吊斗車(chē)棚布頂蓋設(shè)計(jì)

長(zhǎng)期以來(lái)，城市運(yùn)輸中易鋪砌、拋石、拋石的車(chē)輛，以及道路上的損壞和污染，嚴(yán)重危害了我們的城市環(huán)境和城市規(guī)劃。在此形勢(shì)下,國(guó)家頒布了《道路安全處罰條例》、《城市市容和環(huán)境衛(wèi)生管理?xiàng)l例》等法規(guī),要求在城市的主要道路,以及穿過(guò)主城區(qū)國(guó)道主干線(xiàn)易揚(yáng)塵、漏灑物質(zhì)運(yùn)輸?shù)能?chē)輛,必須加蓋進(jìn)行密閉式運(yùn)輸,淘汰不安全、不文明、污染環(huán)境的運(yùn)輸方式。而鋼鐵廠等大型廠礦為了其自身的企業(yè)形象,其專(zhuān)用運(yùn)輸車(chē)輛吊斗車(chē)也有同樣的密閉式運(yùn)輸?shù)囊蟆，F(xiàn)在,在各大城市的敞開(kāi)式貨運(yùn)自卸車(chē)上都已經(jīng)安裝上了硬頂?shù)捻斏w開(kāi)閉系統(tǒng),其貨箱比較規(guī)則,它主要有兩種方式:兩側(cè)開(kāi)閉式和前移開(kāi)閉式。這在市場(chǎng)上已經(jīng)是比較成熟的技術(shù)和應(yīng)用。寶鋼等各大鋼鐵廠正在使用的吊斗車(chē),其主要對(duì)吊斗進(jìn)行裝斗、卸斗及倒料操作,并且有多種斗型,采用硬頂頂蓋難以滿(mǎn)足其工作要求,其加裝頂蓋的難度遠(yuǎn)大于規(guī)則的貨箱加裝。本文就吊斗車(chē)設(shè)備進(jìn)行篷布頂蓋的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。1整體設(shè)計(jì)1.1散料和工業(yè)垃圾吊裝吊斗車(chē)為自裝自卸、無(wú)軌運(yùn)輸車(chē),主要用于鋼廠、冶煉廠、發(fā)電廠等廠區(qū)及其它場(chǎng)合運(yùn)輸氧化鐵皮、小塊廢鋼、粉狀散料和工業(yè)垃圾等物料。該車(chē)采用標(biāo)準(zhǔn)底盤(pán)上加裝附車(chē)架、工作大臂以及液壓系統(tǒng)等組成。其工作過(guò)程為:吊斗的卸料作業(yè),此時(shí)進(jìn)行吊斗中物料的傾斜工作;吊斗的整體裝卸作業(yè),此時(shí)進(jìn)行吊斗整體從車(chē)輛平臺(tái)上吊運(yùn)至地面,或者從地面吊運(yùn)至車(chē)輛平臺(tái)上;吊斗放置于吊斗車(chē)的平臺(tái)上,此時(shí)進(jìn)行運(yùn)輸工作。圖1即吊斗車(chē)外形圖。1.2頂蓋系統(tǒng)通用化根據(jù)吊斗車(chē)的運(yùn)輸?shù)缆吠ㄟ^(guò)條件及其實(shí)際使用工況,確定以下設(shè)計(jì)原則:加裝頂蓋后,不影響吊斗車(chē)原有的工作性能和工作狀態(tài);加裝頂蓋后,吊斗車(chē)總長(zhǎng)、總寬、全高變化不大,不影響其行駛的道路通過(guò)性;頂蓋系統(tǒng)與原有的液壓工作系統(tǒng)無(wú)干涉現(xiàn)象,并存在互鎖關(guān)系;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)盡量滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化;頂蓋系統(tǒng)性能達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。1.3早期digitalb3技術(shù)通過(guò)對(duì)吊斗車(chē)結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)的分析,先后設(shè)計(jì)了多種吊斗車(chē)頂蓋加裝方案,最后經(jīng)過(guò)對(duì)比,考慮各方案的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),最終選用篷布頂蓋加裝方案。篷布頂蓋系統(tǒng)由動(dòng)力系統(tǒng)、支架系統(tǒng)及密封結(jié)構(gòu)三大部分組成。動(dòng)力系統(tǒng)通過(guò)液壓系統(tǒng)馬達(dá)(轉(zhuǎn)軸)帶動(dòng)篷布支架旋轉(zhuǎn),從而使篷布頂蓋開(kāi)啟或關(guān)閉。關(guān)閉時(shí),吊斗和翻轉(zhuǎn)支架整體被蓬布罩住,從而對(duì)其封閉運(yùn)輸;開(kāi)啟時(shí),可以用吊斗車(chē)原工作系統(tǒng)進(jìn)行吊斗整體吊卸和吊斗傾翻作業(yè),篷布頂蓋結(jié)構(gòu)如圖2所示。1.4頂蓋支架及密封結(jié)構(gòu)(1)動(dòng)力系統(tǒng)。