车厢可旋转式多角度自卸车的设计.pdf

第3 3 卷第2 期 2 0 0 6 年4 月 拖拉机与农用运输车 1 h c t o r F a 珊T r 粕s p o n e r V o l 3 3N o 2 A p r 2 0 0 6 车厢可旋转式多角度自卸车的设计 吴琼 赵立军 刘 涛 哈尔滨工业大学 威海 汽车工程学院 山东威海2 6 4 2 0 9 摘要 设计了一种可多角度倾卸货物的自卸车车厢旋转机构 以满足道路狭窄及卸货方向多变的要求 经过稳 定性分析和强度校核 满足工程实际需要j 关键词 多角度 自卸车 旋转机构 设计 中图分类号 U 4 6 9 4 T H l 3文献标识码 B文章编号 1 0 0 6 0 0 0 6 2 0 0 6 0 2 0 0 3 2 0 2 D e S i g nO fD u m pT r u c kW j t hM u I t j A n g l e dR O t a t a b I eO r g a n 聊Q 幻昭 Z 黝0 醇知凡 U 死o H a r b i nI n s t i t u t eo fT e c h a 0 1 0 舒i nW e i h a i W e i h a i2 6 4 2 0 9 C h i n a A b s t 陷C t Ak i n do fm 1 a t a b l eo r g 趼i sd e s i g n e df D rt m c kw i n lm u l t i 粕g l e ds k i p 硒c k e t 舾t om e e tt h er e q u i 陀m e n t so f s t m i tm a d s 帅df b r9 0 0 d 哮I 玳d t i d i r e c t i a ld u m p i n g T h ep m c t i c a lr e q u i r e m e n t si nc o 嘲t n l c t i o nm a yb em e tt h r o u g ht h e a n a l y s i so nt h es t a b i l i t ya n di n 抛n s i t yo ft h es y s t e m K e y w o 喇s M u l t i 明g l e d D u m pt m c k R o t a t a b l eo r g a n D e s i g n 自卸车又称为翻斗车 特点是汽车车厢可以倾斜一定的 角度 使车厢内的货物卸出 车厢的倾斜是由发动机提供动 力 通过倾卸机构来完成的j 为了满足工作环境多变性的需 要 本文设计了一种机动性更好 满足道路狭窄及卸货方向多 变性要求的自卸车车厢旋转机构 以实现多角度倾卸货物 1 车厢旋转机构的主要原理和结构 为加强设计的通用性和经济性 采用第一汽车集团山东 改装厂3 1 3 8 型自卸车为原型进行改装设计 部件构成和实 体设计见图l 液压马达1 的转动角度范围为1 8 0 转矩为48 6 8 N m 液压马达法兰盘部分固定于支撑组件上 与汽车副梁 焊接在一起 其花键部分带动上部的转动副梁旋转 由于 液压缸3 连杆4 车厢6 的转动销都安置在转梁上 此套举 升机构及车厢等将随转动副梁转动 为了减少摩擦 使用转 动支撑来提高转动效率 车厢旋转机构主要由4 部分组成 支撑系统 转动系统 自卸系统和液压及控制系统 支撑系统包括汽车的悬架系 统和汽车副梁 转动系统由回转机构 回转支撑机构 转动副 梁组成 是完成转台转动的装置 由液压马达和减速机构驱 动 采用行星齿轮减速机构 以获得较大的减速比 回转支撑 机构采用滚动阻力小 承载能力大的单排式转篮回转转盘 转动副梁要满足在满载旋转的情况下 不得与汽车副梁 发生干涉 并为自卸系统的举升机构提供装配的基体 由于 自卸车工作环境复杂 为确保在工作过程中不会因车厢旋转 引起的质心偏移而引起侧翻 满足作业的稳定性和安全性要 收稿日期 2 0 0 5 一0 8 一1 2 收修改稿日期 2 0 0 6 0 1 0 3 基金项目 哈尔滨工业大学 威海 校基金资助项目 H l T w H 2 0 0 5 0 1 1 液压马达2 回转支撑3 液压缸4 连杆5 三角板6 车厢 7 汽车副梁8 转动副梁9 蛙式支腿 图1车厢旋转机构的部件构成和实体结构示意豳 F i 9 1C O m p O s n i o na n dS u b s t c t u r eo ft h eR o t a t a b I eO 叼a n 求 为旋转自卸车安装了液压支腿 设计中采用结构简单 质 量小的蛙式支腿 自卸系统倾卸机构直接关系到自卸汽车的结构与举升 性能 目前 国内外自卸汽车的倾卸机构种类繁多 综合考 虑结构 举升性能 举升稳定性等方面 经比较选用马勒里举 升臂式 1 油缸前推连杆组合式 这种举升机构举升系数 小 省力 油压特性好 油缸与车厢后部转销距离较近 容易 在转盘上布置 且各部分都在汽车纵梁以上 2 液压系统设计 图2 为原理图 液压系统执行机构液压缸9 1 4 额定压 力为1 6M P a 液压马达1 3 额定压力为1 6M P a 齿轮泵2 通 过取力器由汽车发动机 变速器 提供动力 电磁换向阀的 位置由开关和驾驶室内的按钮控制 用来实现液压缸在需要 的时候的中停 液压马达的旋转 中停和返回原始位置 系统工作过程如下 万方数据 吴琼 车厢可旋转式多角度自卸车的设计 3 3 4 1 