高效卸車平臺(tái)設(shè)計(jì)

吳秀杰　胡業(yè)浩　王華穎　徐淑瓊

【摘 要】本文較全面地介紹了一種高效卸車平臺(tái)的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括電機(jī)、液壓缸的設(shè)計(jì)選擇，以及制作卸車平臺(tái)材料的選擇。它的特點(diǎn)是效率高，操作方便，適合各種散裝貨物，自動(dòng)化程度高，可水平行走、360°回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)多方位卸車。

【關(guān)鍵詞】高效卸車；行走機(jī)構(gòu)；舉升平臺(tái)；回轉(zhuǎn)

0 引言

目前，對(duì)于沙土、散裝糧等顆粒物的卸車，普遍用人工或裝載機(jī)卸車人工卸車不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且效率低、污染嚴(yán)重，對(duì)操作人員的身體健康構(gòu)成很大的威脅。裝載機(jī)卸車雖效率上略高于人工，但是還是存在卸車死角，剩下的部分還需人工進(jìn)行，浪費(fèi)大量的人力、物力。為了改善人員作業(yè)環(huán)境，提高卸車效率，高效卸車平臺(tái)便應(yīng)運(yùn)而生。

國(guó)內(nèi)外對(duì)于散裝半掛車如何快速卸車的問(wèn)題早有研究，目前的解決辦法主要有裝載機(jī)卸車以及自卸式半掛車。自卸式半掛車目前主要有直推式和側(cè)推式兩種形式，應(yīng)用較為普遍的為側(cè)推式。這種卸車方式雖在一定程度上解決了卸載散裝貨物的難題，但是也存在著一些致命的缺點(diǎn)，比如，液壓系統(tǒng)容易過(guò)載泄露，特別是卸載一些質(zhì)量較重的貨物時(shí)容易超負(fù)荷，對(duì)車輛和人身安全造成隱患。這種傾倒系統(tǒng)還會(huì)對(duì)半掛車的車身強(qiáng)度產(chǎn)生影響，使整車的安全系數(shù)降低。總的來(lái)說(shuō)這種卸車方式還是無(wú)法實(shí)現(xiàn)安全、高效的卸載貨物。基于此類問(wèn)題，我們另辟蹊徑，從另一個(gè)角度來(lái)考慮如何安全、迅速、高效率的卸車，高效卸車平臺(tái)便應(yīng)運(yùn)而生。國(guó)內(nèi)外對(duì)于此平臺(tái)的研究為零，可以說(shuō)這是一個(gè)新型的卸車方式，應(yīng)用前景廣闊。

1 高效卸車平臺(tái)的組成

1.1 行走機(jī)構(gòu)

行走機(jī)構(gòu)主要有軌道、驅(qū)動(dòng)輪、伺服電機(jī)組成，其作用為推動(dòng)卸車平臺(tái)的前后平移，以適應(yīng)來(lái)自不同方向的車輛。

1.2 360°回轉(zhuǎn)平臺(tái)

該回轉(zhuǎn)平臺(tái)由圓形導(dǎo)軌、伺服電機(jī)、驅(qū)動(dòng)輪組成，它的作用是實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的360°回轉(zhuǎn)，可以適應(yīng)停放在任意角度的貨車，避免了貨車在開(kāi)往卸車平臺(tái)過(guò)程中需要掉頭的麻煩。

1.3 舉升機(jī)構(gòu)

該機(jī)構(gòu)采用液壓系統(tǒng)傳動(dòng)，最大可實(shí)現(xiàn)120噸的舉升能力，最大舉升傾角為55°，完全大于常用卸載貨物的安息角。舉升機(jī)構(gòu)類似于汽車的卸車液壓千斤頂，因技術(shù)成熟且有標(biāo)準(zhǔn)件，故可以直接采用。

1.4 駐車機(jī)構(gòu)

駐車機(jī)構(gòu)的目的在于把貨車固定在舉升平臺(tái)上，避免因舉升平臺(tái)的傾斜造成車輛的后溜。駐車機(jī)構(gòu)為電動(dòng)控制，控制其伸縮的長(zhǎng)度以適應(yīng)不同的車輛。駐車機(jī)構(gòu)分布在卸車平臺(tái)的前后，這樣能更加牢固的固定住車輛。如圖1所示。

圖 1 駐車機(jī)構(gòu)圖

1.卸車平臺(tái)；2.駐車機(jī)構(gòu).

1.5 卸車平臺(tái)

卸車平臺(tái)示意圖如圖2所示。主要由門梁、液壓缸、駐車機(jī)構(gòu)、360°回轉(zhuǎn)平臺(tái)、水平行走機(jī)構(gòu)、舉升平臺(tái)鉸鏈機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)臺(tái)軌道、舉升平臺(tái)和卸車平臺(tái)組成。

圖2 卸車平臺(tái)示意圖

1.門梁；2.液壓缸；3.駐車機(jī)構(gòu)；4.360°回轉(zhuǎn)平臺(tái)；5.水平行走機(jī)構(gòu)；

6.舉升平臺(tái)鉸鏈機(jī)構(gòu)；7.轉(zhuǎn)臺(tái)軌道；8.舉升平臺(tái)；9.卸車平臺(tái).

