半掛車大梁用高強(qiáng)熱軋H型鋼與高強(qiáng)板的對(duì)比分析

1、半掛車大梁用高強(qiáng)熱軋h型鋼與高強(qiáng)板的對(duì)比分析technicforum/技術(shù)論壇l2011/08半掛車大梁用高強(qiáng)熱軋h型鋼與高強(qiáng)板的對(duì)比分析comparisonanalysisofhighstrengthplateandhot-rolledhsectioninsemi-trailerframe吳保橋吳結(jié)才wubao-qiaoetal馬鋼技術(shù)中心安徽馬鞍山243000摘要:介紹了高強(qiáng)度鋼車輛目前存在的主要問題,對(duì)高強(qiáng)熱軋h型鋼和高強(qiáng)板在半掛車大梁上應(yīng)用進(jìn)行了對(duì)比分析.關(guān)鍵詞:半掛車輕量化高強(qiáng)鋼h型鋼abstractthemainproblemofthevehiclesusinghighstreng

2、thsteelwasintroduced,comparisonanalysishadmadeusinghighstrengthplateandhotrolledhsectioninsemitrailerframe.keywordssemitrailer;lightweight;highstrengthsteel;hsectionsteel中圖分類號(hào):u496.53.04;u465.22文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b文章編號(hào):1004-0226(2011)o8-0071031前言半掛車是公路運(yùn)輸中的主要車型之一,隨著我國(guó)車輛費(fèi)用的改革及實(shí)施燃油稅后,公路運(yùn)輸超限超載治理也日趨嚴(yán)厲,半掛車超載已經(jīng)是得不償失.在車

3、輛總質(zhì)量一定的情況下,怎樣才能使得經(jīng)濟(jì)效益最大化,成為半掛車用戶首要考慮的問題,這便使半掛車輕量化被提到了議事日程上來.現(xiàn)在我國(guó)高強(qiáng)度鋼材料國(guó)產(chǎn)化己取得長(zhǎng)足發(fā)展,已經(jīng)具備國(guó)產(chǎn)鋼材生產(chǎn)輕量化半掛車的條件,然而半掛車真正采用和普及高強(qiáng)度鋼尚存在如何用好的適應(yīng)過程.下面將就高強(qiáng)度鋼車輛存在的問題,以及高強(qiáng)度熱軋h型鋼和高強(qiáng)板在半掛車上的應(yīng)用進(jìn)行對(duì)比分析.2高強(qiáng)度鋼在半掛車上的應(yīng)用半掛車車架縱梁通常為工字鋼變截面梁,材質(zhì)為高強(qiáng)度焊接結(jié)構(gòu)鋼板.通過使用高強(qiáng)度材料,理論上可以保證車架強(qiáng)度和剛度,且比使用普通鋼材降低自重30%左右,進(jìn)而減輕自重,達(dá)到提高車輛運(yùn)輸效率的目的,因此高強(qiáng)鋼材料受到車輛制造企業(yè)和半

4、掛車用戶的歡迎.然而高強(qiáng)鋼在減重增效的同時(shí),若使用不當(dāng)也會(huì)給車輛的行駛安全帶來隱患.筆者認(rèn)為以下兩點(diǎn)應(yīng)引起重視.2.1大梁減重設(shè)計(jì)需滿足剛度條件要保證車輛安全穩(wěn)定運(yùn)行,不僅要求制作大梁的鋼板有一定的強(qiáng)度,還要求制作完成后的大梁具有一定的剛度,即抵抗承載后的彎曲變形能力.由材料力學(xué)的理論可知,大梁的強(qiáng)度主要取決于制作大梁的鋼材強(qiáng)度,大梁的剮度則主要取決于大梁的抗彎截面模量(與截面形狀,面積以及金屬在截面上的分布有關(guān)).第一作者:吳保橋,男,1973年生,高級(jí)工程師,從事h型鋼工藝及產(chǎn)品開發(fā)工作.對(duì)于主要承受彎矩的梁形構(gòu)件,工字形截面是最佳的選擇,當(dāng)工字形截面高度一定時(shí),上下翼緣板所占的面積越大,

5、其值也越大,抵抗彎曲變形的能力越強(qiáng).從上面的分析可知,制作大梁的鋼板強(qiáng)度提高后,其厚度不能減至極薄,還應(yīng)保證大梁和車架的剛度.實(shí)際工作中曾接觸過一個(gè)應(yīng)用實(shí)例(見表l,尺寸規(guī)格單位為rrutl.下同),某75,j造的標(biāo)載40t半掛車,輕量化前所用材質(zhì)為q345b,焊接大梁規(guī)格為500146x8x14x16(編號(hào)1),在用戶提出選用高強(qiáng)度鋼材使其整備質(zhì)量輕量化的要求下,如果單純按照文獻(xiàn)中的計(jì)算公式,改用材質(zhì)為q700,其腹板規(guī)格厚度為5.6ituti,上下翼緣厚度分別為9.8mm和11.2mm,因此高強(qiáng)度鋼板的規(guī)格應(yīng)選用500x146x6xlox12(編號(hào)2),但該廠選用的大梁規(guī)格為500x146