動(dòng)力系統(tǒng)采用荷蘭海沃的電機(jī)泵站組成的動(dòng)力單元,由車(chē)載24V蓄電池作為電機(jī)電源,帶動(dòng)泵站旋轉(zhuǎn),操作伸縮油缸帶動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng),使鏈輪旋轉(zhuǎn),最后使帶動(dòng)支架旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。(2)支架系統(tǒng)。支架系統(tǒng)是篷布頂蓋改制的關(guān)鍵,支架系統(tǒng)由底部旋轉(zhuǎn)座,直立的方管及橫向鋼管組成。支架在前后方向上是在一個(gè)平面上,且作扇形旋轉(zhuǎn),這就要求底部旋轉(zhuǎn)座安裝在一根軸上,動(dòng)力軸的動(dòng)力通過(guò)花鍵傳遞給最后一根支架上,且各支架在并齊時(shí)盡量平行,不會(huì)對(duì)其上安裝的篷布產(chǎn)生破壞作用。另外,在每?jī)上噜彽闹Ъ苤g用合適長(zhǎng)度和力量的氣彈簧支撐,滿(mǎn)足頂蓋系統(tǒng)平穩(wěn)伸展和閉合。(3)密封結(jié)構(gòu)。它分為兩部分,其中固定部分為工作平臺(tái)前部的視窗用鋼化玻璃,前部與固定支架下方的空隙部位用薄鋼板密封,活動(dòng)部分使用防火防折防凍的篷布固定在支架系統(tǒng)上,從而組成密封結(jié)構(gòu),滿(mǎn)足吊斗車(chē)封閉運(yùn)輸?shù)囊蟆?計(jì)算在篷布頂蓋系統(tǒng)中,需要計(jì)算的主要有:動(dòng)力轉(zhuǎn)軸的動(dòng)力矩是否大于篷布支架的最大阻力矩;支撐氣彈簧的長(zhǎng)度及其彈力的確定。2.1生的作用力此動(dòng)力系統(tǒng)額定工作壓力為14MPa,油缸活塞直徑為φ63mm,鏈輪分度圓直徑為φ90mm。驅(qū)動(dòng)鏈輪產(chǎn)生的力矩:M=F×L=43619.31×90/2=1962868.95N.mm。則兩驅(qū)動(dòng)鏈輪產(chǎn)生的總力矩:M總=M×2=1962868.95×2=3925737.9N.mm考慮到系統(tǒng)的傳動(dòng)效率,取η=0.9,則在最后一根支架上產(chǎn)生的動(dòng)力矩為:M動(dòng)=M總×η=3925×737.9×0.9=3533164.11N.mm2.2支架結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖2所示,此時(shí)篷布系統(tǒng)的阻力矩最大,其中篷布總重為25kg,為了計(jì)算其在各桿件上產(chǎn)生的力矩,把其重量平均分配在各橫桿上,則為5kg,桿1、桿2與轉(zhuǎn)軸的垂直平面幾乎對(duì)稱(chēng),力矩平衡,不考慮其阻力矩,氣彈簧為桿件的系統(tǒng)的內(nèi)力,不考慮其力矩,氣彈簧重量不計(jì)。在此條件下,圖中A、B、C、D、E、F各點(diǎn)的重力及其力臂為FA=14.26kg,LA=900mm,FC=19.02kg,LC=1410mm,FE=19.28kg,LE=1430mm,FB=FD=FF=(9.77+5)kg,LB=1820mm,LD=2815mm,LF=2920mm。則篷布支架產(chǎn)生的最大阻力矩為:M最大=FA×LA+FC×LC+FE×LE+FB×(LB+LD+LF)=14.26×900+19.02×1410+19.28×1430+(9.77+5)×(1820+2815+1920)=178366.85kg·mm=1747995.13N·mm考慮到安裝公差因素及機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度低,取安全系數(shù)n=2,則阻力力矩為:M阻=n×M最大=2×1747995.13=3495990.25<M動(dòng)。說(shuō)明系統(tǒng)動(dòng)力足夠,能夠滿(mǎn)足篷布系統(tǒng)的正常運(yùn)行。2.3系統(tǒng)的強(qiáng)度和效率經(jīng)畫(huà)圖測(cè)算,氣彈簧的長(zhǎng)度為725mm,其中包括伸縮長(zhǎng)度150mm,為了保證篷布頂蓋動(dòng)作的平穩(wěn),在關(guān)閉時(shí)氣彈簧按照1、2、3、4、5的順序收縮,篷布頂蓋在開(kāi)啟時(shí)氣彈簧按照相反的順序伸展?，F(xiàn)計(jì)算氣彈簧5的阻力矩:M5=FA×LA+FC×LC+FB×(LB+LD)=14.26×900+19.02×1410+(9.77+5)×(1820+2815)=108111.15kg·mm。設(shè)氣彈簧5的最小彈力為F5最小,系統(tǒng)的效率為η1=0.9,彈力力臂為L(zhǎng)5=940mm。則由2×F5最小×L5×η1=M5得:F5最小=M5/(2×L5×η1)=108111.15/(2×940×0.9)=63.9kg。取氣彈簧5的彈力為F5=65kg。同理,其它的氣彈簧彈力為F1=20kg,F2=20kg,