淺談自卸車總體布置的設(shè)計(jì)

李鴻

摘 要：自卸汽車是利用本車發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)液壓舉升機(jī)構(gòu)，將其車廂傾斜一定角度卸貨，并依靠車廂自重使其復(fù)位的專用汽車。某些自卸汽車是針對(duì)專門用途設(shè)計(jì)的，故又稱專用自卸汽車。本文主要對(duì)自卸車總體布置的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：自卸車；總體布置；設(shè)計(jì)

1、前言

一個(gè)好的整車布置，可以縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，減少因設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致的材料浪費(fèi)、工期延長(zhǎng)、售后賠償?shù)葐栴}；相反，一個(gè)考慮不周的整車布置會(huì)導(dǎo)致大量人力、物力的浪費(fèi)，甚至導(dǎo)致整個(gè)自卸車產(chǎn)品出現(xiàn)顛覆性的問題，造成大量售后賠償?shù)陌l(fā)生。自卸車在整車布置時(shí)需注意的問題很多，要考慮自卸車的使用要求，選取合適的貨箱尺寸；要考慮校核整車的軸荷分配、貨物傾卸過程中的運(yùn)動(dòng)干涉問題及整車的側(cè)傾問題。只有綜合考慮這些問題，合理進(jìn)行上裝布置，才能為以后自卸車零部件設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，取得事半功倍的效果。

2、總體布置設(shè)計(jì)

2.1 專用汽車總體布置原則

專用汽車總體布置的任務(wù)是正確選定整車參數(shù)，在進(jìn)行總體布置時(shí)應(yīng)按照以下原則：1）滿專用工作裝置性能的要求，使專用功能盡量避免對(duì)汽車底盤各總成位置的變動(dòng)。得到充分發(fā)揮。3）裝載質(zhì)量、軸載質(zhì)量分配等參數(shù)的估算和校核。4）應(yīng)避免工作裝置的布置對(duì)車架造成集中載荷。5）應(yīng)盡量減少專用汽車的整車整備質(zhì)量，提高裝載質(zhì)量。6）應(yīng)符合有關(guān)法規(guī)的要求。

2.2 軸荷計(jì)算

車目前，自卸車的驅(qū)動(dòng)方式主要有4×2、6×4、8×4等形式。且根據(jù)自卸車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，前輪基本為單胎、后輪基本為雙胎結(jié)構(gòu)。自卸車的軸荷分配如下：

式中，為前軸標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷，Kg；為后軸標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷，Kg；為前軸輪胎數(shù)，為后軸輪胎數(shù)；為單胎最大負(fù)荷，Kg；為雙胎最大負(fù)荷，Kg；為前軸負(fù)荷率，為后軸負(fù)荷率。

根據(jù)公式，計(jì)算得出軸荷分配如下表所示。

礦用自卸車的軸距短、質(zhì)心高，制動(dòng)或下坡時(shí)質(zhì)量轉(zhuǎn)移會(huì)使前軸負(fù)荷過大，故在設(shè)計(jì)時(shí)將其前軸負(fù)荷適當(dāng)減少，后軸負(fù)荷適當(dāng)加大。

為了提高自卸車在松軟路面和無路地區(qū)的通過性，其前軸負(fù)荷應(yīng)適當(dāng)減小，以減小前輪的滾動(dòng)阻力。為了增大后驅(qū)動(dòng)輪的附著力，保證良好的汽車操控性，前軸負(fù)荷也應(yīng)適當(dāng)減小。

如果重心過于靠后，自卸車在上坡時(shí)質(zhì)量轉(zhuǎn)移會(huì)使前軸附著力過小，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向失靈甚至后傾，這對(duì)于自卸車的使用來說是非常危險(xiǎn)的。

綜合考慮，自卸車的軸荷分配按下表選擇較為合適。

2.3 舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

2.3.1舉升機(jī)構(gòu)形式的選擇

舉升機(jī)構(gòu)分為兩大類：直推式和連桿組合式，它們均采用液體壓力作為舉升動(dòng)力直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車廂傾卸。該機(jī)構(gòu)布置簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、舉升效率高。但由于液壓油缸工作行程長(zhǎng)，故一般要求采用多級(jí)伸縮式套筒油缸。按油缸布置位置不同，直推式舉升機(jī)構(gòu)可分為前置和后置（也稱中置）兩種。前置式油缸支在車廂前部’油缸的舉升力較小，油缸行程較大，一般用于重型自卸汽車上，油缸則通常采用多級(jí)伸縮油缸，后置式油缸支在車廂中部，油缸行程較小，油缸的舉升力較大多采用雙缸雙柱式油缸。在相同舉升載荷條件下，前置式需要的舉升力較小，舉升時(shí)車廂橫向剛度大，但油缸活塞的工作行程長(zhǎng)；后置式的情況則與前置式的相反。

