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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)報(bào)告紙
第一章 緒論
1.1 課題設(shè)計(jì)說(shuō)明和課題定位
乘客門(mén)是客車(chē)的重要組成部分,是乘客上下車(chē)的通道,對(duì)客車(chē)的整體造型起著重要的協(xié)調(diào)作用。在客車(chē)的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中,長(zhǎng)途客車(chē)乘客門(mén)設(shè)計(jì)是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。作為客車(chē)的一部份,車(chē)門(mén)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中有著很重要的作用。
隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的日益提高,人們對(duì)客車(chē)內(nèi)飾、外飾、質(zhì)量及舒適性的要求也越來(lái)越高。車(chē)門(mén)是汽車(chē)車(chē)身的主要部件之一,它不僅為司乘人員上下車(chē)提供了方便的條件,而且與整車(chē)動(dòng)力性(空氣動(dòng)力性)、舒適性(風(fēng)流噪聲、密封等)和使用性能(開(kāi)啟方便靈活)等有著密切的關(guān)系,同時(shí)對(duì)整車(chē)造型起著協(xié)調(diào)作用,并直接影響到車(chē)身外形的美觀。
隨著我國(guó)道路建設(shè)進(jìn)程的加快,高等級(jí)公路的增加,人民物質(zhì)生活水平的提高,中、高檔客車(chē)得到了較好的發(fā)展。
1.2 車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)要求
車(chē)門(mén)要求密封性好、防塵、防水、隔音。除了車(chē)門(mén)與車(chē)身之間尺寸配合要合理外,重要的還有鑲嵌或粘貼在車(chē)框與車(chē)門(mén)上的密封條。密封條是一種截面呈中空形狀的橡膠制品,它的柔軟性使得它具有填塞間隙大小不一空間的作用,當(dāng)間隙大時(shí)對(duì)密封條擠壓小,當(dāng)間隙小時(shí)對(duì)密封條擠壓大,密封條的質(zhì)量直接影響車(chē)門(mén)的密封性。
從開(kāi)關(guān)車(chē)門(mén)可以大致判斷出車(chē)門(mén)的質(zhì)量。一個(gè)質(zhì)量比較好的車(chē)門(mén),它使用
的材料、制作工藝是嚴(yán)格要求的,反映到使用上,就感覺(jué)出一種沉甸感,厚實(shí)
感,關(guān)閉時(shí)有一種低沉的“嘭”聲發(fā)出來(lái),好象車(chē)廂里的空氣被壓縮似的。如果
車(chē)門(mén)比較單薄,則有一種輕盈感,關(guān)閉時(shí)會(huì)發(fā)出清脆的“嘭”聲,與前一種明顯
不一樣。
對(duì)車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)的要求:
1.具有必要的開(kāi)度,并能使車(chē)門(mén)停在最大開(kāi)度上,以保證上、下車(chē)方便;
2.安全可靠。關(guān)閉時(shí)能鎖住,行車(chē)或撞車(chē)時(shí)不會(huì)自動(dòng)打開(kāi);
3.開(kāi)關(guān)方便,操縱方便——升降玻璃,鎖止等,或在低氣壓下(≤0.3MPa)也能開(kāi)啟靈活;
4. 具有良好的密封性——涉及密封膠條特性、設(shè)計(jì)精度、間隙大小、配合精度等;
5.具有足夠的剛度,不易變形下沉,行車(chē)時(shí)不振響;
6.制造工藝好,易于沖壓成形,便于安裝附件和維護(hù)調(diào)整;
7. 外形上與整車(chē)協(xié)調(diào);操縱機(jī)構(gòu)必須易于接近,便于調(diào)整保養(yǎng)。
第二章 國(guó)內(nèi)外客車(chē)車(chē)門(mén)發(fā)展?fàn)顩r
2.1 乘客門(mén)概述
車(chē)門(mén)的基本功能是為駕駛員和乘客提供出入車(chē)輛的通道,并保證安全。它按開(kāi)啟方式分為:順開(kāi)旋轉(zhuǎn)式、逆開(kāi)旋轉(zhuǎn)式、移動(dòng)式、掀式和推拉接疊式五種。順開(kāi)旋轉(zhuǎn)式即使在汽車(chē)行駛時(shí)仍可借助氣流的壓力關(guān)上,比較安全,而且便于駕駛員在倒車(chē)時(shí)向后觀察,故被廣泛采用;逆開(kāi)旋轉(zhuǎn)式在汽車(chē)行駛時(shí)若關(guān)閉不嚴(yán)就可能被迎面氣流沖開(kāi),因而用得較少,一般只是為了改善上下車(chē)方便性和適于迎賓禮儀需要的情況下才采用;移動(dòng)式的優(yōu)點(diǎn)在于車(chē)身側(cè)壁與障礙物距離較少的情況下仍能全部開(kāi)啟;上掀式廣泛用作轎車(chē)與輕型客車(chē)的后門(mén),也應(yīng)用于低矮的汽車(chē),推拉接疊式則廣泛應(yīng)用于大、中型客車(chē)上。在有些大型客車(chē)上,還備有加速乘客撤離事故現(xiàn)場(chǎng)以及便于救援人員進(jìn)入的安全門(mén)。
2.2 國(guó)內(nèi)外客車(chē)發(fā)展?fàn)顩r
客車(chē)是指設(shè)計(jì)和技術(shù)特性上用于載運(yùn)乘客及其隨身行李的商用車(chē)輛,包括駕駛員座位在內(nèi)其座位數(shù)超過(guò)9座。
中國(guó)是世界上最大的客車(chē)市場(chǎng)。根據(jù)有關(guān)部門(mén)的預(yù)測(cè),未來(lái)我國(guó)大中型客車(chē)的保有量和需求量將會(huì)更大。中國(guó)客車(chē)工業(yè)目前已經(jīng)基本上形成了大中輕微齊全、高中低檔兼?zhèn)涞漠a(chǎn)品格局,其中大中型客車(chē)的生產(chǎn)能力超過(guò)10萬(wàn)輛。受宏觀經(jīng)濟(jì)調(diào)控的影響,大中型客車(chē)市場(chǎng)自1992年以來(lái)持續(xù)多年不振,產(chǎn)銷(xiāo)連年下挫,但從1998年開(kāi)始全面回升。大中型客車(chē)按照用途可分為城市客車(chē)(包括市區(qū)公共汽車(chē)和郊區(qū)公共汽車(chē))、公路客車(chē)、旅游客車(chē)、團(tuán)體客車(chē)及特種客車(chē)五類(lèi)。
客車(chē)對(duì)發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)和促進(jìn)人民生活水平提高發(fā)揮著重要作用。世界上各主要客車(chē)生產(chǎn)廠都潛心致力于客車(chē)新產(chǎn)品的研制和開(kāi)發(fā),不斷向市場(chǎng)提供有競(jìng)爭(zhēng)力的新型客車(chē)。
公路客車(chē)市場(chǎng)的基本情況:目前,公路客車(chē)市場(chǎng)基本上可分為兩類(lèi),即長(zhǎng)途客車(chē)市場(chǎng)和農(nóng)村短途客車(chē)市場(chǎng),它們共同承擔(dān)非城市公共交通客運(yùn)工作,并有逐漸滲透、競(jìng)爭(zhēng)的趨勢(shì)。
國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀:歐洲的長(zhǎng)途客車(chē)是高地板,布置大容積行李艙,一邊乘客門(mén),2加2座位布置,最高車(chē)速較高,衛(wèi)生間、餐飲設(shè)備、視聽(tīng)設(shè)備、座椅調(diào)節(jié)裝置等配套齊全,適應(yīng)遠(yuǎn)程旅行的需求。
客車(chē)工業(yè)在我國(guó)還是一個(gè)年輕和充滿(mǎn)朝氣的產(chǎn)業(yè),隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展,人民生活水平的迅速提高和高速公路的連線成網(wǎng),客車(chē)工業(yè)在我國(guó)必將有更大的發(fā)展空間和機(jī)遇。
2.3 客車(chē)制造工藝的發(fā)展
早在20世紀(jì),隨著外國(guó)企業(yè)金融資本和產(chǎn)業(yè)資本大量涌入中國(guó),西方工業(yè)革命成果相繼進(jìn)入中國(guó),城市公共交通和公路運(yùn)輸?shù)目瓦\(yùn)車(chē)輛由此在中國(guó)發(fā)展起來(lái)。伴隨客車(chē)運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展,運(yùn)輸業(yè)內(nèi)的客車(chē)維護(hù)、修理廠中逐步形成客車(chē)車(chē)身的翻新和制造能力,進(jìn)而在貨車(chē)底盤(pán)上改裝簡(jiǎn)易客車(chē),從此在中國(guó)大地上出現(xiàn)了客車(chē)制造業(yè)的萌芽。新中國(guó)成立后,隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)的客車(chē)制造業(yè)進(jìn)入了創(chuàng)建、發(fā)展的新時(shí)期,尤其是改革開(kāi)放以來(lái),客車(chē)工業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的新階段。
