浅谈铝合金在电源车车厢上的应用

陈炜鑫 吕桂林 林卡 罗志清

摘 要： 本文针对电源车重量无法在设计前准确计算的问题，对其承载车厢进行结构和材料分析，并以此为基础阐述铝合金在电源车车厢上的应用情况。

关键词： 电源车；车厢；铝合金；重量控制

0 引言

由于客户不同的订制需求，同功率段应急电源车的配置多变，导致重量多变，从而影响整车重量及与公告不一致，会出现不满足机动车辆行驶要求，以及无法上牌等问题。当整车重量偏轻时，可以通过增加配重块等方式解决。然而，当出现整车超重时，就必须考虑减重问题。一般的解决方法是减少车内设备配置或者对车厢进行轻量化设计，前者会导致原定的设计参数性能大打折扣；后者一般采用全铝车厢代替现有的钢制车厢，这种方式虽然也可以达到减重的目的，但将大大增加整车的成本。综上，本文通过分析电源车各个组成部件的功能和重量，得出可更替为铝合金材料的部件，采用钢铝混合车厢的方式，从而达到控制整车质量的目的。

1 总体架构

现有客户需求一款400kW电源车，经过初步计算，总质量（m1）16000kg，整备质量（m2）15805kg的电源车能满足要求，主要由底盘车、发电机组、车厢系统、电缆绞盘组成。重量清单如下表1：

经核算m= m3+ m4+ m5+ m6

=5425kg+4150kg+1860kg+4690kg

= 16225kg

根据GB7258规定，专用车实车重量需要控制在整备质量±1%以内，根据以上数据可得：（m- m2）/ m2*100%=（16225kg-15805kg）/16225kg*100%=2.59%>1%，不符合机动车安全行驶规范，需要减重至少：

m- 101%m2=16225kg-15963.05kg=261.95kg才能符合要求。

2 减重方案选择

电源车主要由底盘车、发电机组、车厢总成、电缆组成，其中底盘车、发电机组、属于外购件，厂家不可能接受小批量定制，所以制定减重方案的时候不予考虑；电缆截面积将直接影响到应急电源输出的安全性， 因此也不予考虑。综上，应对车厢进行轻量化设计以实现整车减重的目的。

2.1具体设计方案

2.1.1车厢系统组成分析

现有车厢系统，主要是由厢体、操作间、降噪、电气元器件组成，它们的重量清单明细如下表2：

对现有车厢进行结构和材料分析后，可得出以下结论：

（1）副车架16#槽钢，底架8#槽钢，后围车厢采用Q235折弯件，前围、左右侧围，顶棚采用方管型材，整车采用Q235蒙皮，重量占比大，减重空间大。

（2）操作间主要是由重量轻便的桌椅、沙发、木质软包内饰组成，重量占比小，减重空间小。降噪涉及到环保，重量占比小，现有技术暂无更轻便降噪效果更好的方案，如果要开发，投入大，效益低。

（3）电气元器件优劣决定车辆使用过程中安全性，不宜简配。

2.1.2 厢体分析

现有厢体结构，主要是由底架、前围、后围、侧围、顶棚六大片组成，再增加检修门、进排风百叶窗、隔断、下裙边等附带一定功能的部件组成。

底架需要承受在车辆行驶过程中车厢上所有部件的各类应力， 因此在轻量化设计的同时需要考虑强度问题，这样在设计时就应考虑型材开模结构应力集中处需要比钢材料更复杂的模型，型材替换时取同等屈服强度材料质量的2/3，板材作为人踩踏及密封防护作用，材料厚度可保持不变，所以材料质量为原来的1/3，可作为最末选择。

前围、后围、侧围、顶棚、隔断等作为搭建保护发电机组防护的主要配件，对刚度还是有一定要求，型材开模的时候需要一定的加强槽，材料替换时取1.5倍质量5系列铝合金，板材作为密封防护作用，但需要考虑外观平整度，厚度为原来1.5倍，所以材料质量为原来的1/2，可作为次级选择；检修门、进排风百叶窗、下裙边等，作为带一定辅助功能的车厢挂件，对强度无要求，仅对它用于制造车厢所要求的如防水、防尘、防腐蚀等有一定的要求，这恰好是铝合金比钢材料更优秀的一面，是车厢采用铝合金化的最优选择，考虑到外观平整度，厚度为原来的1.5倍，材料可替换为1.5倍3系列的铝合金材质。

以下是厢体部件所用的主要材料及相应替换铝合金材料及重量的对照表：

通过以上表格可知，如果厢体材料均用铝合金材料替代，将减重1657.5kg，由于只需要减重261.95kg， 所以只要将第三类的采用3系列铝合金减重486.5kg， 即可满足减重需求。

3 结束語

本文通过全面、深入的分析电源车组成及各部件的特性，从而得出厢体材料替换表，进而实现了对整车的质量进行控制，使之符合相关法规要求。

参考文献

[1] 乔维高，田泽文，管群生。专用汽车结构与设计[M]，北京：北京大学出版社，2010.

[2] GB 1589-2004， 《道路车辆外轮廓尺寸，轴荷及质量限值》[S].

[3] GB 7258-2014， 《机动车运行安全技术条件》[S].