消防装备维修车结构设计分析

王路兵

应急管理部消防救援局 北京 100054

1 前言

消防装备维修车是消防救援队伍车辆装备日常维护和现场抢修的基础，是执勤车辆器材发挥作战效能的基本保证，科学定位维修车辆的功能和做好结构设计是整车设计的重点。

2 车辆配备必要性

转制后，消防救援队伍担负着“全灾种、大应急”的新职能、新任务，成为了应急救援的国家队、主力军，职责大幅拓展，任务大量增加，在原有防灭火和以抢救人员生命为主的应急救援任务基础上，地震、水灾、泥石流等自然灾害和交通、危化品等事故的救援，都成了救援的主责。消防救援队伍车辆和装备在应急救援现场持续作战时间大大延长，对车辆装备的安全性、可靠性有了更高的要求。

为切实提高灭火救援现场的车辆装备技术保障水平，及时排除车辆装备故障，消防救援队伍应立足自我建设、自我保障，配备多功能、多用途、机动灵活的装备维修车辆，强化区域、总队、支队三级装备维修体系，为应急救援提供坚实的技术保障。

3 车辆功能定位

消防装备维修车应满足消防救援队伍战时应急抢修和日常装备巡检、零配件运送等多重任务。车辆既要自带发电机、大功率照明灯，实现应急照明，又需配置随车空压机、气动工具组，安装机具柜、检测台，分类存放维修、检测、电动、气动工具，使整车具备机动灵活、功能多样的特点。

a.抢修维保功能:装配充气泵、机具柜、气动工具组、千斤顶、套筒、风炮、扭力扳手等设备，满足车辆维修、保养需要。

b.供电照明功能：装配车载发电机、泛光工作灯，满足夜间照明、车厢和工作台照明需要。

c.现场检测功能：装配车辆诊断设备、传感器测试仪、正时仪、灯光检测仪、流量测量、电路检测设备、转速计等设备，满足车辆装备检测需要。

d.零配件运送功能:装配零配件柜，满足远距离维修随车备件充足的要求。

4 车辆结构设计

4.1 整车组成

消防装备维修车由底盘、液压升降尾板、车载发电机、配供电系统、空气压缩机、车载空调及换气系统、车厢、内部设备货架、随车维修工具等组成。

4.2 设计依据

车辆设计依据《消防车 第1部分：通用技术条件》（GB 7956.1-2014）、《消防车 消防要求和试验方法》（GA 39-2016）、《机动车运行安全技术条件》（GB 7258-2017）、《汽车及挂车侧面和后下部防护要求》（GB 11567-2017）、《机动车辆间接视野装置性能和安装要求》（GB 15084-201 3）、《汽车及挂车外部照明和光信号装置的安装规定》（GB 4785-2019）等标准。

4.3 关键部件选型

关键件的选型根据设备的各项性能指标，在满足实战要求的前提下科学选型、科学匹配。

4.3.1 底盘

选择符合国家排放标准要求的二类底盘改装，双排座四开门驾驶室，双面镀锌板高精度焊接，加强型钢板弹簧悬挂，发动机额定功率不小于200 kW，双回路气动刹车系统，确保车辆安全可靠。带发动机水和电阻丝加热，保证在寒冷地区也能正常喷尿素，不产生结晶情况，不影响整车正常行驶。采用整体地板加上大幅地板胶设计，能很好地隔绝来自底盘的噪音和热辐射，车门双密封条设计，有效拦截车外噪音。

4.3.2 悬臂式液压升降尾板

选用在物流、军工等领域广泛应用，稳定可靠的液压升降尾板，额定载重量不小于2 000 kg，系统压力16 MPa，平均升降速度不小于80 mm/s；采用电动液压控制方式，控制面板做好防水处理。

4.3.3 供电照明系统

整车供电照明系统由一个车载发电机、一套配电系统、市电接入装置、车厢供电照明系统、两个移动灯架、LED照明灯等组成。各舱室、器材箱设置照明系统，车厢外部上方设置向下45°泛光灯，工作台配置工作照明灯，工作台设置220 V插座，配备36 V安全工作灯。 作为供电源的发电机要体积小，噪音低，运行稳定，设备可靠性高，额定功率不低于30 kW，额定电压400 V，额定频率50 Hz，额定转速1 500 r/min，行驶功率15 kW，防护等级IP56。车载发电机配电系统要与车载发电机匹配，方便操作。

4.3.4 空气压缩机

空气压缩机是气动维修工具的动力源，核心部件压缩机要选用性能稳定，质量可靠，且适合海拔4 000 m高度使用的要求。使用压力为1.6 MPa；排气量为600 L/min；气罐容量为230 L；净重约200 kg。为满足不同气动工具的压力需求，在控制柜上设置手动调压阀，调节范围0.4～1.6 MPa。在车厢左右两个各设置一个气源输出口，配快插三通插头。

4.3.5 车载空调

车厢配备一台顶置式车载空调；电源形式为220 V/50 Hz，正常使用环境-45～60℃，调温范围为15～35℃；制冷工况时制冷量4 000 W；消耗功率1 600 W；制热工况时制热量1 650/3 000 W；消耗功率1 800/3 150 W；空气循环风量为800 m3/h；噪音为室外侧＜58 dB(A)；室内侧＜48 dB(A)；天窗为有效开启空间约 650×450 mm。

5 设计匹配性计算

5.1 发动机与发电机率匹配计算

以所需最大功率30 kW为基础计算，发动机与发电机功率匹配概算如下：

式中，Ne为发电机所需发动机功率，kW；N为发电机的轴功率，kW；K1为发动机附件系数；K2为标定功率换算系数；η1为离合器传动效率；η2为取力器传动效率；η3为发电机传动轴传动效率。设定：N=30 kW；K1=1.12；K2=1.10；η1=0.995；η2=0.985；η3=0.99。

代入式（1）：

得到结论：发动机与发电机匹配概算为38.1 kW，小于发动机210 kW的额定功率值，能满足正常工作的功率要求。

5.2 取力器速比的选择

采用原装变速箱后取力器增速方式，把发动机输出转速传输给发电机，以满足液压油泵正常工作所需要的转速要求。

车载取力器应提供的最低增速比计算：发动机转速与发电机的转速匹配是通过发动机变速箱后取力器完成的。

发电机所需额定转速为1 500 r/min，取最低转速为计算依据，因发动机怠速状态下输出功率可达到90 kW，完全能满足油泵所需30.1 kW，怠速转速为n发额＝800 r/min ，则需要取力器提供的最大速比为:

取力器最大速比计算为1.87。考虑到救援现场的情况，应给予取力器增速比有一定的保留，应采用增速比为1.24已有成熟取力器。

5.3 整车轴货分配及质心高度计算

得到结论：前轴载荷：4 097 kg ＜前轴允许最大载货6 750 kg；后轴载荷10 552 kg ＜后轴允许最大载货12 250 kg；侧向稳定性0.77 ＞0.7，则侧向稳定性好，行驶安全。

图1 轴荷分配及质心高度计算表格

5.3.1 有限元分析

得到结论：车厢顶部可承受1.5 t力，车厢侧面可承受2 t力。

图2 有限分析结果

5.4 车辆设计图样

图3 车辆设计样车

6 结语

结构设计是做好装备维修车整体结构布局的关键，维修车设计应综合考虑实战应用、技术性能、产品价格多方面的因素，并结合本地现配车型，保持系列化、通用化，为做好应急救援现场的装备抢修和日常装备巡检提供基础保障。