风机叶片山地运输车辆转弯半径与道路占用分析郭迎福１，刘亦１，刘厚才１，许华２，唐伟２（１．湖南科技大学机械设备健康维护湖南省重点实验室，湖南湘潭４１１２０１；２．湘潭电机股份有限公司海上风力发电技术与检测国家重点实验室，湖南湘潭４１１１０２）摘要：现在很多风场均分布在山区，山区风场风机叶片均较长，若按照传统的运输方式，车辆转弯中遇到障碍物时必须采取道路改造措施。风机叶片专用运输装置可将风机叶片举升并水平旋转一定角度，从而避让障碍，减小对道路宽度的要求，极大地节省道路改造费用。文中对这种运输方式的运输车最小转弯半径与道路占用情况进行了理论计算，并与普通半挂车进行对比分析，通过实例分析论证了这种车辆相对普通车辆对道路条件更高的适应性。关键词：专用汽车；风机叶片运输车；转弯半径；道路占用中图分类号：Ｕ４６９．６文献标志码：Ａ文章编号：１６７１－２６６８（２０１３）０４－００１１－０３风力发电是一种清洁的绿色能源，现在各地都在兴建风力发电场。鉴于中国的地形与地貌，有一些风电场建设在山区。由于风机叶片较长，部分型号甚至超过５０ｍ，对于山区道路，超长叶片造成车辆转向时叶片与道路两边的山体、建筑物、电杆及树木等发生碰撞，这就对进场道路条件提出了较高的要求。风机叶片运输车装有一套可举升和旋转的装置，整个运输车系统由牵引车、半挂车、举升和旋转装置及需运输的风机叶片组成（如图１所示）。叶片安装在装置上，装置底部通过转盘轴承与半挂车连接，通过液压驱动装置使叶片举升和水平旋转，从而避让障碍，减少道路占用宽度，提高车辆通过性。牵引车托架风机叶片半挂车图１举升及旋转式风机叶片运输车结构示意图１半挂车空载最小转弯半径及路面占用分析假设运输车逆时针方向行驶，如图２所示，α为牵引车前外轮最大偏转角，Ｏ点为牵引车的转动瞬心，Ａ点为牵引车前轴中点，Ｂ点为牵引车和半挂车的铰接点，Ｃ点为牵引车后轴中点，Ｌ１为牵引车轴距，Ｌ２为半挂车车轴至牵引销的距离。EOFβL2DRAαL1CBR′图２半挂车空载转弯半径牵引车单车前外轮最小转弯半径Ｒ的大小取决于轴距Ｌ１和前外轮最大偏转角α，计算公式为：Ｒ＝Ｌ１ｓｉｎα对于牵引车－半挂车组成的系统，牵引车与半挂车中轴线的夹角β进弯道时的变化规律为：βｉ＝２ａｒｃｔａｎＲ′［ｅＬＡ＋Ｂ（Ａ－２／Ｌ２）＋２／Ｌ２＋Ａ］１－ｅＬＡ＋Ｂ式中：Ｒ′为半挂车的转弯半径，Ｒ′＝ＯＢ＝Ｌ１／ｔａｎα；Ｌ为半挂车行驶过的圆弧轨迹长度；Ａ＝［（２／Ｌ２）２－（１／Ｒ′）２］１／２；Ｂ＝ｌｎ［（ｔａｎα／２）／Ｒ′－２／Ｌ２－Ａ］／［ｔａｎ（α／２）／Ｒ′－２／Ｌ２＋Ａ］。当转向的半挂车完成由瞬态到稳态的过渡后，半挂车与牵引车中轴线的夹角达到最大值，即βｍａｘ＝２ａｒｃｔａｎＲ′（２／Ｌ２－Ａ）。出弯道时，夹角βｏ＝２ａｒｃｔａｎｅｌｎｔａｎ（βｍａｘ／２）－２Ｌ／Ｌ２完全出弯道后β＝０。１１公路与汽运总第１５７期Ｈｉｇｈｗａｙｓ＆ＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ从Ｏ点到牵引车的前右侧顶点Ｅ的距离ＯＥ可看作Ｏ点到半挂车的最远距离，Ｗ为牵引车宽度，则：ＯＥ≈Ｒ＋Ｗ２＝Ｌ１ｓｉｎα＋Ｗ２从Ｏ作ＢＣ的垂线，垂足为Ｄ，则：ＯＤ＝Ｒ′ｃｏｓβ－ＢＣｓｉｎβ＝Ｌ１ｃｏｓβｔａｎα－ＢＣｓｉｎβＯＤ与车身的交点为Ｆ，Ｗ′为半挂车宽度，则：ＯＦ＝ＯＤ－Ｗ′２＝Ｌ１ｃｏｓβｔａｎα－ＢＣｓｉｎβ－Ｗ′２ＯＦ可以看作半挂车到Ｏ点的最短距离，则半挂车占用的整个车道宽度Ｗ１＝ＯＥ－ＯＦ＝Ｌ１（１－ｃｏｓβｃｏｓα）ｓｉｎα＋ＢＣｓｉｎβ＋Ｗ＋Ｗ′２２普通半挂车运输风机叶片路面占用分析运输风机叶片时，由于风机叶片较长，安装后将有一部分伸出运输车。设风机叶片安装后尾部位置为Ｇ，从转动瞬心Ｏ到半挂车的最远距离可能由ＯＥ变为ＯＧ，Ｌ３为装载叶片后叶片尾部伸出的长度（如图３所示）。EOGL3L2FRL1αBCDβR′A图３风机叶片水平装载时道路占用情况分析ＢＤ＝Ｌ１ｓｉｎβｔａｎα＋ＢＣｃｏｓβＯＧ＝（ＯＤ２＋ＤＧ２）１／２＝［ＯＤ２＋（Ｌ２＋Ｌ３...