20世紀(jì)50年代客車(chē)生產(chǎn)多沿用汽車(chē)修理的工藝方法,采取單件生產(chǎn),就車(chē)作業(yè)方式。工廠內(nèi)僅有少量的焊接、鈑金和噴涂設(shè)備,其生產(chǎn)主要依靠工人的手工作業(yè),金屬板材和型鋼的下料以手工剪切、氣割或在通用的剪切機(jī)上完成;車(chē)身骨架構(gòu)件和外殼覆蓋件利用手工敲模成形;采用手工除銹,手工涂刷防銹涂料的方法進(jìn)行防銹處理;車(chē)身骨架和底架的組合是逐根地進(jìn)行焊接或鉚接,車(chē)身外殼覆蓋件與骨架的連接是采用鉚接、氣焊或板邊咬合的方法;車(chē)身外涂裝均采用手工噴涂。
20世紀(jì)60年代,客車(chē)工業(yè)在調(diào)整中得到進(jìn)步發(fā)展,客車(chē)產(chǎn)品納入了國(guó)家機(jī)械產(chǎn)品計(jì)劃和歸口管理的軌道。在這一時(shí)期,不但客車(chē)產(chǎn)品技術(shù)水平穩(wěn)步提高,產(chǎn)品品種及產(chǎn)量逐步增加,而且進(jìn)一步促進(jìn)客車(chē)制造技術(shù)水平的提高。客車(chē)骨架構(gòu)件成形逐步用沖壓技術(shù)代替手工作業(yè);車(chē)身薄板件的連接廣泛采用氧-乙炔焊,中厚板采用電弧焊工藝,在少量工廠開(kāi)始應(yīng)用接觸焊和CO2 氣體保護(hù)焊;為了提高車(chē)身的防銹能力;少數(shù)工廠開(kāi)始采用噴砂、噴丸或化學(xué)除銹,但車(chē)身仍然是露天或廠房?jī)?nèi)打磨膩?zhàn)樱瑖娖?,并進(jìn)行自然干燥。
20世紀(jì)70年代,隨著二汽和其他一些汽車(chē)廠的建立投產(chǎn),客車(chē)底盤(pán)的開(kāi)發(fā)業(yè)取得矚目的成績(jī),給客車(chē)工業(yè)的發(fā)展提供了良好的底盤(pán)條件。在該時(shí)期,客車(chē)生產(chǎn)逐步與汽車(chē)修理分離,還有一些企業(yè)調(diào)整為生產(chǎn)客車(chē)的工廠,從而一些生產(chǎn)客車(chē)的專(zhuān)業(yè)廠應(yīng)運(yùn)而生,客車(chē)生產(chǎn)規(guī)模逐步擴(kuò)大,工廠的沖壓、焊接、涂裝、總裝等生產(chǎn)工藝,都有不同程度的發(fā)展。車(chē)身零部件的落料;沖壓設(shè)備的配套逐步趨于完善,提高了機(jī)械化生產(chǎn)程度;CO2 氣體保護(hù)焊技術(shù)得到了普遍的推廣應(yīng)用,在薄板和構(gòu)件的焊接中基本淘汰了氧-乙炔焊和電弧焊。采用組焊胎具進(jìn)行車(chē)身骨架的焊裝,有的形成初具規(guī)模的車(chē)身焊裝生產(chǎn)線,提高了車(chē)身的焊裝精度;為了改善車(chē)身的防腐性能,開(kāi)始應(yīng)用構(gòu)件磷化工藝技術(shù),并出現(xiàn)了構(gòu)件表面處理生產(chǎn)線和客車(chē)涂裝生產(chǎn)線。
改革開(kāi)放以來(lái),我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人民生活水平不斷提高,尤其是高速公路建設(shè)蓬勃發(fā)展和城市現(xiàn)代化建設(shè),對(duì)客運(yùn)車(chē)輛提出了更多,更高的要求,為客車(chē)工業(yè)的發(fā)展提供了良好的市場(chǎng)條件。改革開(kāi)放又為客車(chē)行業(yè)創(chuàng)造了“走出去,請(qǐng)進(jìn)來(lái)”,與國(guó)外同行進(jìn)行技術(shù)交流的規(guī)劃下,通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)或與發(fā)達(dá)國(guó)家客車(chē)廠合資的方式對(duì)重點(diǎn)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)改造,使我國(guó)客車(chē)工業(yè)有了飛速的發(fā)展,客車(chē)制造工藝技術(shù)亦得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步,一些重點(diǎn)企業(yè)的生產(chǎn)工藝條件打到了國(guó)外客車(chē)企業(yè)八十年代的水平,個(gè)別技術(shù)達(dá)到了國(guó)外的先進(jìn)水平。
2.4 乘客門(mén)發(fā)展
我國(guó)采用較多的是折疊式車(chē)門(mén),由于車(chē)門(mén)凹陷于車(chē)身,不僅增加行車(chē)時(shí)的空氣阻力,產(chǎn)生風(fēng)流噪聲,影響整車(chē)的外形美觀,而且由于車(chē)門(mén)縫隙大,密封困難,在行駛中產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)噪聲和漏塵,從而嚴(yán)重影響乘坐舒適性。
隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展,,發(fā)達(dá)國(guó)家的客車(chē)技術(shù),尤其是車(chē)身設(shè)計(jì)、工藝已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)完善的程度。對(duì)比而言,我國(guó)還比較落后。但隨著改革開(kāi)放的不斷深入,國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家的客車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)方面的技術(shù)不斷 引進(jìn)、消化和吸收,近幾年來(lái),國(guó)內(nèi)客車(chē)行業(yè)以及與其緊密相關(guān)的客車(chē)配套業(yè)都得以長(zhǎng)足發(fā)展。與此同時(shí),人們對(duì)大客車(chē)的造型、質(zhì)量、舒適性的要求也在不斷地提高。在這種外部環(huán)境和內(nèi)部條件下,出現(xiàn)了一種使車(chē)身表面平整光滑的新型乘客門(mén)——外擺式乘客門(mén),他以?xún)?yōu)良的密封性能和優(yōu)美的造型,在中高檔客車(chē)的設(shè)計(jì)中備受青睞。
第三章 乘客門(mén)結(jié)構(gòu)型式選擇
乘客門(mén)是客車(chē)造型的一個(gè)重要組成部分。良好的結(jié)構(gòu)性能和完美的造型,不僅給客車(chē)造型增添美感和動(dòng)感,而且還給客車(chē)帶來(lái)良好的空氣動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。我們?cè)诖_定乘客門(mén)結(jié)構(gòu)形式時(shí)需要考慮三大要素,即機(jī)械工程學(xué)、人機(jī)工程學(xué)和流體力學(xué),其中機(jī)械工程學(xué)又包括工藝性和經(jīng)濟(jì)性等。只有完善的工藝性和合理的工藝方案,才能以最少的工序、材料和工時(shí)獲得穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品,因此有必要對(duì)乘客門(mén)的結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行選擇??蛙?chē)乘客門(mén)有多種類(lèi)型,綜合起來(lái)大概有雙扇折疊門(mén)、四扇折疊門(mén)、雙扇內(nèi)擺門(mén)、外擺門(mén)等幾種,下面對(duì)各種門(mén)的類(lèi)型與特點(diǎn)作以詳細(xì)論述。
3.1 雙扇折疊門(mén)
雙扇折疊門(mén)門(mén)體由大小、尺寸相同的主扇和副扇組成,采用薄鋼板沖壓成型,在下部玻璃下方焊有加強(qiáng)盒,以提高門(mén)玻璃處的強(qiáng)度和剛度。門(mén)體外包蒙皮,除滿(mǎn)足質(zhì)輕、節(jié)能、防腐、減震、安全、成型性好的要求外,還要滿(mǎn)足較強(qiáng)的抗彎性能,足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度,以及良好的噴涂性和對(duì)油漆涂層的附著力等要求,以保證門(mén)面光潔、美觀、耐用(見(jiàn)圖3.1)。
圖3.1 雙扇折疊門(mén)結(jié)構(gòu)圖