2.3.2最大舉升角的確定

確定車廂最大舉升角的依據(jù)是傾卸貨物的安息角。常見貨物的安息角如表1所列。

2.4 取力器

除了少量專用汽車的工作裝置因考慮工作可靠相符殊的要求而配備專門動(dòng)力驅(qū)動(dòng)外（例如部分冷藏汽車的機(jī)械制冷系绱，絕大多數(shù)專用汽車上的專用設(shè)備都是以汽車底盤自身的發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源，經(jīng)過取力器，用來驅(qū)動(dòng)齒輪液壓泵、真空泵、柱塞泵、自吸液壓泵、水泵、空氣壓縮機(jī)等，從而為自卸車、加油車、垃圾車、吸污車、散裝水泥車等諸多專用汽車配套使用。因此，取力器設(shè)計(jì)、選用也是一個(gè)重要方面。

3 整車側(cè)傾研究

近年來，隨著重型自卸車的需求量越來越大，重型自卸車在舉升過程中發(fā)生整車側(cè)翻現(xiàn)象也越來越普遍。自卸車在不平路面上舉升或左右懸架的剛度不一樣以及偏載都會(huì)造成自卸車整車側(cè)翻現(xiàn)象的發(fā)生。

3.1 不平路面上舉升導(dǎo)致整車側(cè)翻

當(dāng)整車的重力作用線越過車輪的支撐點(diǎn)（接地點(diǎn)），車輛會(huì)發(fā)生側(cè)翻，見圖1。

由于側(cè)翻是一種危險(xiǎn)的失穩(wěn)工況，因此，為了避免自卸車側(cè)翻，依據(jù)側(cè)滑先于側(cè)翻的原理，計(jì)算側(cè)翻穩(wěn)定角：

式中：β為側(cè)翻穩(wěn)定角；B為輪距，mm；hg為整車重心高度，mm；φ為輪胎與路面間的橫向附著系數(shù)。當(dāng)自卸車在不平路面上舉升時(shí)，如果貨物的安息角偏大、車廂較長(zhǎng)，就會(huì)造成自卸車在傾卸時(shí)，整車重心偏高，側(cè)翻穩(wěn)定角很小，自卸車非常容易發(fā)生側(cè)翻。

3.2 懸架剛度差異導(dǎo)致整車側(cè)翻

當(dāng)自卸車車箱內(nèi)貨物左右裝載不均，會(huì)使左右胎壓產(chǎn)生變化，導(dǎo)致左右輪胎變形不同；長(zhǎng)期偏載還會(huì)影響懸架的變形量，導(dǎo)致車架傾斜；還會(huì)使車箱產(chǎn)生輕微變形，見圖所示。

最終當(dāng)車箱舉升到一定高度時(shí)，整車重心超過輪胎橫向支點(diǎn)位置時(shí)，整車發(fā)生側(cè)傾。

在上裝設(shè)計(jì)時(shí)，如果沒有考慮到上裝配重均勻的要求（如把儲(chǔ)油箱、備胎架設(shè)計(jì)在車架的同一側(cè)），就會(huì)造成整車長(zhǎng)期偏載，最終導(dǎo)致整車側(cè)翻現(xiàn)象的發(fā)生。所以，在做方案設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，一定要考慮整車配重均勻，特別是車箱上不要加裝導(dǎo)致偏載的裝置。

4 結(jié)語(yǔ)

自卸車的整車布置設(shè)計(jì)，不僅需要對(duì)自卸車的用途及其使用條件有充分的了解，確定貨箱的尺寸，還需要從軸荷分配、整車穩(wěn)定性等多方面考慮整車布置。只有認(rèn)真做好整車布置的每一步工作，最終才能獲得一個(gè)最優(yōu)的整車布置方案，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作鋪平道路，設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的自卸車產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]徐達(dá)，蔣崇賢.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，