6 1 油箱2 齿轮泵3 电磁溢流阀4 单向阀5 压力表 6 1 0 1 6 电磁换向阀7 液控单向阀8 节流阀9 升降液缸 l l 1 5 双向液控单向阀1 2 双向节流阀1 3 摆动液压马达 1 4 支撑液压缸 图2 车厢旋转机构液压控制系统原理图 F i g 2H y d 隐u I cC O n t r o I I i n gS y s t e mo ft h eR a t a t a b I eo r g a n 根据需要放下支腿 通过电磁换向阀1 6 控制支撑液 压缸1 4 准备 先使自卸车处于驻车制动状态 并使变速器置 于空挡 3 个电磁换向阀处于中位 启动发动机 然后踩离合 器接合取力器 使进入工作状态 此时液压油经齿轮泵2 电 磁溢流阀3 流回油箱 直接向后举升 使用控制杆将换向阀6 处于左位 此 时从齿轮泵2 经单向阀7 和节流阀8 来的高压油 进入液压 缸9 实现举升 此时其余电控系统不起作用 j 旋转举升 首先按下车内 旋转 按钮接通各个电路 允许限位开关工作 然后使用控制杆将换向阀6 处于左位 按照驾驶员意志使车厢举升一定角度 5 后 换向阀6 作 用使液缸保持中停 然后使换向阀l O 作用 按需要使摆动液 压马达1 3 向左或向右转动 以此实现车厢的转动 当达到某 一位置之后 使换向阀l O 保持中位切断油路 然后继续实现 车厢举升实现卸货 之后反向使液压马达转动 当达到原始 位置时使车厢停止旋转 最后使车厢降落 3系统的稳定性及强度分析 1 车厢的转动惯量上 车厢使用三面箱板开启式 高n 8 0 0r m 宽6 24 0 0r 岫 长c 43 0 0m m 计算质量m 7 l 护l g 上 1 41 4 6k g m 3 选取标准摆动液压马达 摆角1 8 0 转矩46 8 6N m 使 用花键轴 2 车厢最大举升角 货物的静安息角一般都小于5 0 0 所以车厢在倾卸过程 中的最大举升角应大于或等于5 0 如果车厢需要旋转卸货 必然发生质心的偏移 图3 设货物在车厢升起4 0 时 货物 依然未落下 质心位置变动的距离为 f 璺 婴一5 6 0 c o s 4 0 一4 0 0 s i n 4 0 6 2 9m m Z 因此将转盘的放置偏离车厢平放时质心位置向车尾2 0 0 图3 汽车质心位量的变动情况 单位 m m F i g 3A l I e f a t i O nO fA u t O m O b i I eC e n t r O i d m m 的位置 这样车厢在水平旋转时质心将偏离回转支撑中 心2 0 0m m 当车厢升起 质心将偏离转盘中心4 2 9m m 的距 离 由于车的轮距为24 0 0m m 以上 所以 汽车有相对较好 的稳定性 要求车底架焊接后驾驶室与车厢的距离不得小 于5 0 0m m 在转动过程中驾驶室与车厢最近的位置至少为 1 6 8m m 使驾驶室与车厢在运动中不会发生干涉 自卸车使用 9 0 0 2 0 联烟斗花纹外胎 扁平率为 8 0 所以轮胎外径D 8 7 3 7 6m m 支腿支起的高度为 l0 6 3m m 支腿的角度为3 0 0 支腿的跨度为46 3 2m m 可 有效的防止侧翻 3 转动副梁的受力分析 在旋转的过程中转动副梁的受力最大 转动副梁在工作 位置时危险状态的受力情况为 车厢尾销的力2 20 0 0N 液 压缸轴销支撑的力为3 2 70 0 0N 利用P r o M 软件对转动副梁进行网格划分 共有33 6 0 个节点 1 64 7 6 个单元边 2 28 3 2 个单元面 97 4 1 个单元 如 图4 所示 经有限元分析最大应变为l5 5 6 材料选用的是 优质碳素结构钢4 5 屈服极限为3 5 3M P a 图4 转动副梁受力的有限元分析情况 单位 M P a F i g 4F i n i t e 日e m e n tA n a I y s i so ft h eS u b s i d i a r yR o t a t i n gG i 旧e r 4 结论 通过设计与分析 车厢旋转机构可使自卸车在实际工作 中具有高度的卸货机动性 特别适用于道路狭窄 卸货方向 变换困难的地方 以提高运输效率 参考文献 1 姚立民 陶涛 马勒里举升机构在农用自卸车中的应用 J 拖 拉机与农用运输车 2 0 0 3 4 2 6 2 8 2 张毅 马力 王元良 等 自卸车举升机构矩阵变换算法统一格 式的研究 J 拖拉机与农用运输车 2 0 0 5 2 2 1 2 3 编辑郭聚臣 万方数据 车厢可旋转式多角度自卸车的设计车厢可旋转式多角度自卸车的设计 作者 吴琼 赵立军 刘涛 WU Qiong ZHAO Li jun LIU Tao 作者单位 哈尔滨工业大学 威海 汽车工程学院 山东 威海 264209 刊名 拖拉机与农用运输车 英文刊名 TRACTOR FARM TRANSPORTER 年 卷 期 2006 33 2 被引用次数 0次 参考文献 2条 参考文献 2条 1 姚立民 陶涛 马勒里举升机构在农用自卸车中的应用 期刊论文 拖拉机与农用运输车 2003 04 2 张毅 马力 王元良 自卸车举升机构矩阵变换算法统一格式的研究 期刊论文 拖拉机与农用运输车 2005 02 相似文献 2条 相似文献 2条 1 期刊论文 赵立军 刘涛 车厢可旋转式多角度自卸车的设计 起重运输机械2006 10 设计了一种可多角度倾卸货物的自卸车车厢旋转机构 利用液压系统实现对货物的举升和倾