1 車(chē)門(mén)前立柱 2 裝飾件 3 密封條 4 主扇門(mén)體 5 玻璃膠條 6 主扇玻璃
7車(chē)門(mén)中間合 8 中間橡膠條 9 副扇門(mén)體 10 副扇玻璃 11 車(chē)門(mén)后立柱
12 后立柱密封件 13 車(chē)門(mén)下滑輪 14 合頁(yè) 15 前立柱密封件
在門(mén)體與門(mén)立柱間用橡膠條及密封件密封。兩扇門(mén)之間的整個(gè)長(zhǎng)度上裝有中空的柔性橡膠條,車(chē)門(mén)玻璃采用強(qiáng)度較大的鋼化玻璃。
雙扇折疊門(mén)的開(kāi)啟是由門(mén)泵完成的,門(mén)泵通過(guò)車(chē)門(mén)氣包架與主扇上的門(mén)氣包連接板連接。車(chē)門(mén)啟閉時(shí),活塞桿壓縮或伸長(zhǎng),促使主扇轉(zhuǎn)動(dòng),在中間合頁(yè)和滑道滑輪的帶動(dòng)下,副扇同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng),完成車(chē)門(mén)的啟閉動(dòng)作。開(kāi)門(mén)時(shí)主、副扇車(chē)門(mén)靠攏,橫置于踏步板一側(cè);關(guān)門(mén)時(shí)主、副扇車(chē)門(mén)與車(chē)身平齊,并加限位塊以保證有效鎖死。門(mén)的下部有棕刷,用來(lái)防塵防水。當(dāng)門(mén)體上下都有滑道時(shí),必須保證其在一個(gè)垂直平面內(nèi),否則阻力很大,造成門(mén)的啟閉不靈活;如果只有上滑道,則車(chē)門(mén)變形較大,不利于關(guān)門(mén)時(shí)的定位。另外,由于受滑道的影響,門(mén)的開(kāi)啟角度不能達(dá)到90度,主、副扇重疊后占據(jù)了較多的車(chē)內(nèi)空間,減少了通道的寬度。易造成乘客上下車(chē)不暢。此種車(chē)門(mén)雖有上述不足,但由于工藝簡(jiǎn)單,造價(jià)低廉,堅(jiān)實(shí)耐用,在普通公共汽車(chē)上使用較多。
3.2 四扇折疊門(mén)
四扇折疊門(mén)由左、右兩部分門(mén)體組成,每一部分又有外扇和內(nèi)扇兩扇門(mén)體。車(chē)門(mén)骨架的結(jié)構(gòu)及蒙皮的材質(zhì)均與雙扇折疊門(mén)相同。在每側(cè)外扇門(mén)處有一豎軸,內(nèi)扇門(mén)、外扇門(mén)之間由合頁(yè)鉸鏈。在左、右側(cè)門(mén)之間的整個(gè)長(zhǎng)度上裝有中空的密封膠條,車(chē)門(mén)上方有一托盤(pán),內(nèi)裝動(dòng)力操縱機(jī)構(gòu)。由氣動(dòng)門(mén)泵、三通閥、電磁閥及傳動(dòng)連桿等組成(見(jiàn)圖3.2)。
圖3.2 四扇折疊門(mén)動(dòng)力操縱機(jī)構(gòu)
1 左側(cè)門(mén)連桿 2 門(mén)泵推桿 3 連桿 4 開(kāi)度調(diào)節(jié)桿 5 連桿 6右側(cè)門(mén)連桿
7連桿 8 門(mén)泵 9 電磁閥 10 三通閥 11車(chē)門(mén)前立柱 12 車(chē)門(mén)后立柱
車(chē)門(mén)的啟閉是操縱電磁閥通過(guò)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)門(mén)泵帶動(dòng)車(chē)門(mén)完成的。當(dāng)三通閥手柄撥向“開(kāi)”的位置,壓縮空氣通過(guò)三通閥進(jìn)入門(mén)泵的小活塞室,使車(chē)門(mén)保持關(guān)閉狀態(tài)。此時(shí),若接通車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān),在電磁閥接通電源的同時(shí),壓縮空氣即由電磁閥控制管路進(jìn)入門(mén)泵的大活塞室推動(dòng)推桿、連桿,使左、右兩部分門(mén)體的外扇車(chē)門(mén)分別繞豎軸轉(zhuǎn)動(dòng),并各自帶動(dòng)內(nèi)扇門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng),分別置于踏步板的兩側(cè),從而完成車(chē)門(mén)的開(kāi)啟過(guò)程。反之,如果關(guān)斷車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān),電磁閥斷電后,切斷了通向門(mén)泵大活塞室的氣路通道,同時(shí)壓縮空氣經(jīng)電磁閥閥體上的孔排入大氣中,連桿系的動(dòng)作與上述動(dòng)作相反,使車(chē)門(mén)關(guān)閉。此外,為了避免夾傷乘客,門(mén)泵內(nèi)設(shè)有慢動(dòng)作用,關(guān)門(mén)時(shí)先快后慢,當(dāng)車(chē)門(mén)關(guān)閉到最后1/3行程時(shí),速度逐漸減慢,這種過(guò)程可通過(guò)調(diào)節(jié)門(mén)泵上的調(diào)節(jié)螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn),若要長(zhǎng)期關(guān)閉車(chē)門(mén)(30分鐘以上)可將三通閥手柄撥向“關(guān)”的位置,以防線圈過(guò)熱損壞。
與雙扇折疊門(mén)相比,四扇折疊門(mén)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,需要更多的鉸鏈合頁(yè),降低了密封性。當(dāng)外扇與內(nèi)扇門(mén)體重疊,分別置于踏步板兩側(cè)時(shí),減少了通道的有效寬度,但由于其堅(jiān)實(shí)耐用,尤其適合于大門(mén)距車(chē)門(mén),故目前在鉸接式公共汽車(chē)上仍采用此種門(mén)。
無(wú)論是雙扇折疊門(mén),還是四扇折疊門(mén),均為折疊門(mén)形式。這種車(chē)門(mén)由于其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)限制了其門(mén)扇的形狀只能是平面的。其轉(zhuǎn)動(dòng)垂直于踏步板,裝上車(chē)身后,必然凹陷于車(chē)身內(nèi),無(wú)法與車(chē)身外形保持平齊,因而造型上不協(xié)調(diào)美觀。此外,在行駛時(shí),氣流在凹陷處形成旋渦,影響了整車(chē)的空氣動(dòng)力性,增加了行駛阻力,產(chǎn)生風(fēng)噪聲。而且折疊門(mén)沒(méi)有防夾裝置,安全性能差。
3.3 雙扇內(nèi)擺門(mén)
雙扇內(nèi)擺門(mén)由左、右兩扇尺寸、大小完全相同的門(mén)面組成。左、右各有一根旋轉(zhuǎn)門(mén)軸,旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)上、下轉(zhuǎn)臂啟閉門(mén)體,門(mén)軸的上端安裝在門(mén)機(jī)構(gòu)的托盤(pán)上,門(mén)軸下端連接下擺臂固定在門(mén)軸底板上;門(mén)體滑輪從滑道側(cè)面滑人,在門(mén)框處及門(mén)扇間裝有密封膠條。雙扇內(nèi)擺門(mén)的動(dòng)作是通過(guò)氣動(dòng)閥、氣缸以及連桿機(jī)構(gòu)來(lái)完成的(見(jiàn)圖3.3)。
圖3.3 雙扇內(nèi)擺門(mén)
1,3 氣缸 2氣動(dòng)閥 4,5 連桿機(jī)構(gòu)
當(dāng)開(kāi)啟車(chē)門(mén)時(shí),壓縮空氣進(jìn)入氣動(dòng)閥推動(dòng)活塞,帶動(dòng)連桿向門(mén)框兩側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng),并推動(dòng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),由于連桿分別與左、右側(cè)旋轉(zhuǎn)軸固定連接,因而帶動(dòng)上、下?lián)u臂一起轉(zhuǎn)動(dòng),使車(chē)門(mén)繞旋轉(zhuǎn)軸向車(chē)內(nèi)擺動(dòng),沿著一級(jí)踏步轉(zhuǎn)至橫向位置靠在一級(jí)踏步左右兩側(cè)。關(guān)門(mén)時(shí)氣缸排出氣體,活塞回縮連桿往門(mén)框中心轉(zhuǎn)動(dòng),推動(dòng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)上、下?lián)u臂一起反方向旋轉(zhuǎn),使車(chē)門(mén)繞旋轉(zhuǎn)軸向車(chē)外擺動(dòng)與車(chē)身骨架乎齊后完成關(guān)門(mén)動(dòng)作。
3.4 外擺門(mén)
