底側卸式礦車空間卸載曲軌設計與探討

摘 要：新疆地礦局第九地質大隊機械裝備中心首次在疆內生產安裝了YDCC9-6及YDCC9-10型底側卸式礦車其及配套空間卸載曲軌，并在新疆和靜縣查崗諾爾鐵礦投入使用，穩定可靠的運行得到了用戶的認可。在空間曲軌設計制作過程中積累了一定的經驗，文章就對空間卸載曲軌的設計談些粗淺的認識與讀者共同探討。

關鍵詞：底側卸式礦車；中心點；軌跡

底側卸式礦車在卸載過程中，卸載輪與卸載曲軌接觸點的運行軌跡可以看成卸載輪繞車廂與車底架連接鉸鏈（0點）的回轉運動和礦車水平直線運動兩種運動的疊加。由此可假想卸載軌跡在以鉸鏈為中心（0點）、以鉸鏈中心到卸載輪底面中間（A點）的距離為半徑的空間圓柱曲線，如圖1所示ABCD曲線。卸載曲線就是曲軌和卸載輪接觸點的運行軌跡，由此以研究卸載曲線代替卸載曲軌。卸載曲軌一般卸載段和復位段為鏡像對稱布置，在研究曲軌時只對一半具體研究，另一半鏡像制作即可。

1 礦車順利卸載的基本條件

在卸載時礦車底門不得與曲軌發生干涉就是順利卸載的最基本條件，因此在曲軌設計時必須先考慮礦車底門結構尺寸，來確定卸載曲線形狀。在假想平面內XOY內（如圖2）卸載曲線與礦車底門投影，E點是礦車卸載輪與卸載曲線的嚙合點，過F'點作F'G垂直X軸。則kmax=■是底門結構尺寸允許卸載曲線f（x）的最大斜率，f（x）的一階導數是f'（x），曲軌與礦車底門不發生干涉的基本條件就是f'（x）≤kmax，即■？燮■展開即■？燮■，

f'（x）=■ 式（1）

考慮到礦車在制作時會有誤差在運行中存在變形，大噸位礦車一般取FF'=90～120mm。

2 卸載曲軌卸載段點及投影長度的確定

卸載曲線的設計難點在卸載或復位段曲線，在對卸載曲線選取時：一般要求卸載坑短工程量少，卸載集中，卸載曲線圓潤平滑使卸載平穩，在滿足使用的情況下盡量使卸載曲線在卸載段斜率小，以減少礦車和曲軌間的沖擊力。以下主要談卸載段曲線的設計（卸載段與復位段鏡像對稱，故只需研究一側即可）。

如圖3卸載輪、鉸鏈中心、曲軌、卸載角度等結構尺寸關系。

卸載角度α，在α=0°時鉸鏈中心點O至卸載輪底面中心點A垂直距離h，水平距離b，在任意允許卸載角度α時鉸鏈中心點O至卸載輪底面中心點B垂直距離a，卸載輪在點A點B位置時，垂直距離為c。簡化如圖4。

顯然，回轉半徑 式（2）

式（3）

式（4）

其中？茁=arctg■， 式（5）

c=a-h=Rsin（？琢+？茁）-h 式（6）

綜合礦車順利卸載的基本條件，卸載曲軌卸載段長度如圖5所示：

另L=OB為曲軌卸載段曲線在X軸上投影長度，

則 式（7）

f'（x）是卸載曲線f（x）的一階導數

得到曲軌卸載段曲線投影長度后，根據卸載角度，將投影長度等分可得出每一等分點的坐標，將這些點依次平滑連接，即可得到所需卸載段曲線。

3 空間卸載曲軌設計實例

以YDCC9-6底側卸式礦車為例，要求礦車在卸載角度最大時有3m的水平直線運動以便于清掃車廂。

3.1 已知條件如圖6

最大卸載角度αmax=50°，在α=0°時鉸鏈中心點O至卸載輪底面中心點A垂直距離h=670mm，水平距離b=1580mm，卸載輪底面與底門水平距離2070mm，垂直距離470mm。

3.2 計算有關參數

斜率由式（1）可得

f'（x）=■ 取F'F=110mm

則f'（x）=■=0.17

回轉半徑

原始角

卸載輪在最大卸載角度與零位時的垂直距離c

曲軌卸載段曲線在X軸上投影長度L

將L=6000均分成10份，編碼（0～10）分別對應0～50°按

x=600n，（n分別對應取0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10）

y=Rsin（？琢+？茁）

z=Rcos（？琢+？茁）

可得各點坐標如表1：

按點繪制坐標投影圖如圖7。

按照設計要求在卸車角度最大時增加3m水平清掃段，另一側復位段與卸載段鏡像制作即可，文章不作贅述。

作者簡介：梁書廣（1982-），男，新疆烏魯木齊，工作單位：新疆地礦局第九地質大隊，職務：助工。