一種鏈條驅動橡膠傳送帶卸貨的特殊結構半掛車技術研究

王東文

山東吉魯汽車改裝有限公司 山東煙臺 265612

1 前言

自2016年我國啟動車輛超限超載治理后，車輛在道路運行時的總質量已基本恢復到車輛登記注冊時規定的最大允許總質量。根據統計，現有8×4自卸車的最大允許總質量為32 t，其整備質量一般在14 t左右，最大可裝載18 t的貨物。而目前三軸自卸半掛車的整備質量一般在8 t左右，按照掛車總質量40 t進行估算，自卸半掛車的載質量可達32 t，超過現有自卸汽車裝載量的2倍，運輸經濟效益十分明顯。

由于超限超載治理的持續深入以及2020年三軸倉柵半掛車、三軸欄板半掛車強制安裝盤式制動器和空氣懸掛，導致原有自卸汽車、三軸倉柵半掛車、三軸欄板半掛車已經無法滿足實際運輸需求。從2018年起，不少半掛車生產企業發現自卸半掛車的優勢，開始生產自卸半掛車，并于2019年起大量投放市場。

由于自卸汽車普遍使用的是后翻卸貨模式，因此半掛車生產企業在生產自卸半掛車時，直接借鑒自卸汽車的后翻卸貨模式（圖1 a），其技術路線相對來說較為成熟。此外，也有部分企業開始生產側翻式半掛車（圖1 b），但側翻式半掛車技術相對復雜，需要多個油缸配合操作，且卸貨時需要對半掛車進行支撐、側移，操作麻煩，效率低下。

圖1 自卸半掛車

2 國內外自卸掛車整體現狀

2.1 國內自卸半掛車現狀

近幾年，隨著我國政策的調整以及國家基礎建設投資力度的加大，自卸車半掛車市場需求激增，2018年自卸半掛車生產企業為255家，2019年達到406家，2020年生產企業則有近500家[1]。

從產量上來看，2018年自卸車半掛車產量僅5.5萬輛，2019年增長到19萬輛，2020年達到約30萬輛，相比2018年增長近6倍，相關增長趨勢見圖2。目前自卸半掛車整體上是后翻式、側翻式半掛車居多，隨著平板自卸半掛車的取締以及三軸倉柵式、欄板式半掛車相關技術要求的加嚴，不少企業開始生產欄板式自卸半掛車。

圖2 自卸半掛車市場走勢圖

但總體來講，側翻式欄板自卸半掛車增速十分明顯。從公告查詢到目前國內自卸半掛車的公告數量為650個（截至2020-12-31），按照2020年產量為30萬輛計算，平均每公告車型的生產數量在450多輛，若考慮公告中的可選配置，則單車型的產量60輛左右，產品集中度不高。

從半掛自卸車的品質來說，目前相關企業的生產規模一般不大，多數是直接在原有底盤設計的基礎上進行改裝，由于產品設計、零部件選型不合理導致的事故（翻車）也層出不窮，對運輸安全造成了極大的隱患。

2.2 國外自卸半掛車現狀

整體來講，國外的自卸半掛車已發展多年，每年增長相對平穩，車型結構較為固定，以后翻式（end dump ）為主，下卸式（bottom dump）應用也較多。

2019年美國自卸車銷量為1.8萬輛左右，車輛結構型式以后翻式為主，也有部分傳送帶式自卸車。美國僅對車輛軸荷進行限定，而對車軸布置位置不進行規定，因此其后翻式自卸半掛車結構與國內有所不同，車軸普遍靠后，在最大高度卸貨時，其后輪可作為輔助支撐（見圖3），且液壓油缸不突出于半掛車車體前部，這樣可有效縮小半掛車與牽引車之間的間隙，從而降低行駛中的空氣阻力。

圖3 美洲地區的自卸半掛車

2020年歐洲半掛車的銷量為23.85萬輛，其自卸半掛車的銷量占比約為13%，遠超美國2%的占比。歐洲的自卸半掛車以后翻式為主（見圖4），側翻式、平移卸貨式也有所應用，但總量較低。歐洲的自卸半掛車外觀最大特點是車輛后部多為斜坡狀，車輛整體配置較高，輕量化、易用性方面有很大優勢，大量使用鋁合金、高強度鋼等材料。

圖4 歐洲的自卸半掛車

澳大利亞是一個礦產資源豐富的國家，根據運輸貨物及工作場所的不同，自卸車半掛車包括后翻式（end dump）、側翻式（side dump）、下卸式（bottom dum p）、平移卸貨式（moving floor）等幾大類，圖5給出了部分車型示例。總體來講，自卸半掛車在澳大利亞半掛車的占比較低，但超過美國占比。澳大利亞自卸車輛走的是精品化線路，車輛可選裝EBS制動系統以及空氣懸掛，車輛品質要求嚴格，整車、工具箱、擋泥板等組件做工精細。

圖5 澳大利亞自卸半掛車類型

傳統的自卸半掛車在卸貨控制、卸貨場所要求以及卸貨安全性方面存在一定不足，例如后翻式自卸車整車長度一般不超10 m，卸貨時牽引銷處載荷易出現過低、貨箱質心過高的情形，在側斜坡路面或遇上大風時，極易出現翻車事故；側翻式自卸車對卸貨場地的承載面有強度要求，卸貨場地較大，作業時間長、卸貨效率低，無法封閉運輸等。以上兩種模式存在卸貨有翻車的安全隱患，卸貨效率低、封閉性不好、環保不達標等劣勢，因此迫切需要在原有設計的基礎上，改變傳統的設計，開發適用于封閉運輸，卸貨速度可控的安全高效自卸半掛車。