外擺門(mén)由上、下轉(zhuǎn)臂、轉(zhuǎn)軸、軸承座、平衡桿、門(mén)體、門(mén)泵等構(gòu)成(見(jiàn)圖3.4)。上、下轉(zhuǎn)臂的一端用鉸鏈與門(mén)體相連,另一端固定于旋轉(zhuǎn)門(mén)軸上,門(mén)軸上端安裝在固定于車(chē)身上的軸承座中,下端與固定于車(chē)身的門(mén)泵相連。平衡桿的一端用球鉸與門(mén)體下部相連,另一端用球鉸固定于車(chē)身下部,門(mén)泵是外擺門(mén)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)(見(jiàn)圖3.5)。
圖3.4 外擺式乘客門(mén)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 圖3.5 外擺門(mén)門(mén)泵
1 調(diào)整頂絲 2 固定座 3 連桿 4 回轉(zhuǎn)軸
1 門(mén)體 2軸承座 3 上支臂 4 轉(zhuǎn)軸 5 上轉(zhuǎn)臂 6 螺桿 7螺套 8 下轉(zhuǎn)臂
5 下支臂 6門(mén)泵 7 平衡桿 9緊固板 10 上進(jìn)氣口 11氣缸
12 活塞 13下進(jìn)氣口
開(kāi)門(mén)時(shí),壓縮空氣進(jìn)入上進(jìn)氣口,活塞下移,車(chē)門(mén)在自重、活塞上腔壓縮空氣和彈簧的共同作用下,隨活塞下移。當(dāng)螺套不再移動(dòng)時(shí),在螺桿的作用下旋轉(zhuǎn),從而打開(kāi)車(chē)門(mén)。關(guān)門(mén)時(shí),壓縮空氣從下進(jìn)氣口進(jìn)入氣缸,活塞上行,由于螺套與門(mén)的回轉(zhuǎn)軸剛性連接,迫使螺套沿螺桿螺紋反方向旋轉(zhuǎn),從而帶動(dòng)回轉(zhuǎn)軸上、下拐臂和車(chē)門(mén)一起旋轉(zhuǎn),關(guān)閉車(chē)門(mén)。當(dāng)車(chē)門(mén)壓緊門(mén)框,活塞沒(méi)到上止點(diǎn)時(shí),螺桿繼續(xù)上行,而螺套不再旋轉(zhuǎn),它帶動(dòng)車(chē)門(mén)隨螺桿一起上行,使車(chē)門(mén)與門(mén)框上的鎖止塊嚙合,完成車(chē)門(mén)的提升,實(shí)現(xiàn)自鎖。
外擺式乘客門(mén)是一種無(wú)軌道的移出車(chē)門(mén),門(mén)扇靠回轉(zhuǎn)臂支撐,依靠轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)門(mén)扇作近似于平行移動(dòng)的運(yùn)動(dòng),因而也稱(chēng)平移門(mén)。在車(chē)門(mén)啟閉過(guò)程中,門(mén)體上各點(diǎn)與水平基準(zhǔn)面的距離保持不變。開(kāi)門(mén)時(shí)門(mén)面先向車(chē)體外部擺出,再向車(chē)身方擺動(dòng),直到門(mén)面繞出車(chē)身骨架的邊框開(kāi)到最大開(kāi)度,關(guān)門(mén)時(shí)則與上述過(guò)程相反,最后完成提升自鎖功能。另外,車(chē)門(mén)采用兩道密封裝置,氣密性好,車(chē)門(mén)凈開(kāi)度大。
外擺門(mén)外形美觀,整體性好。當(dāng)車(chē)門(mén)關(guān)閉時(shí),門(mén)面弧度與骨架弧度相吻合,因而克服了凹陷于車(chē)身內(nèi)的空氣渦流,改善了車(chē)體的空氣動(dòng)力性能,尤其是當(dāng)客車(chē)高速行駛時(shí)提高了經(jīng)濟(jì)性和功率利用率。外擺門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉動(dòng)作柔和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),車(chē)門(mén)在關(guān)閉過(guò)程中,當(dāng)門(mén)邊碰到乘客或其他物品時(shí),能自行停止關(guān)閉,同時(shí)打開(kāi)防夾開(kāi)關(guān),使電磁閥換向,門(mén)即重新開(kāi)啟,這種靈敏的防夾裝置,極大地提高了乘客的安全性。
外擺式乘客門(mén)與折疊門(mén)相比,其結(jié)構(gòu)要復(fù)雜得多,此種門(mén)是利用平行四連桿的原理,在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用下,整體平行移動(dòng)。關(guān)閉時(shí)和客車(chē)外壁曲線一致,開(kāi)啟時(shí)平靠在側(cè)壁外側(cè)。驅(qū)動(dòng)四連桿的動(dòng)力來(lái)源于一個(gè)氣動(dòng)門(mén)泵(目前用于單扇外擺門(mén)的門(mén)泵有兩種:一種是利用活塞的上下直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);另一種是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)分別由兩個(gè)氣缸完成的組合式門(mén)泵)。當(dāng)門(mén)和門(mén)框相靠時(shí),活塞和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形成統(tǒng)一的剛體,一同上移,實(shí)現(xiàn)提升動(dòng)作,通過(guò)鎖止塊(固定在門(mén)和門(mén)框上)的累進(jìn)斜度產(chǎn)生高壓力,使門(mén)能得以良好的密封。
外擺式乘客門(mén)與折疊式乘客門(mén)比較,具有以下一些優(yōu)點(diǎn):
(1)開(kāi)度大,可以開(kāi)啟到門(mén)框?qū)挾龋行Ю瞄T(mén)框空間,保證乘客上下車(chē)方便。
(2)具有良好的密封性,密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
(3)開(kāi)關(guān)方便、安全,操縱靈巧。
(4)剛性較好、不易變形下沉,行車(chē)時(shí)不易產(chǎn)生振動(dòng)噪聲 。
(5)外形與整車(chē)協(xié)調(diào),無(wú)凹陷,行車(chē)時(shí)空氣阻力小,造型美觀。
外擺式乘客門(mén)以其優(yōu)良的密封性能和優(yōu)美的造型,在中高檔客車(chē)的設(shè)計(jì)中顯得尤為重要。首先,在與它的良好造型。它可以和側(cè)圍外部曲線完全一致,與整個(gè)車(chē)身形成一個(gè)整體。啟閉時(shí)整扇平行移動(dòng)。其次,它具有優(yōu)良的密封性能。外擺門(mén)關(guān)閉到位時(shí)有提升動(dòng)作,利用四個(gè)斜面使門(mén)密封力量加大,密封效果得以顯著提高。另外,外擺式車(chē)門(mén)關(guān)閉時(shí)噪音小。所以此種形式的車(chē)門(mén)在長(zhǎng)途客車(chē)、旅游客車(chē)上,比折疊門(mén)、轉(zhuǎn)動(dòng)門(mén)更具魅力。近來(lái),我國(guó)廠家已大量使用外擺式乘客門(mén),而且還有一些廠家采用電動(dòng)外擺式乘客門(mén)。
第四章 外擺式前乘客門(mén)設(shè)計(jì)
4.1 外擺式乘客門(mén)的結(jié)構(gòu)
外擺式乘客門(mén)是一種無(wú)軌道的移出車(chē)門(mén),門(mén)扇靠回轉(zhuǎn)臂支撐依靠轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)
動(dòng)帶動(dòng)門(mén)扇作近似于平行移動(dòng)的運(yùn)動(dòng),因而也稱(chēng)為平移門(mén)。
圖4.1為該類(lèi)車(chē)門(mén)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,它主要由門(mén)扇1、支臂5、7、拉桿3、鎖止機(jī)構(gòu)(未畫(huà)出)等組成。
門(mén)體采用輕質(zhì)鋁合金材料。門(mén)體骨架由鋁合金型材經(jīng)氬弧焊組焊而成,門(mén)體的內(nèi)外蒙皮采用1.0mm的薄鋁板,使整個(gè)門(mén)體重量大大減輕。雙向的,鑲嵌在鋁型材槽中的車(chē)門(mén)密封條保證了車(chē)門(mén)的密封。車(chē)門(mén)關(guān)閉后,門(mén)體與整車(chē)外觀協(xié)調(diào),使車(chē)的外表面平整,整車(chē)造型更加美觀,既減小了空氣阻力,又防止了高速駛產(chǎn)生較大的風(fēng)流噪聲。
圖4.1 外擺門(mén)結(jié)構(gòu)圖
1 門(mén)扇 2 支撐桿 3 拉桿 4門(mén)泵 5 下支臂 6 轉(zhuǎn)軸 7上支臂 8 主軸上支座 9 蓋形螺母
轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)臂、下拉桿與車(chē)門(mén)體相連接,不但起到支撐門(mén)體的作用,還利用四連桿機(jī)構(gòu)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)的無(wú)軌道平移。轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)臂均采用優(yōu)質(zhì)鋼管,表面噴塑處理,使之與車(chē)內(nèi)飾相協(xié)調(diào)。為了防止裝配誤差影響車(chē)門(mén)的運(yùn)動(dòng),各傳動(dòng)桿件的鉸接點(diǎn)均設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu),在安裝中可通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,以保證車(chē)門(mén)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性。
鎖止機(jī)構(gòu)是由裝在門(mén)體兩側(cè)的鎖止塊與安裝在前后門(mén)框上的鎖止塊組成。當(dāng)車(chē)門(mén)關(guān)閉后,由轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)車(chē)門(mén)向上移動(dòng),鎖止塊相互鍥合進(jìn)入鎖止?fàn)顟B(tài)。
圖4.2 外擺門(mén)效果圖
4.2 乘客門(mén)泵選型
河北拓達(dá)車(chē)門(mén)有限公司的WMB-H2A3型氣動(dòng)外擺門(mén)泵以壓縮空氣為動(dòng)力源通過(guò)電磁閥控制氣源,推動(dòng)氣缸活塞作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng),活塞桿通過(guò)螺旋軸及螺旋套作用,將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)車(chē)門(mén)軸轉(zhuǎn)動(dòng),使車(chē)門(mén)作平行移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)的啟閉,車(chē)門(mén)關(guān)緊后,通過(guò)氣缸活塞的作用,車(chē)門(mén)隨門(mén)軸上升一段行程,使門(mén)框邊上的楔塊結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)車(chē)門(mén)的自鎖;在車(chē)門(mén)關(guān)閉過(guò)程中,如遇到障礙(如夾住人或物)防夾行程開(kāi)關(guān)使車(chē)門(mén)自動(dòng)打開(kāi),實(shí)現(xiàn)防夾功能。車(chē)門(mén)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作由瞬間通電的二位五通電磁閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。車(chē)門(mén)的開(kāi)啟、關(guān)閉速度,可通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)(排)氣口的進(jìn)(排)氣量的大小來(lái)控制。在緊急情況下,可通過(guò)應(yīng)急閥切斷氣源,打開(kāi)車(chē)門(mén)。
?WMB-H2A3型氣動(dòng)外擺門(mén)泵是用于豪華客車(chē)外擺式乘客門(mén)啟閉的控制執(zhí)行裝置。該產(chǎn)品配制的遙控開(kāi)關(guān)門(mén)系統(tǒng)和光電無(wú)觸點(diǎn)式防夾技術(shù)屬世界領(lǐng)先水平。其功能完備,結(jié)構(gòu)合理,安裝使用方便,具有防夾功能。適用于有壓縮空氣氣源的大中型客車(chē)。
圖4.3 WMB-H2A3型氣動(dòng)外擺門(mén)泵
4.2.1 門(mén)泵主要技術(shù)參數(shù)
工作氣壓:0.5~0.8Mpa
旋轉(zhuǎn)方向:左(右)
轉(zhuǎn)臂回轉(zhuǎn)角:最大 140°
提升高度:最大 20mm
負(fù)載能力:最大 1000N
控制電壓:DC24V(12V)
4.2.2 門(mén)泵安裝與調(diào)試
1、將門(mén)泵的罩殼取下,通過(guò)泵體上的三個(gè)安裝長(zhǎng)孔把泵體安裝于車(chē)體側(cè)立面上。
2、將轉(zhuǎn)軸套在泵體輸出軸上,并旋緊鎖緊螺母,在轉(zhuǎn)軸上端孔里順次放入壓縮
彈簧、支承軸,同時(shí)把轉(zhuǎn)軸支承總成上的頂絲壓入支承軸孔內(nèi)。
3、在保證轉(zhuǎn)軸處于自由垂直狀態(tài)下,將轉(zhuǎn)軸支承總成安裝于門(mén)框內(nèi)側(cè),旋緊頂絲,把支承軸壓至刻線位置。
4、將上下彎臂總成裝在轉(zhuǎn)軸上,并使上下彎臂總成在最大開(kāi)門(mén)狀態(tài)下擰緊卡箍螺釘。擰緊前應(yīng)同時(shí)考慮其高度。
5、把門(mén)上、下支承按要求裝在車(chē)門(mén)上后,將車(chē)門(mén)懸掛到上、下彎臂總成上,預(yù)緊各緊固件。
6、用手扳動(dòng)車(chē)門(mén)進(jìn)行啟閉,觀測(cè)車(chē)門(mén)兩側(cè)及上端間隙是否合適,如不合適,精調(diào)至合適位置,擰緊各相應(yīng)螺釘。
7、將平衡桿調(diào)整到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度,連接車(chē)門(mén)與車(chē)體。在手動(dòng)狀況下啟閉車(chē)門(mén),觀察車(chē)門(mén)在開(kāi)閉兩極限位置時(shí),車(chē)門(mén)與車(chē)體是否平行,如不平行,調(diào)整平衡桿長(zhǎng)度以達(dá)到要求。
8、在車(chē)門(mén)兩側(cè)與門(mén)框兩側(cè)安裝調(diào)整定位塊和定位撞塊,兩對(duì)應(yīng)鎖塊頂點(diǎn)間隙控制在3-4mm左右。
9、接通氣源與電源,先調(diào)試車(chē)門(mén)開(kāi)、關(guān)速度;如開(kāi)門(mén)速度太快或太慢,則調(diào)節(jié)泵體下蓋調(diào)速接頭的通氣量;如關(guān)門(mén)速度太快或太慢,則調(diào)節(jié)泵體上蓋調(diào)速接頭的通氣量。還需同時(shí)觀測(cè)開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)即將到位時(shí)車(chē)門(mén)是否有明顯的速度減慢(慢動(dòng)現(xiàn)象),若否,則分別調(diào)節(jié)泵體下蓋與上蓋的慢動(dòng)調(diào)節(jié)螺釘以達(dá)到理想的動(dòng)作。
10、再調(diào)試電器功能是否齊全。當(dāng)車(chē)門(mén)打開(kāi)時(shí),踏步燈應(yīng)亮;門(mén)關(guān)閉提升到位后,踏步燈滅,在車(chē)門(mén)關(guān)閉過(guò)程中,車(chē)門(mén)遇到障礙或夾住人時(shí),應(yīng)能自動(dòng)打開(kāi),若不能實(shí)現(xiàn)該功能,則可以調(diào)節(jié)凸輪角度來(lái)實(shí)現(xiàn)防夾功能。
11、調(diào)試合適后,安裝泵體罩殼,緊固鎖緊螺母和其它各緊固件。
4.3運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核
運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是確定支撐臂和約束桿的長(zhǎng)度及其安裝位置,以保證車(chē)門(mén)的正常運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)時(shí)一般用作圖法分析外擺式乘客門(mén)的運(yùn)動(dòng)軌跡,從而確定四連桿機(jī)構(gòu)及各固定鉸和活動(dòng)鉸的位置,并作模型驗(yàn)證其是否與門(mén)框等部件發(fā)生干涉。
4.3.1用作圖法確定車(chē)門(mén)的運(yùn)動(dòng)軌跡
A為導(dǎo)向桿與門(mén)體固定鉸接點(diǎn),B為轉(zhuǎn)
圖 4.3 運(yùn)動(dòng)軌跡圖
臂與門(mén)體固定鉸接點(diǎn),C為導(dǎo)向桿與車(chē)身踏步處的固定鉸鏈點(diǎn),D為轉(zhuǎn)臂與轉(zhuǎn)軸固定鉸接點(diǎn),當(dāng)車(chē)門(mén)以平行四連桿機(jī)構(gòu)ABCD按W方向移動(dòng)時(shí),車(chē)門(mén)內(nèi)側(cè)E點(diǎn)的初始速度VEBD垂直;當(dāng)E點(diǎn)移動(dòng)到E′并平動(dòng)到門(mén)框外側(cè)時(shí),車(chē)門(mén)在X軸方向上的位移XEE′大。 顯然按圖4.3確定四連桿機(jī)構(gòu)及各鉸鏈點(diǎn)位置,其車(chē)門(mén)移動(dòng)時(shí)要求的車(chē)門(mén)與門(mén)框的間隙△X很大,這樣大的間隙密封困難,因此是不合理的。所以理想的外擺式車(chē)門(mén)四連桿機(jī)構(gòu)應(yīng)是既能在合理的車(chē)門(mén)間隙條件下不與門(mén)框相碰,又能滿(mǎn)足完全開(kāi)啟后到達(dá)設(shè)計(jì)給定位置的近似平行移動(dòng)的四連桿機(jī)構(gòu)。
