一種低重心工程用自卸貨車設(shè)計

曾少強(qiáng) 李琦敏*

（三明學(xué)院，福建 三明365004）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和工業(yè)化水平及實(shí)力的迅速提升，自卸貨車在相關(guān)工程領(lǐng)因其卸載方便的優(yōu)點(diǎn)得以更為廣泛的應(yīng)用。自卸汽車是指利用本車發(fā)動機(jī)動力驅(qū)動液壓舉升機(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，發(fā)動機(jī)、底盤及駕駛室的構(gòu)造和一般載重汽車相同。車廂可以后向傾翻或側(cè)向傾翻，通過操縱系統(tǒng)控制活塞桿運(yùn)動，以后向傾翻較普遍，推動活塞桿使車廂傾翻。

然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，自卸汽車的貨箱均設(shè)置于于貨車車床上方位置，當(dāng)載重時，貨車的重量都集中在貨車上方位置，使得貨車的中心不穩(wěn)，當(dāng)汽車出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎和顛簸時容易造成汽車傾翻，從而引發(fā)交通事故。因此經(jīng)過相關(guān)研究和試驗(yàn)后，本文提出了一種低重心工程用自卸貨車的設(shè)計方案。

1 產(chǎn)品概述

1.1 技術(shù)分析

1.1.1 自卸汽車的穩(wěn)定性分析

與普通載貨汽車相比，自卸貨車因其車身結(jié)構(gòu)、底盤、載貨廂、車架等的結(jié)構(gòu)參數(shù)影響，導(dǎo)致自卸貨車的重心位置偏高，因而失穩(wěn)性大大增加。考慮到整車車架、副車架車廂縱梁等部分的結(jié)構(gòu)高度，再加上貨箱整體高度，一般自卸貨車的整車重心高度會達(dá)到兩米以上。因此，根據(jù)自卸貨車的載貨情況、路況條件、環(huán)境因素、舉升機(jī)構(gòu)的受力限制等相關(guān)條件，對自卸貨車進(jìn)行整車穩(wěn)定性分析是必要的。

一方面，當(dāng)忽略汽車輪胎及懸架的彈性形變的條件下，可以將自卸貨車整車視作剛性模型，進(jìn)而對其臨界坡度傾角α 進(jìn)行求解和分析。此時計算公式為：

式中，H 為整車瞬時質(zhì)心高度；B 為輪胎平均著地寬度。

另一方面，工程用自卸貨車的實(shí)用性及其他性能表現(xiàn)很大程度上決定于當(dāng)前環(huán)境因素，因此有必要對作業(yè)條件下的自卸貨車穩(wěn)定性進(jìn)行分析。此時，自卸貨車不發(fā)生側(cè)翻的臨界坡度傾角的計算公式為：

1.1.2 自卸貨車舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計原則

舉升機(jī)構(gòu)是自卸貨車結(jié)構(gòu)中最為重要的部分之一，舉升機(jī)構(gòu)性能的好壞也直接影響著自卸貨車整車的使用性能以及結(jié)構(gòu)布置方案，它也直接影響著自卸貨車結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的優(yōu)劣，因此有必要對舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計原則進(jìn)行相關(guān)分析和研究。

本設(shè)計擬采用液壓式舉升機(jī)構(gòu)，因此在設(shè)計過程中需要切實(shí)考慮到液壓舉升機(jī)構(gòu)的工作要求與內(nèi)容，工作環(huán)境以及實(shí)際參數(shù)要求等相關(guān)因素。因此在設(shè)計液壓舉升機(jī)構(gòu)時應(yīng)保證其有較好的平穩(wěn)性與動力性，以滿足工作需求；還應(yīng)保證其具有較強(qiáng)的免維護(hù)性與結(jié)構(gòu)緊湊性，滿足使用價值需求；此外還應(yīng)具有較好的卸料性與協(xié)調(diào)性，使用方便。

此外，液壓機(jī)構(gòu)在布置過程中也應(yīng)遵循相關(guān)原則：首先，液壓舉升機(jī)構(gòu)在車廂平放的情況下不能與車身或底盤上的其他零部件發(fā)生干涉，液壓舉升機(jī)構(gòu)在工作狀態(tài)時也不得與任何位置的任何其他零部件發(fā)生干涉；其次，在條件允許的情況下，應(yīng)盡量將液壓舉升裝置靠前端布置，此時液壓舉升機(jī)構(gòu)在進(jìn)行舉升工作時可以獲得最大的力臂，在相同的舉升力下此種布置方式可以舉升更大的載荷，相應(yīng)地舉升機(jī)構(gòu)的壓力會大大減小；另外，為了使舉升機(jī)構(gòu)加工方便，減少配套件及加工件數(shù)量，因此盡量選用通用配件進(jìn)行制造；再者，在滿足舉升機(jī)構(gòu)不與其他零部件發(fā)生運(yùn)動干涉的前提下，盡量降低舉升機(jī)構(gòu)的布置位置；最后，應(yīng)保證機(jī)構(gòu)整體受力合理，并非受力越小越好。