3 相關技術改進與創新

在充分借鑒國內外傳統自卸半掛車特點的基礎上，通過在車廂底部使用鏈條加皮帶設計，解決了油缸舉升容易翻車的難題；通過控制液壓馬達的輸出功率，從而實現對鏈條運動速度的調節，實現了卸貨速度的可控性；通過使用片狀皮帶堆疊，實現了維修的便利性；通過使用U型貨箱設計以及側墻振動器，解決了貨物殘留問題；通過使用視頻監控終端實現了運輸過程、卸貨過程的實時監測，有效提升了作業的舒適性以及作業環境的適應性，相關產品如圖6所示。

圖6 國內水平平移自卸半掛車

為了能夠最大程度上實現既有功能，同時將相關機構做到最優化，在設計時首先考慮到其功能分區，即頂部液壓開啟的主要機構需布置在半掛車的前部，以便后部為車門打開結構預留足夠的空間，同時在頂部機械結構上，采取“平行四邊形結構”，可將車頂向兩側完全打開，同時對車外側空間占用極小，有效減少了裝貨時空間的占用。側墻振動器的安裝，可減少貨物側墻殘留，同時該振動器可根據運輸貨物類型的不同，選裝不同功率的振動器。傳送帶使用車架進行支撐，有效克服了自卸半掛車的雙層結構，有利于降低貨物重心高度。潤滑油儲油箱可有效便捷地對鏈條用潤滑油油位狀態進行觀察，及時補充潤滑油。為了便于掛車在山區道路行駛，車輛可選裝水箱。同時為了便于車輛后部卸貨方便，在車輛尾部使用了先提升再后翻的模式，設置了自鎖機構，既可減小對后方空間的要求，又可保證車輛后門不掉落[2]。車輛整體結構布置如圖7所示。

圖7 車輛結構示意圖

貨箱內的橡膠傳送帶呈堆疊布置，傳送帶的寬度可根據實際情況進行選擇，方便用戶進行選用，同時選用非整體式傳送帶的優勢在于方便維護，針對破損的傳送帶只需更換其中的破損部分即可。為了保證貨箱的密封性，在貨箱側面設置了壓邊條，可實現貨物的封閉運輸（見圖8）。

圖8 橡膠傳送帶

為了方便對半掛車后方及運輸貨物的狀態進行監測，在半掛車設計時，在車輛尾部布置了兩組攝像頭，一組用于拍攝車輛倒車影像，另外一組用于監測貨箱內貨物的卸載情況（圖9）。同時為了便于駕駛員在駕駛室內直接操控卸貨流程，結合通信技術還開發了無線控制終端，可實現車輛行進中卸貨，極大提升了作業效率。

圖9 半掛車尾部攝像頭及駕駛室內監控終端

4 適用場景

a.對卸貨速度有要求場所。該車型最為適應的場所便是道路瀝青混凝土鋪撒以及散裝糧食的運輸，由于片狀皮帶更換方便，可在需要時更換成耐高溫或全新皮帶，通過與瀝青鋪路機器、傳送帶等進行配合，實現穩定可靠地將貨物送至指定位置。

b.車輛并排批量卸貨。對于需要批量緊密卸貨來說，該車型有良好的適應性，駕駛員可不下車即可實現貨物卸貨作業，可盡量縮小卸貨車輛間的距離，并可實時查看后方卸貨情況，在后方堆積滿之后，直接駕駛車輛向前移動，繼續進行卸貨，大大提高了運輸效率。

c.露天貨場堆積貨物。該車型可在堆場持續卸貨，不需要在卸貨后用鏟車推平，只要是車輛能到達的位置均可作業，例如在斜坡頂部、斜坡邊緣等，真正實現了所見即所達的效果。

5 結語

通過研究發現，該車型仍存在一定的問題需要進行解決，主要有以下兩方面：

a.車輛相關數據接口需要標準化。在研究中發現，目前半掛車上接口使用較多，主要包括ABS接口、燈光控制接口、供能管路接口、控制管路接口、液壓油進油口、液壓油回油口、倒車影像監測接口、卸貨影像監測接口等，共計8個。未來半掛車設計時，需選用更為高效的接口樣式，同時配合影像監測系統的總線傳輸模式，提高設備的集成性以及接口使用效率，以便節約社會成本。

b.車輛歸類問題。按照目前我國車輛管理的相關規定，相關專用作業車輛類型在注冊登記時需要在名稱上明確用途，例如粉粒物料運輸半掛車、散裝糧食運輸半掛車、瀝青運輸半掛車等，而由于該車型作為一款適用性廣的半掛車，單獨將其限定為其中的某一類專用半掛車，無疑限制了其使用范圍，同時也給車輛生產企業在車輛公告申報時增加了負擔。此外，用戶如要將車輛裝載其他類型貨物，也會面臨道路執法部門監管問題。因此，需要在管理上對適應性廣的車輛進行合理界定，以便更好地服務于社會。