作圖法確定車(chē)門(mén)四連桿機(jī)構(gòu)的位置和尺寸,如圖4.4所示:
圖 4.4 四連桿位置圖
1、確定門(mén)開(kāi)啟所處的位置,一般宜平行車(chē)身, 并盡量靠近車(chē)身。此外,要保證車(chē)門(mén)的開(kāi)度要求。
2、連接BB′其垂直平分線,根據(jù)轉(zhuǎn)軸位置確定D點(diǎn)的位置,D點(diǎn)距門(mén)扇內(nèi)壁120mm。
3、BD即為轉(zhuǎn)臂長(zhǎng)度,根據(jù)BD直線的長(zhǎng)度,即轉(zhuǎn)臂的長(zhǎng)度確定導(dǎo) 向桿AC的長(zhǎng)度。一般導(dǎo)向桿應(yīng)比轉(zhuǎn)臂稍長(zhǎng)AC 約為1.1-1.2BD。確定AC 長(zhǎng)度以后,分別以AA′點(diǎn)為圓心AC長(zhǎng)為半徑畫(huà)圓交于點(diǎn)C則C 點(diǎn)即為導(dǎo)向桿固定鉸鏈點(diǎn)。
4、根據(jù)門(mén)框立柱尺寸及轉(zhuǎn)軸位置,確定轉(zhuǎn)臂的形狀及尺寸,使轉(zhuǎn)臂與門(mén)框立柱不發(fā)生干涉。
最終確定的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸如圖4.5所示:
圖4.5 四連桿尺寸圖
4.3.2運(yùn)動(dòng)校核
當(dāng)BD轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度n時(shí),B點(diǎn)轉(zhuǎn)至B′點(diǎn),以B′點(diǎn)為圓心、BA長(zhǎng)度為半徑作圓,與以C點(diǎn)為圓心,AC為半徑作的圓交于A′點(diǎn),這是當(dāng)BD轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度n 時(shí),A點(diǎn)相應(yīng)得位置。以A′點(diǎn)為圓心,AE長(zhǎng)為半徑作圓,與以B′點(diǎn)為圓心,B′E為半徑所作的圓相交于E1。取不同的n 值, 就會(huì)得到E點(diǎn)相應(yīng)得一系列位置,將E點(diǎn)的這些相應(yīng)得位置用光滑曲線連接起來(lái),就得到E點(diǎn)隨著B(niǎo)D的轉(zhuǎn)動(dòng),E點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。如圖4.6所示,由圖中可以得知門(mén)扇內(nèi)側(cè)點(diǎn)E與門(mén)框不會(huì)發(fā)生干涉。
圖4.6 運(yùn)動(dòng)校核圖
4.4 外擺門(mén)的密封
相對(duì)折疊門(mén)而言,因外擺式乘客門(mén)外形曲線與車(chē)身外形完全吻合,客車(chē)外形美觀大方,空氣動(dòng)力性好,同時(shí)車(chē)門(mén)開(kāi)啟平穩(wěn)可靠、占用空間小,因此越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種客車(chē)上。
由于外擺式乘客門(mén)車(chē)門(mén)本身是個(gè)曲面體,使得門(mén)扇與門(mén)框之間難以密封,此處密封性的好壞直接影響著整車(chē)的密封性和乘坐舒適性,所以它一直困擾著客車(chē)制造廠家。下面簡(jiǎn)要介紹幾種當(dāng)前客車(chē)外擺式乘客門(mén)常用的密封結(jié)構(gòu),并綜合分析各自的優(yōu)缺點(diǎn),最后得出一種較為合理的結(jié)構(gòu),供同行們參考。
4.4.1幾種典型外擺式乘客門(mén)密封結(jié)構(gòu)
1、大截面膠條雙面扣壓結(jié)構(gòu)
圖 4.7 大截面膠條雙面扣壓結(jié)構(gòu)
該結(jié)構(gòu)如圖4.7所示,是通過(guò)在門(mén)扇周邊安裝異型鋁型材,再在其凹槽內(nèi)嵌入大截面扣壓式橡膠條來(lái)形成門(mén)與車(chē)身間的密封。由于車(chē)門(mén)本身的弧度會(huì)引起膠條起皺而影響密封性,所以為保證密封效果,又以同樣的方式在門(mén)框周邊安裝膠條來(lái)反扣壓在門(mén)扇上,形成雙 層密封。該結(jié)構(gòu)由于采用鋁型材和大截面扣壓式橡膠條,所以成本比較高。
2、大截面膠條單面扣壓結(jié)構(gòu)
為了降低上述1中結(jié)構(gòu)的成本,大截面膠條單面扣壓結(jié)構(gòu)取消了門(mén)框上的鋁型材和膠條,而是在門(mén)框上焊接鐵皮止口,再在其上裝夾龍骨膠條來(lái)與車(chē)門(mén)密封,如圖4.8所示。這種結(jié)構(gòu)使1中結(jié)構(gòu)的鋁型材和膠條用量減少了一半,成本較低,曾較長(zhǎng)時(shí)間地應(yīng)用于國(guó)內(nèi)各個(gè)廠家的客車(chē)上。
圖 4.8 大截面膠條單面扣壓結(jié)構(gòu)
3、改進(jìn)型大截面膠條雙面扣壓結(jié)構(gòu)
近年來(lái),隨著客車(chē)車(chē)速的不斷提高,上述兩種大截面膠條扣壓式的密封結(jié)構(gòu)在車(chē)門(mén)前方的迎風(fēng)側(cè),膠葉片在車(chē)速較高時(shí)經(jīng)常被氣流吹得張開(kāi),致使密封性下降,同時(shí)形成氣動(dòng)噪聲和阻力。為此在1結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn),形成如圖4.9所示的結(jié)構(gòu),即在門(mén)框鋁型材上加設(shè)一個(gè)凸起折邊,起遮風(fēng)擋水的作用,但這同時(shí)又增加了成本。
圖 4.9 改進(jìn)型大截面膠條雙面扣壓結(jié)構(gòu)
4、綜合上述三種結(jié)構(gòu),因三者都采用異型鋁型材和大截面扣壓式橡膠條,它們不僅成本高昂,而且裝配以后會(huì)在門(mén)周邊留下一圈寬大的黑色橡膠皮,既不美觀,又容易產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲和空氣阻力。同時(shí),還可以看出:三者都是通過(guò)扣壓膠條伸展出來(lái)的長(zhǎng)形葉片依靠其自身彈性壓在門(mén)框和門(mén)扇上來(lái)實(shí)現(xiàn)密封的,而這種葉片受力狀況類(lèi)似于懸臂梁的受力,并且由于車(chē)門(mén)本身的弧度會(huì)使裝配后的膠條起皺,這樣,在門(mén)周圈的大范圍內(nèi),要僅僅依靠膠條的彈性來(lái)實(shí)現(xiàn)門(mén)的密封,無(wú)論是工藝上,還是設(shè)計(jì)上都是不盡合理的。
4.4.2 改進(jìn)型密封結(jié)構(gòu)
為了從根本上解決上述三種結(jié)構(gòu)的缺陷,許多客車(chē)制造企業(yè),特別是在進(jìn)口客車(chē)上近來(lái)又推出了一種新型的密封結(jié)構(gòu),如圖4.9所示。該結(jié)構(gòu)是通過(guò)在門(mén)框上焊接止口,在止口上裝配兩道密封膠條來(lái)實(shí)現(xiàn)門(mén)扇與門(mén)框之間的密封的。其中第一道密封條 采用彈性較大的海綿橡膠條,它在載荷變化不大的。區(qū)段可以得到比較大的變形,因此能有效地彌補(bǔ)門(mén)扇與止口之間的間隙誤差;第二道密封條是用帶鋼芯的空心壓縮形密封膠條,它是由起密封作用的海綿部分和起夾緊于門(mén)框內(nèi)止口作用的夾持部分組成,該密封條具有的非線性彈性特性使關(guān)門(mén)時(shí)消耗的能量小而且密封效果好。
圖 4.10 改進(jìn)型密封結(jié)構(gòu)
這種結(jié)構(gòu)不僅制作工藝簡(jiǎn)單,成本低廉,而且密封效果好,裝配以后門(mén)扇與門(mén)框之間僅留下一條狹小的縫隙,車(chē)門(mén)與車(chē)身曲線完全吻合,表面渾然一體。目前已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種客車(chē)上。
4.5 外擺式乘客門(mén)的制作
4.5.1制作工藝
乘客門(mén)門(mén)扇由門(mén)扇骨架,內(nèi)外蒙皮組成,門(mén)骨架一般采用異型截面的型材以簡(jiǎn)化制作工藝。另外由于門(mén)扇需要安裝密封膠條,因此四周邊骨架零件常采用帶有止口的型材。為了減輕門(mén)扇的重量,以利于門(mén)泵的工作。門(mén)扇通常采用鋁型材和鋁板制作。
