计算

混凝土搅拌运输车空载在横向坡道路左旋左转弯的受力情况如图5所示。

图5 空载左旋左转弯受力

由式（4）解得Uamax≈43.24km·h－1，βamax≈24.51°。

2.2 空载左旋右转弯侧翻计算

混凝土搅拌运输车空载在横向坡道路左旋右转弯的受力情况如图6所示。

图6 空载左旋右转弯受力

2.3 空载右旋左转弯侧翻计算

混凝土搅拌运输车空载在横向坡道路右旋左转弯的受力情况如图7所示。

图7 空载右旋左转弯受力

2.4 空载右旋右转弯侧翻计算

混凝土搅拌运输车空载在横向坡道路右旋右转弯的受力情况如图8所示。

3 结 语

图8 空载右旋右转弯受力

根据混凝土搅拌运输车设计国家标准选取计算所需的各项参数，通过计算得到了混凝土搅拌运输车在具有横向坡道的路面上转向行驶时最高行驶速度以及最大横向坡度。

（1）混凝土搅拌运输车重载时，左旋左转弯最大行驶速度为28.96km·h－1，最大横向坡度为34.86°；左旋右转弯最大行驶速度为31.83km·h－1，最大横向坡度为32.75°；右旋左转弯最大行驶速度为31.83km·h－1，最大横向坡度为32.75°；右旋右转弯最大行驶速度为28.96km·h－1，最大横向坡度为34.86°。

（2）混凝土搅拌运输车空载时，左旋左转弯、左旋右转弯、右旋左转弯、右旋右转弯的最大行驶速度均为43.24km·h－1，最大横向坡度均为24.51°。

可见，重载时转向和旋向对车速和道路横向坡度角均有影响，而空载时基本无影响。

［1］蔡良生，朱为国.混凝土搅拌运输车水平道路转向侧翻稳定性计算［J］.筑路机械与施工机械化，2004，31（3）：84－86.

［2］胡素云，王窈惠，宋友发.混凝土搅拌运输车行驶稳定性分析［J］.筑路机械与施工机械化，2010，27（11）：78－81.

［3］黄跃申.混凝土搅拌车稳定性分析［J］.建筑机械技术与管理，2006，19（9）：82－88.

［4］贺 劲，周润伽，帅国菊.论混凝土搅拌运输车的行驶速度限制［J］.建筑机械，2003（7）：36－38.

Rollover Stability Calculation of Transit Mixing Truck on Transverse Slope

ZHU Wei－guo1，CAI Liang－sheng2
（1.Jiangsu Key Laboratory of Advanced Manufacturing Technology，Huaiyin Institute of Technology，Huai'an 223003，Jiangsu，China；2.School of Transportation and Vehicle Engineering，Shandong University of Technology，Zibo 255049，Shandong，China）

According to the special vehicle design standard，the parameters were selected to calculate the rollover stability of transit mixing truck on the transverse slope with different directions of steering and rotation.The results could provide a theoretical basis for regulating the safe driving speed of transit mixing trucks with general chassis in category 2，and controlling the highest speed of transit mixing truck while steering.

transit mixing truck；transverse slope；parameter selection；stability calculation

U415.52

B

1000－033X（2015）08－0086－03

2015－01－10

淮安市科技支撑计划项目（SN13044）

［责任编辑：王玉玲］