1.2 外部結(jié)構(gòu)

該設(shè)計外部結(jié)構(gòu)如下圖1、圖2 所示，其中低重心工程用自卸貨車的主視圖如圖1 所示，低重心工程用自卸貨車的平衡貨箱位置側(cè)視圖如圖2 所示。

由圖1、圖2 可知，該產(chǎn)品主要由牽引火車、平衡貨箱以及特殊設(shè)計的環(huán)形槽所組成。牽引貨車的汽車車床上方位置設(shè)置有平衡貨箱，平衡貨箱下表面中部位置開設(shè)有配合凹槽，所述配合凹槽上表面位置位于牽引貨車的汽車車床的正上方位置。此外，平衡貨箱兩側(cè)位于牽引貨車兩后輪位置開設(shè)有兩個對稱設(shè)置的環(huán)形槽；平衡貨箱上表面和遠(yuǎn)離牽引貨車車頭一側(cè)呈開口設(shè)置；平衡貨箱底部位置位于牽引貨車車輪中部位置。此外，平衡貨箱上表面遠(yuǎn)離牽引貨車車頭一側(cè)固定連接有連接柱，該連接柱遠(yuǎn)離牽引貨車一側(cè)下方位置通過轉(zhuǎn)動鉸鏈轉(zhuǎn)動連接密封防漏門，且應(yīng)保證密封防漏門與平衡貨箱遠(yuǎn)離牽引貨車車頭一側(cè)的開口形狀一致。

圖1 主視圖

圖2 平衡貨箱側(cè)視圖

1.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

該設(shè)計內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖3 所示，即低重心工程用自卸貨車主剖視圖。參考圖3 所示結(jié)構(gòu)，配合凹槽上表面遠(yuǎn)離牽引貨車一側(cè)位置開設(shè)有轉(zhuǎn)動槽，其兩側(cè)位置均固定連接有若干個均勻分布的第一轉(zhuǎn)動固定塊。此外，于車床上表面位于第一轉(zhuǎn)動固定塊正下方位置固定連接有固定連接塊。若干第一轉(zhuǎn)動固定塊與對應(yīng)位置的固定連接塊轉(zhuǎn)動連接，使得平衡貨箱方便圍繞第一轉(zhuǎn)動固定塊位置進(jìn)行轉(zhuǎn)動。

平衡貨箱靠近牽引貨車車頭一側(cè)開設(shè)有適應(yīng)槽，且于適應(yīng)槽位置固定連接有電動液壓缸，適應(yīng)槽上表面中心位置固定連接有第二轉(zhuǎn)動固定塊，該第二轉(zhuǎn)動固定塊與電動液壓缸伸縮端位置轉(zhuǎn)動連接。平衡貨箱遠(yuǎn)離牽引貨車車頭一側(cè)的開口兩側(cè)位置固定連接有兩個對稱設(shè)置的固定卡扣，兩個固定卡扣均呈L形設(shè)置。相應(yīng)的，密封防漏門兩側(cè)位置靠近固定卡扣兩側(cè)位置轉(zhuǎn)動連接有兩個對稱設(shè)置的密封固定銷。密封固定銷與L 形固定卡扣實(shí)現(xiàn)滑動連接，使得密封固定銷轉(zhuǎn)動以卡在固定卡扣所處的位置，使得密封防漏門停止轉(zhuǎn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)密封。

圖3 自卸貨車剖視圖

2 工作原理

本實(shí)用新型通過設(shè)置平衡貨箱，通過將密封防漏門關(guān)閉，轉(zhuǎn)動密封固定銷，使得密封固定銷卡住固定卡扣，使得密封防漏門停止轉(zhuǎn)動，從平衡貨箱頂部位置加貨，即可對貨物進(jìn)行運(yùn)輸，通過使得平衡貨箱底部低于牽引貨車的車床，使得重心更加的穩(wěn)定，有效的避免牽引貨車重心不穩(wěn)傾翻，貨物到達(dá)目的地可以轉(zhuǎn)動密封固定銷，使得密封固定銷與固定卡扣分離，使得密封防漏門可以被打開，進(jìn)行卸貨，啟動電動液壓缸，使得平衡貨箱傾斜，方便貨物徹底倒出。

3 效果

在對該設(shè)計模型進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)后表明，本文所提出的一種低重心工程用自卸貨車通過有效設(shè)計及改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了載物的貨箱低于汽車車床位置，進(jìn)而使得重心下移。從而有效保證了自卸貨車在行駛過程中進(jìn)行進(jìn)行轉(zhuǎn)彎操作或于不良路況發(fā)生顛簸的情形下，不會因?yàn)橹匦牟环€(wěn)而致使翻車，有效地克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，具有一定的推廣應(yīng)用價值。