由于外擺式乘客門(mén)關(guān)閉時(shí)與車(chē)身貼合,因此車(chē)身曲線要體現(xiàn)在門(mén)扇上以及與其相關(guān)的門(mén)骨架零件上,門(mén)骨架零件壓制彎形后,與其他構(gòu)件一起在門(mén)骨架組焊模上組焊。門(mén)扇內(nèi)外蒙皮采用1mm鋁板制作,直接按蒙皮展開(kāi)尺寸下料,然后在胚料上切割出門(mén)窗孔、門(mén)鎖孔,最后沿骨架止口包邊制作成形。經(jīng)過(guò)內(nèi)外蒙皮與骨架組裝工藝后,裝配安裝密封膠條的鋁型材,轉(zhuǎn)配完工的乘客門(mén)門(mén)扇的質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目主要有:
1、皮與骨架貼合,不得有鼓動(dòng)聲。
2、曲線用樣板檢驗(yàn),不貼合間隙不大于1mm。
4.5.2預(yù)裝與調(diào)試
在車(chē)身進(jìn)行噴涂工序之前,對(duì)乘客門(mén)進(jìn)行預(yù)裝調(diào)試,以確定門(mén)驅(qū)動(dòng)支撐機(jī)構(gòu)的位置,同時(shí),檢驗(yàn)車(chē)門(mén)在車(chē)身上的安裝的狀況。外擺門(mén)預(yù)裝調(diào)試的工藝流程為:
門(mén)泵安裝——支座預(yù)裝——支臂與轉(zhuǎn)軸組合——轉(zhuǎn)軸合件預(yù)裝——門(mén)扇預(yù)裝——調(diào)試——修整——檢驗(yàn)。
第五章 后乘客門(mén)的設(shè)計(jì)
5.1 后乘客門(mén)的結(jié)構(gòu)
本車(chē)后乘客門(mén)作為殘疾人上下的專(zhuān)用通道,采用的是旋轉(zhuǎn)式乘客門(mén),由于不是經(jīng)常使用,直接由乘務(wù)員手動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉,以達(dá)到節(jié)約成本的目的。其結(jié)構(gòu)如圖5.1所示:
圖 5.1 旋轉(zhuǎn)門(mén)結(jié)構(gòu)圖
它主要由門(mén)扇,鉸鏈,門(mén)鎖等構(gòu)成。
門(mén)體采用輕質(zhì)鋁合金材料。門(mén)體骨架由鋁合金型材經(jīng)氬弧焊組焊而成,門(mén)體的內(nèi)外蒙皮采用1.0mm的薄鋁板,使整個(gè)門(mén)體重量大大減輕。雙向的,鑲嵌在鋁型材槽中的車(chē)門(mén)密封條保證了車(chē)門(mén)的密封。車(chē)門(mén)關(guān)閉后,門(mén)體與整車(chē)外觀協(xié)調(diào),使車(chē)的外表面平整,整車(chē)造型更加美觀,既減小了空氣阻力,又防止了高速駛產(chǎn)生較大的風(fēng)流噪聲。
鉸鏈作為門(mén)框與門(mén)扇的運(yùn)轉(zhuǎn),連接部件,其除了要滿(mǎn)足運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、鉸鏈軸位置不偏移、持久可靠的要求外,鉸鏈還必須有足夠的強(qiáng)度和防破壞能力。
乘客門(mén)設(shè)有鎖止裝置,防止車(chē)輛高速行駛時(shí)旅客往外推門(mén)脫出,造成人員傷亡。所以鎖止機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)影響客車(chē)行駛的安全性。在乘客門(mén)上設(shè)置門(mén)鎖,可以用鑰匙在車(chē)外打開(kāi)或鎖住乘客門(mén)(為了防止殘疾人不小心打開(kāi)車(chē)門(mén),把門(mén)鎖設(shè)置在車(chē)門(mén)外部)。
5.2 鉸鏈形式
鉸鏈作為門(mén)框與門(mén)扇的運(yùn)轉(zhuǎn),連接部件,其除了要滿(mǎn)足運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、鉸鏈軸位置不偏移、持久可靠的要求外,鉸鏈還必須有足夠的強(qiáng)度和防破壞能力?,F(xiàn)在車(chē)門(mén)上采用的鉸鏈大多為合頁(yè)式鉸鏈。
合頁(yè)式鉸鏈合頁(yè)式鉸鏈一般由固定頁(yè)、旋轉(zhuǎn)頁(yè)和轉(zhuǎn)軸三部分組成。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和完善,該鉸鏈機(jī)構(gòu)經(jīng)歷了標(biāo)準(zhǔn)件合頁(yè)、彎臂式鉸鏈、雙鉸鏈、改進(jìn)型彎臂式鉸鏈以及綜合改進(jìn)型合頁(yè)式鉸鏈五種結(jié)構(gòu)。標(biāo)準(zhǔn)件合頁(yè)現(xiàn)已幾乎不采用。
(1)彎臂式鉸鏈。它是先在門(mén)鉸鏈對(duì)應(yīng)的腰梁底面開(kāi)口,然后把鉸鏈上合頁(yè)焊接在腰梁外壁的內(nèi)側(cè)面上;下合頁(yè)設(shè)計(jì)成彎臂形狀,這樣門(mén)在開(kāi)啟的過(guò)程中,整體向車(chē)外擺出,不會(huì)與車(chē)身干涉。該結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖5.2)改進(jìn)了標(biāo)準(zhǔn)件合頁(yè)軸外露的缺陷,而且鉸接的可靠性有所提高,但是在腰梁上開(kāi)口,大大削弱了腰梁的強(qiáng)度和剛度,車(chē)身骨架容易變形,而且制作和裝配工藝復(fù)雜;同時(shí)為了避開(kāi)鉸鏈,門(mén)密封膠條不得不延伸到與門(mén)加強(qiáng)筋的內(nèi)面接觸,這樣就使密封止口深而長(zhǎng),占用空間,而且使門(mén)洞口的凈尺寸大大縮小,特別是下止口高高地突出底板表面。另外,門(mén)上沿的密封效果差,大量涌入的水會(huì)從膠條與加強(qiáng)筋表面之間滲入門(mén)體。所以該機(jī)構(gòu)只是在較早的低檔客車(chē)上應(yīng)用過(guò)。
圖5.2 彎臂式鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖
(2)雙鉸鏈。為了避免在腰梁上開(kāi)口 ,并使門(mén)開(kāi)啟角度加大 ,在彎臂式鉸鏈的基礎(chǔ)上 ,在上、下合頁(yè)之間再加一級(jí)過(guò)渡鉸鏈 ,從而形成了如圖5.3所示的雙鉸鏈結(jié)構(gòu) :該結(jié)構(gòu)在門(mén)開(kāi)啟過(guò)程中 ,門(mén)體和活動(dòng)頁(yè)、過(guò)渡鉸鏈先同時(shí)繞上轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)并擺出到車(chē)身外側(cè) ,然后門(mén)再繞下轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)至最大開(kāi)啟角度 ,最后門(mén)上沿轉(zhuǎn)向中間鉸鏈的鉸鏈槽中 ;門(mén)關(guān)閉過(guò)程中 ,門(mén)先繞下轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng) ,然后再與下活動(dòng)頁(yè)、過(guò)渡鉸鏈同時(shí)繞上轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)至門(mén)關(guān)閉位置 ,并使門(mén)上、下同時(shí)關(guān)嚴(yán)。該鉸鏈結(jié)構(gòu)避免了在腰梁上開(kāi)口 ,并進(jìn)一步增大了門(mén)的開(kāi)啟角度 ,鉸接的可靠性好。但因?yàn)樵黾恿艘患?jí)中間過(guò)渡鉸鏈 ,使艙門(mén)上沿與腰梁間的縫隙增大 ,需要在腰梁上加焊一條補(bǔ)償角鐵來(lái)減小門(mén)縫 ,這樣就使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜 ,同時(shí) ,門(mén)啟閉過(guò)程中鉸鏈先后轉(zhuǎn)動(dòng)的順序是靠準(zhǔn)確、合理的氣彈簧撐桿作用力來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ,這對(duì)氣彈簧撐桿的空間位置要求很?chē)?yán)格 ,需要經(jīng)過(guò)反復(fù)調(diào)整才能滿(mǎn)足要求 ,同時(shí)門(mén)密封結(jié)構(gòu)與彎臂式鉸鏈存在同樣缺陷 ,所以該結(jié)構(gòu)現(xiàn)在已很少采用。
圖5.3 雙鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖
(3)改進(jìn)型彎臂式鉸鏈。相對(duì)彎臂式鉸鏈 ,該結(jié)構(gòu)是把合頁(yè)的固定頁(yè)設(shè)計(jì)成彎臂形狀 ,并焊接在腰梁底面 ,旋轉(zhuǎn)頁(yè)設(shè)計(jì)成“L”形來(lái)增加與門(mén)加強(qiáng)筋的連接強(qiáng)度 ,同時(shí)門(mén)上沿增加一橡膠腰帶壓條 ,用以蓋住門(mén)上沿的縫隙 ,并起密封作用。取消門(mén)上部的密封止口 ,其余三邊密封膠條直接壓在門(mén)板上 ,這樣就使門(mén)凈洞口尺寸有所增大 ,而且門(mén)上部的密封性好 ,所以該結(jié)構(gòu)直至目前仍被大部分客車(chē)所應(yīng)用。如圖5.4所示:
圖5.4 改進(jìn)型彎臂式鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖
但是該結(jié)構(gòu)的缺陷也非常明顯。首先是腰帶壓條成本高 ,而且影響車(chē)身側(cè)圍外觀效果 ,并且增加客車(chē)高速行駛時(shí)的風(fēng)阻。
(4)綜合改進(jìn)型合頁(yè)式鉸鏈。該結(jié)構(gòu)不僅解決了上述四種合頁(yè)式鉸鏈的缺陷 ,保留了各自的優(yōu)點(diǎn) ,而且在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路和鉸接性能方面都發(fā)生了本質(zhì)的改變和提升 :它是在改進(jìn)型彎臂式鉸鏈結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上 ,通過(guò)改變門(mén)的密封結(jié)構(gòu)來(lái)取消側(cè)圍腰帶壓條 ,并使密封止口減短、門(mén)洞口最大 ,如圖5.5所示。為改變密封結(jié)構(gòu) ,把門(mén)周邊的密封止口都設(shè)計(jì)成外翻形狀 ,這樣使周邊的密封膠條連續(xù) ,上部槽中的水經(jīng)側(cè)面的水槽直接流向地面 ,同時(shí) ,旋轉(zhuǎn)合頁(yè)相對(duì)改進(jìn)型彎臂式鉸鏈反裝 ,以便密封膠條與門(mén)板接觸密封 ,并把門(mén)上沿設(shè)計(jì)成“L”形折邊 ,用以把側(cè)圍流下的水導(dǎo)入上止口的水槽中。這種一改傳統(tǒng)門(mén)密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中“四處堵水”的設(shè)計(jì)思路 ,而利用合理“導(dǎo)水”的方法實(shí)現(xiàn)密封。試驗(yàn)證明 ,這種結(jié)構(gòu)密封效果好 ,而且裝配工藝簡(jiǎn)單 ,下止口低于底板。整個(gè)鉸鏈機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單低廉、可靠性好 ,而且門(mén)拆裝方便、密封性好 ,廣泛適用于各種客車(chē)。
圖5.5 綜合改進(jìn)型合頁(yè)式鉸鏈結(jié)構(gòu)示意圖
5.3 密封形式
影響密封的主要因素是剛性對(duì)密封的影響;密封膠條形式;密封層次;門(mén)與門(mén)框間隙的大小。由于門(mén)扇外刮有弧度,造成裝配的膠條起皺,從而使膠條與門(mén)框之間產(chǎn)生間隙,使密封行差。若要達(dá)到好的密封效果,必須增加一道密封膠條,采用雙道密封膠條的雙層密封形式從而獲得良好的密封效果。密封結(jié)構(gòu)如圖5.6所示:
圖5.6 門(mén)的密封
5.4 門(mén)鎖
一是看具體車(chē)門(mén)的長(zhǎng)度及密封形式,二是與整車(chē)協(xié)調(diào)。如整車(chē)以曲線表達(dá)豐滿(mǎn)圓潤(rùn)為主,則選用橢圓形或圓形鎖,如整車(chē)以方形表達(dá)沉穩(wěn)大方為主,則選用方形鎖。 顏色符合整車(chē)審美觀念,或黑或白或尼龍或鍍鉻等。鎖具在安裝過(guò)程中應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活,安裝方便,使用可靠,盡量統(tǒng)一鎖芯。在設(shè)計(jì)圖紙時(shí)應(yīng)事先和鎖廠聯(lián)系,選用什么鎖,什么安裝方式,取得鎖具的具體尺寸及安裝方法后在電腦上校核,正式投入生產(chǎn)之前應(yīng)給鎖廠所需鎖桿長(zhǎng)度等有關(guān)數(shù)據(jù),使鎖廠供給的鎖桿適度方便安裝。另外,不同車(chē)的鎖的鎖碰長(zhǎng)度有可能不同,最好事先確定,以減輕工作量,加快生產(chǎn)進(jìn)度。對(duì)于鎖的基本要求是打開(kāi)、關(guān)閉時(shí)門(mén)鎖裝置具有對(duì)車(chē)門(mén)的導(dǎo)向和定位作用(不僅在開(kāi)門(mén)方向,而且上下也要定位),當(dāng)車(chē)門(mén)處于全鎖緊狀態(tài)時(shí),車(chē)門(mén)鎖能經(jīng)受一定的縱向載荷、橫向載荷和沖擊慣性力的作用,從而不因汽車(chē)碰撞、翻車(chē)、顛簸而使門(mén)鎖失靈。門(mén)鎖應(yīng)具有兩檔鎖緊位置,全鎖緊和半鎖緊,以防止汽車(chē)行駛時(shí)車(chē)門(mén)突然打開(kāi),起安全保險(xiǎn)作用。現(xiàn)在客車(chē)類(lèi)的鎖具品種比較單一,可以借鑒轎車(chē)鎖具多種多樣的型式。還有一些附加功能可以讓鎖廠供給;如車(chē)門(mén)鎖帶有自動(dòng)報(bào)警裝置等,也可以算得上是整車(chē)的一個(gè)亮點(diǎn)。有時(shí)鎖的選用還會(huì)影響到車(chē)門(mén)的整體結(jié)構(gòu)。
門(mén)鎖為西安句容汽配公司的產(chǎn)品,如圖5.7所示:
圖5.7 乘客門(mén)門(mén)鎖
第六章 總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)作為我們大學(xué)生涯中離校前最后一次較系統(tǒng)的整體學(xué)習(xí),使我們把四年來(lái)所學(xué)的基礎(chǔ)課知識(shí)及專(zhuān)業(yè)課知識(shí)系統(tǒng)地貫穿起來(lái),做了一次全面的總復(fù)習(xí)。同時(shí)還使我們把從理論上所學(xué)的知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合起來(lái)。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程,我獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn),為我以后的工作和學(xué)習(xí)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
在兩個(gè)月的設(shè)計(jì)過(guò)程中,我深深體會(huì)到了作為一名合格的設(shè)計(jì)人員應(yīng)該具備的基本素質(zhì),那就是工作要一絲不茍,能吃苦耐勞,責(zé)任心強(qiáng),還要有團(tuán)隊(duì)合作的精神。要有大局觀,把握設(shè)計(jì)中可能出現(xiàn)錯(cuò)誤的每一個(gè)細(xì)節(jié)。要有克服困難的勇氣和決心。因?yàn)樵O(shè)計(jì)過(guò)程是一個(gè)不斷完善的過(guò)程,我們必須在滿(mǎn)足一定技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上使其更加完善以達(dá)到最優(yōu)設(shè)計(jì)。
客車(chē)車(chē)門(mén)總成的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)多,需要考慮到設(shè)計(jì)對(duì)象的實(shí)用性和制造工藝問(wèn)題。保證設(shè)計(jì)產(chǎn)品的實(shí)用性和加工制造的可行性。對(duì)長(zhǎng)途車(chē)外擺門(mén)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和門(mén)扇的密封是其設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn),在參考了大量的資料后,本文給出了較為合理的布置方案。解決了平行四連桿機(jī)構(gòu)門(mén)扇和門(mén)框間隙過(guò)大密封困難的問(wèn)題。在眾多形式密封機(jī)構(gòu)中選擇了較為合理的密封方案。
設(shè)計(jì)結(jié)束后,發(fā)現(xiàn)其實(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中走了很多彎路,一些本來(lái)可以很容易就解決的問(wèn)題,反而花了好多功夫才解決。還有一些在前期遇到的小錯(cuò)誤,沒(méi)有及時(shí)的發(fā)現(xiàn),結(jié)果給后面的工作造成了很大的困難。這些都是在以后的工作和學(xué)習(xí)中需要加以注意和改進(jìn)的地方。
致 謝
在本設(shè)計(jì)的過(guò)程中,得到了老師和同學(xué)的大力支持與幫助,在此深表感謝。特別是郭應(yīng)時(shí)老師給了我極大的幫助和支持,每次有問(wèn)題咨詢(xún)郭老師,他都給予認(rèn)真的指導(dǎo)。老師們都是一絲不茍地為我輔導(dǎo)并認(rèn)真糾正我設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤和存在的問(wèn)題。我已深深感受到我們敬愛(ài)的老師對(duì)我們認(rèn)真負(fù)責(zé)的高度責(zé)任心。在此請(qǐng)?jiān)试S學(xué)生向您們一并表示深深的感謝。
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