6、x5x8(編號(hào)3).t/tz=:(1)式中,和分別為材料1的厚度和屈服強(qiáng)度,和:分別為材料2的厚度和屈服強(qiáng)度.表1某半掛車廠輕量化前后材質(zhì)和規(guī)格對(duì)比從表1可以看出,當(dāng)鋼板的強(qiáng)度由q345提高jq7oo時(shí),依據(jù)強(qiáng)度等代的原則,可以選用工字形截面的尺寸由編號(hào)1的規(guī)格減薄為編號(hào)2的規(guī)格,大梁減重約為420kg(大梁長(zhǎng)度以13m計(jì)算,下fa)異型坯fb)h型鍘圖4異型坯和h型鋼示意圖三是鋼板存在切割缺陷和強(qiáng)度降低現(xiàn)象,高質(zhì)量半掛車要求切割鋼板邊緣打磨;四是采用同等強(qiáng)度級(jí)別的焊條焊接后性能不能滿足要求,焊后會(huì)出現(xiàn)裂紋等缺陷,而且由于車輛在行駛過程中所承受的是動(dòng)載荷,容易出現(xiàn)疲勞裂紋,又因?yàn)椴馁|(zhì)強(qiáng)度高,火

7、焰校正或修補(bǔ)時(shí)會(huì)因裂紋擴(kuò)展而導(dǎo)致大梁報(bào)廢.4高強(qiáng)熱軋h型鋼應(yīng)用于半掛車上的分析首先,目前國(guó)內(nèi)擁有大型h型鋼線的生產(chǎn)廠家有馬鋼,河北津西,山東萊蕪3家鋼企,小型h型鋼生產(chǎn)線國(guó)內(nèi)包括馬鋼在內(nèi)的也有十幾條,年產(chǎn)銷h型鋼約1000萬t,因此高強(qiáng)度熱軋h型鋼應(yīng)用于半掛車大梁在硬件上已成為可能.其次,馬鋼針對(duì)半掛車市場(chǎng)需求,于2007年率先開發(fā)并銷售了mgl510c(q400)材質(zhì)的汽車大梁專用熱軋h型鋼,共有492x150x712,504x1531ox18,technicforum/技術(shù)論壇f2011/08482x153.510.519,470x150x7x13d446x150x7x12多個(gè)規(guī)格,年銷量

8、達(dá)9000t:2008年以來,馬鋼通過實(shí)施高效節(jié)約型建筑用鋼產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用研究國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目,新建熱軋后快速冷卻裝置,高強(qiáng)度h型鋼產(chǎn)品開發(fā)的能力得到了進(jìn)步提升,并于2011年2月份研制出q55o級(jí)h型鋼產(chǎn)品.目前隨著新公路安全保護(hù)條例實(shí)施,40t載荷的標(biāo)準(zhǔn)車型將成為主流.馬鋼已成功開發(fā)出500x146x610.5d450x146x6x9兩個(gè)規(guī)格的汽車大梁用熱軋h型鋼mgl650c(550mpa級(jí)),將可滿足市場(chǎng)的需求.這就為熱軋h型鋼在半掛車上的應(yīng)用提供了技術(shù)支持,因此,高強(qiáng)度熱slh型鋼應(yīng)用于半掛車大梁已成為可能.5小結(jié)半掛車輕量化將會(huì)是當(dāng)前及今后發(fā)展的必然趨勢(shì),但無論是高強(qiáng)度熱軋h型

9、鋼還是高強(qiáng)度鋼板,在半掛車上的應(yīng)用都還需要有一個(gè)接受和適應(yīng)的過程.這就需要鋼企,半掛車生產(chǎn)廠家和材料供應(yīng)商共同探討和協(xié)商,以便掌握高強(qiáng)度熱軋h型鋼和高強(qiáng)板的各自的材料及工藝特點(diǎn),方可為半掛車輕量化的普及提速.參考文獻(xiàn)【.唐敬忠,劉磊.輕量化半掛車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)分析ji_重型汽車.2009(5):28-29.2范世斌,馬力,高金玲.專用車構(gòu)件高強(qiáng)度鋼板強(qiáng)度等代設(shè)計(jì)中的板厚計(jì)算j.專用汽車,2009(1):55.57.收稿日期:20l10423(上接第7o頁)一ll,l一1r-一j-illii1il.ijj,-.ptiii哪l-|r一i一蓋.一一1j二l.一一二圈2整車輸入及輸出參數(shù)示意圖3實(shí)例以46m運(yùn)輸汽油的3軸液罐半掛車為例,總質(zhì)量小于60t.根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值半拄車總質(zhì)量小于60t,掛車承重不小于58%n_不大于65%;考慮軸荷分配均勻時(shí)最佳值為60%:該車的參數(shù)如表l所示.如果輸出量中半掛車承載系數(shù)偏離經(jīng)驗(yàn)值的掛車承重系數(shù),根據(jù)罐體與車架配合的規(guī)范性及公告要求,一般來說容積一定,罐體總長(zhǎng)不再變化,可結(jié)合實(shí)際情況只需調(diào)整與該參數(shù)計(jì)算過程中的輸出量,j,.4結(jié)語通過運(yùn)用excel表格的函數(shù)計(jì)算功能計(jì)算出的結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)表13軸