半挂车大梁用高强热轧H型钢与高强板的对比分析.docVIP

半挂车大梁用高强热轧H型钢与高强板的对比分析 TECHNICFORUM/技术论坛l2011/08 半挂车大梁用高强热轧H型钢与高强板的对比分析 ComparisonAnalysisofHighStrengthPlateandHot-rolledHSectioninSemi-trailerFrame 吴保桥吴结才 WUBao-qiaoetal 马钢技术中心安徽马鞍山243000 摘要:介绍了高强度钢车辆目前存在的主要问题,对高强热轧H型钢和高强板在半挂车大梁 上应用进行了对比分析. 关键词:半挂车轻量化高强钢H型钢 AbstractThemainproblemofthevehiclesusinghighstrengthsteelwasintroduced,ComparisonAnalysis hadmadeusinghighstrengthplateandhot—rolledHsectioninsemi—trailerFrame. Keywordssemi—trailer;lightweight;highstrengthsteel;Hsectionsteel 中图分类号:U496.53.04;U465.22文献标识码:B文章编号:1004-0226(2011)o8-0071—03 1前言 半挂车是公路运输中的主要车型之一,随着我国车辆费用的 改革及实施燃油税后,公路运输超限超载治理也日趋严厉,半挂 车超载已经是得不偿失.在车辆总质量一定的情况下,怎样才能 使得经济效益最大化,成为半挂车用户首要考虑的问题,这便使 半挂车轻量化被提到了议事日程上来.现在我国高强度钢材料国 产化己取得长足发展,已经具备国产钢材生产轻量化半挂车的条 件,然而半挂车真正采用和普及高强度钢尚存在如何用好的适应 过程.下面将就高强度钢车辆存在的问题,以及高强度热轧H型 钢和高强板在半挂车上的应用进行对比分析. 2高强度钢在半挂车上的应用 半挂车车架纵梁通常为工字钢变截面梁,材质为高强度焊接 结构钢板.通过使用高强度材料,理论上可以保证车架强度和刚 度,且比使用普通钢材降低自重30%左右,进而减轻自重,达到 提高车辆运输效率的目的,因此高强钢材料受到车辆制造企业和 半挂车用户的欢迎. 然而高强钢在减重增效的同时,若使用不当也会给车辆的行 驶安全带来隐患.笔者认为以下两点应引起重视. 2.1大梁减重设计需满足刚度条件 要保证车辆安全稳定运行,不仅要求制作大梁的钢板有一定 的强度,还要求制作完成后的大梁具有一定的刚度,即抵抗承载 后的弯曲变形能力.由材料力学的理论可知,大梁的强度主要取 决于制作大梁的钢材强度,大梁的剐度则主要取决于大梁的抗弯 截面模量(与截面形状,面积以及金属在截面上的分布有关). 第一作者:吴保桥,男,1973年 生,高级工程师,从事H型钢工 艺及产品开发工作. 对于主要承受弯矩的梁形构件,工字形截面是最佳的选择,当工 字形截面高度一定时,上下翼缘板所占的面积越大,其值也越 大,抵抗弯曲变形的能力越强. 从上面的分析可知,制作大梁的钢板强度提高后,其厚度不 能减至极薄,还应保证大梁和车架的刚度.实际工作中曾接触过 一 个应用实例(见表l,尺寸规格单位为rruTl.下同),某75,J造的 标载40t半挂车,轻量化前所用材质为Q345B,焊接大梁规格为 500~146x8x14x16(编号1),在用户提出选用高强度钢材使其整备 质量轻量化的要求下,如果单纯按照文献中的计算公式,改用材 质为Q700,其腹板规格厚度为5.6ITUTI,上下翼缘厚度分别为9.8 mm和11.2mm,因此高强度钢板的规格应选用 500x146x6xlOx12(编号2),但该厂选用的大梁规格为 500x146x5x8(编号3). t/tz=:(1) 式中,,和分别为材料1的厚度和屈服强度,和:分别为材料 2的厚度和屈服强度. 表1某半挂车厂轻量化前后材质和规格对比 从表1可以看出,当钢板的强度由Q345提高~{JQ7OO时,依据 强度等代的原则,可以选用工字形截面的尺寸由编号1的规格减薄 为编号2的规格,大梁减重约为420kg(大梁长度以13m计算,下 fa)异型坯fb)H型铡 图4异型坯和H型钢示意图 三是钢板存在切割缺陷和强度降低现象,高质量半挂车要求切割 钢板边缘打磨;四是采用同等强度级别的焊条焊接后性能不能满 足要求,焊后会出现裂纹等缺陷,而且由于车辆在行驶过程中所 承受的是动载荷,容易出现疲劳裂纹,又因为材质强度高,火焰 校正或修补时会因裂纹扩展而导致大梁报废. 4高强热轧H型钢应用于半挂车上的分析 首先,目前国内拥有大型H型钢线的生产厂家有马钢,河北津 西,山东莱芜3家钢企,小型H型钢生产线国内包括马钢在内的也 有十几条,年产销H型钢约1000万t,因此高强度热