2 高效卸車平臺(tái)各部分的設(shè)計(jì)

2.1 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是工程機(jī)械的重要組成部分。與其他工作系統(tǒng)相比，行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不僅需要傳輸更大的功率，要求器件具有更高的效率和更長(zhǎng)的壽命，還希望在變速調(diào)速、差速、改變輸出軸旋轉(zhuǎn)方向及反向傳輸動(dòng)力等方面具有良好的能力。

工程機(jī)械的行走系統(tǒng)最初主要采用機(jī)械傳動(dòng)和液力機(jī)械傳動(dòng)方式。純機(jī)械傳動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)平均負(fù)荷系數(shù)低，因此一般只能進(jìn)行有級(jí)變速，并且布局方式受到限制。但由于其具有在穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)效率高和制造成本低方面的優(yōu)勢(shì)，所以我們還是選擇了機(jī)械傳動(dòng)為主。

行走機(jī)構(gòu)顧名思義，它的作用就相當(dāng)于人類的雙腿，支撐著整個(gè)工作平臺(tái)，并且能讓平臺(tái)自由的移動(dòng)。因此此機(jī)構(gòu)尤為重要。行走機(jī)構(gòu)的導(dǎo)軌支撐著整個(gè)平臺(tái)的所有重量，因此抗壓、耐磨能力一定要強(qiáng)，經(jīng)反復(fù)斟酌后確定選材為：軌道鋼重軌類型 45MN。

行走機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式采用三相交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。電機(jī)型號(hào)Y180M-2、額定功率22KW、額定電流42.2A、轉(zhuǎn)速2940r/min、效率89%、功率因素0.89、總重173kg。

2.2 360°回轉(zhuǎn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)

回轉(zhuǎn)平臺(tái)如圖3所示，其作用為支撐卸車平臺(tái)的運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)的360°全方位回轉(zhuǎn)。該平臺(tái)材料的選擇為：輕型軌道鋼55Q。

圖3 360°回轉(zhuǎn)平臺(tái)

1.360°回轉(zhuǎn)臺(tái)；2.回轉(zhuǎn)軌道.

2.3 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

舉升裝置主要用液壓系統(tǒng)來(lái)提供動(dòng)力，是整個(gè)系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。液壓傳動(dòng)控制是工業(yè)中經(jīng)常用到的一種控制方式，它采用液壓完成傳遞能量的過(guò)程。因?yàn)橐簤簜鲃?dòng)控制方式的靈活性和便捷性，液壓控制在工業(yè)上受到廣泛的重視。與機(jī)械傳動(dòng)相比。液壓傳動(dòng)更容易實(shí)現(xiàn)其運(yùn)動(dòng)參數(shù)（流量）和動(dòng)力參數(shù)（壓力）的控制，而液壓傳動(dòng)較之液力傳動(dòng)具有良好的低速負(fù)荷特性。由于具有傳遞效率高，可進(jìn)行恒功率輸出控制，功率利用充分，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出轉(zhuǎn)速無(wú)級(jí)調(diào)速，可正、反向運(yùn)轉(zhuǎn)，速度剛性大，動(dòng)作實(shí)現(xiàn)容易等突出優(yōu)點(diǎn)，液壓傳動(dòng)在工程機(jī)械中得到了廣泛的應(yīng)用。

該液壓系統(tǒng)擬定最大卸車載荷為120噸。由1kg=9.8N可得整個(gè)液壓系統(tǒng)的額定壓力1176KN。該液壓系統(tǒng)為高壓系統(tǒng)，故應(yīng)該選擇柱塞泵為整個(gè)系統(tǒng)提供壓力。

舉升機(jī)構(gòu)的材料制作為：Q235其屈服強(qiáng)度為235MPa。

2.4 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該液壓系統(tǒng)為控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)（舉升平臺(tái)）的上升、下落。采用三位四通電磁換向閥控制。如圖4所示。

2.5 駐車機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

車機(jī)構(gòu)的外形類似于起重機(jī)的吊鉤，它的目的在于固定住開(kāi)往卸車平臺(tái)的車輛，使車輛不后溜，能與升降機(jī)構(gòu)一同上升下降。考慮到半掛車輛滿載后的重量在100噸左右，因此，此機(jī)構(gòu)必須具備良好的抗拉強(qiáng)度、較高的韌性、高屈服性和高強(qiáng)度。

該機(jī)構(gòu)總受拉力為980KN，經(jīng)計(jì)算單個(gè)駐車機(jī)構(gòu)橫截面積約為0.2m2，單個(gè)駐車機(jī)構(gòu)受力即為4900KN/m2。考慮到駐車機(jī)構(gòu)還需承受較大的剪切應(yīng)力，經(jīng)考慮選取為Q460為駐車機(jī)構(gòu)的材料。該材料的屈服強(qiáng)度可達(dá)460MPa，完全符合該平臺(tái)的卸車質(zhì)量需求。

3 結(jié)語(yǔ)

高效卸車平臺(tái)的出現(xiàn)打破了以往的卸車模式，使卸車變得簡(jiǎn)單、安全、高效，大大地改善了人員的工作環(huán)境，提高了工作效率。該卸車平臺(tái)理論卸車速度可達(dá)15分鐘/車，非常適合礦場(chǎng)、港口等散裝貨物卸載的地方。該平臺(tái)有著很好的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]