[摘要] 隧道作业区域所产生的灰尘和有害气体对操作人员的健康和作业环境影响很大。隧道通风是隧道施工中的突出问题，为了满足吸出式通风机组随隧道掘进同步移动的需求，针对湿式除尘机组特点，设计了一种专用车辆，并对车辆的道路行驶安全稳定性和隧道作业可行性进行了分析。经实际使用验证，该车满足除尘机组需要，设计合理，行驶稳定安全。

　　[关键词] 汽车设计，专用车辆，隧道除尘

　　[中图分类号] U455.3 [文献标识码] A

　　[Abstract] Dust and nocuous gas that produced by digging tunnel, affects worker’s health and environment. Dust airiness is very important question in the digging the long-distance dust. In order to move the wet dust elimination units by the tunnel digging. Designed special purposed vehicles for using tunnel dust removal. Anglicizing the stability and capable of the vehicle running and security. Practice shows that reasonable design, travel stability and meet the tunnel dust removal ventilator working needs.

　　[Keywords] Automobile Design， Special Purposed Vehicles， Tunnel Dust Removal

　　0引言

　　随着我国经济建设的发展，隧道建设项目日益增多，独头掘进的隧道越来越长，建设的周期越来越短。隧道内掌子面放炮所产生的诸如一氧化碳、氧化氮，微量硫化氢、二氧化硫，岩尘等有害气体和粉尘，以及由于喷射混凝土施工所产生的水泥尘和烟尘等，对操作人员的健康和施工环境影响巨大。因此，隧道通风、除尘是长大隧道施工不容忽视的重要问题[1]。

　　常用的隧道内通风方法有压入式通风、吸出式通风、压吸结合式通风和竖井式通风等形式。其中吸出式通风利用洞内大功率风机，通过风管将掌子面附近的污浊空气吸出洞外，使洞内空气压力降低，洞外新鲜空气自动补充，以改善作业环境。实际使用中的掌子面喷水除尘与吸入式风机滤网除尘相结合，将洞内粉尘含量降到了最低限度，是目前国内隧道施工中除尘效果最好的，在世界隧道施工史上也是首屈一指的[2]。这种除尘方法要求风机随隧道掘进而移动位置。另外，除尘机组本身的质量较大，移动操作极其困难，再加上隧道内特殊的环境影响，常规的移动工具无法施展。因此，本文将通过对现有载重卡车底盘进行改装设计，使隧道除尘机组能够安全可靠的安装在汽车底盘之上，使整车即可以使改装车辆在道路上安全稳定行驶，同时又可以在隧道内随着隧道掘进能自由移动。

　　1 除尘机组的特点与安装要求

　　1.1除尘机组的基本特点

　　除尘机组选用的是SCS-900型湿式除尘机，本机组由除尘机、风机、消音及出风口和储水箱(加水后)等组成。其整体外形为圆柱形，沿轴向各处的直径尺寸和质量各不相同。机组的总重为6800kg，水箱(加水后)的重量为2000kg，整机的外形尺寸为8780×1392×2411mm

　　1.2除尘机组的安装要求

　　总体要求在隧道施工过程中最大限度净化隧道内的含尘空气，改善隧道内的作业环境，保护施工人员身体健康。充分发挥SCS-900型湿式除尘机效能，要求所配套载货汽车底盘，应具备下列功能：

　　(1)机动性强、安全可靠、移动方便。

　　(2)除尘机组能最大限度的抵近尘源，即作业断面。

　　(3)除尘机组能实现定点除尘与移动除尘。

　　2 整车的布置方案设计

　　2.1整车外廓尺寸设计

　　除尘机组轴向长度8780mm，最大处直径为1392mm，高度2411mm。车架上必须安装水箱(容量2t)、电器控制柜等附件。因此整车的车架选用单厢式货车车架，车架的最大长度10m左右，车架宽2.3m左右，高度1.1m。

　　2.2整车质量参数设计

　　除尘主机重量为5.15t，水箱自重为0.98t，除尘机组正常工作时必须配备承载量为2t的水，因此整车的载质量设计为约8.13t。

　　本除尘机组沿车体纵向的重量分布不均匀，另外水箱布置位置对车体纵向稳定性影响较大;汽车载质量集中在车体后方，后桥的承载量很大(约8.13t)。因此，汽车底盘选用双后桥和轮胎双胎并装的形式。

　　2.3汽车其他部件的设计

　　1)除尘机组的布置

　　除尘机组轴线布置在车体横向中心截面内，为了不影响驾驶员的视线，纵向前端不能超出驾驶室后端面。

　　2)水箱的布置

　　为了便于布置，根据除尘机组和汽车底盘安装空间的形状，将水箱设计成为特殊形状，并安装在除尘机组出风口消音装置下方位置，即水箱沿车体纵向布置在后桥上方偏后位置处，横向沿车体横向中心截面对称。这样能充分利用空间，降低整机重心，提高整体稳定性。同时为了减小汽车在行驶过程中水箱中的水对车体重心位置的影响，水箱内应布置一些分隔板。

　　3)电气控制柜的布置

　　电气控制柜布置在除尘机组的左侧，车架纵向中间位置。

　　4)驾驶室的改进

　　针对除尘机组的特征需求，采用偏置式驾驶室，这样既可以使除尘机组的进风口最大限度地抵近尘源，也可以满足驾驶操作方便、舒适，连接牢靠，抗冲击性强，密封性能好，并达到外形美观的效果。

　　以上各部分均通过高强度U型螺栓与汽车大梁相联，使除尘机组与汽车成为一体，提高整机的稳定性整车安装后的效果如图1所示。

3 2 4 5 1 1—除尘机组，2—汽车底盘，3—电气柜，4、5—水箱

　　图1 整车的布置简图

　　2.4可选的整车底盘型号

　　根据上述底盘的尺寸参数与质量参数，以及整车的道路行驶方面的性能要求，另外考虑整车在承载和速度方面的储备，目前市场上可供选择的汽车底盘有CA1148P11K2L11、ZZ1243BM5641和EQ1141G7DJ3型货车底盘等。

　　3 整车重心的核算

　　以整车前轮的几何中心为坐标原点，以车长方向为X方向坐标(前正后负)，车厢高度为Y方向(上正下负)，车厢的宽度方向为Z向(左负右正)建立坐标系。车厢及主要设备均以其几何中心为重心。根据除尘机组的布局情况，对车厢及主要部件的重量和质心坐标统计如表2所示。

　　表1 整车及其除尘机组的质心坐标统计

　　单位：mm 项目 重量 X坐标 Y坐标 Z坐标 除尘机 1200 2370 2041 0 风机 3230 3720 2041 0 消音及出风口 720 7930 2041 0 水箱(加水后) 2500 7840 1170 100 车底盘 6500 2387 280 0 为了便于设计，水箱暂且按整体进行计算，然后进行分开布置，分开前后水箱的质心在整车上的位置保持不变。

　　3.1整车的轴荷计算

　　整车各单元对前桥中心取矩得整车重心的纵向(X向)坐标值为X0=4063.4mm。

　　同理，整车各单元对单后桥取矩，可计算得到：前桥载荷为5677.1kg，载荷比为38.8%;后桥载荷 为8952.9kg，载荷比61.2%。

　　由于后桥采用两轴式，每轴的分配载荷为4476.45kg，载荷比为30.6%，前后桥的载荷比为 61.2%。根据国标的要求，前桥的轴荷比应大于25%，因此该除尘机组车的载荷分配满足车的承载要求。

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