一種經典的周轉箱蓋啟閉機構

馬知才 何興華

MA Zhi-cai et al

常熟華東汽車有限公司 江蘇常熟 215500

1 前言

隨著社會發展，各種工業廢料、散裝物料、生活垃圾的運輸量快速增加，對相應的專用運輸工具提出了更高的要求。較發達地區已對生活垃圾采用壓縮式垃圾車直接運輸或采用壓縮站將垃圾壓縮成塊后，采用專用的密封式運輸車運輸，但對建筑垃圾、工業廢料及許多中小城市中的各類垃圾還是采用傳統敞口的活動周轉箱或普通自卸車來完成，這兩種箱體的缺點是不密閉，在運輸過程中易出現跑、冒、滴、漏現象，造成二次污染。因此，如何提高散裝物料的運輸效率，減少運輸車輛二次污染問題尤為重要。

自卸車目前采用加蓋的方式解決敞口問題，其蓋的種類多種多樣，可以是前后翻、左右翻或前后移動等，技術較為成熟。擺臂式運輸車采用周轉箱的運輸方式，目前國內外市場采用的也是在周轉箱上加蓋的結構，但周轉箱加蓋后貨物的裝卸極為不便，為此，本文介紹一種經典的擺臂式運輸車周轉箱的箱蓋啟閉機構，具有方便、密封、安全、環保的特點。

2 機構的技術方案與關鍵技術

若要保證擺臂式運輸車周轉箱的高效裝卸，僅簡單地在箱子上加蓋是不可行的，因為簡單加蓋后采用抓斗這類高效設備裝貨時會相當不便。設計時，既要避免周轉箱在上車、卸車及運輸過程中出現貨物抖落、飛灑，又要保證卸貨方便，箱蓋的啟閉要做到不受其它物體干擾影響，能夠保障箱蓋與活動箱之間協調關系。因此，設計了一種能夠圍繞中間軸轉動的，又能隨周轉箱一起上下運動的箱蓋啟閉機構。

圖1中，箱蓋設計為背部相連的一對翼開型式，該對箱蓋猶如兩瓣相連著的大小一致的蚌殼，包括下橫梁、上回轉軸、箱蓋提升裝置、箱蓋翻轉裝置、擺臂、鏈座、定位導向裝置等。

下橫梁為箱蓋與箱蓋翻轉裝置的連接中樞，下橫梁整體構成為龍門架形狀，通過設在下橫梁兩端的軸承座使箱蓋與下橫梁連接，并通過安裝在下橫梁中部的箱蓋翻轉裝置，實施對箱蓋的翻轉并打開。蓋的模擬結構如圖2所示。

上回轉軸為實施箱蓋提升與下降的支點，上回轉軸與擺臂連接且與下橫梁平行，經定位導向裝置的作用，將兩部件相對位置固定。在上回轉軸的兩端設有安裝在軸承座上的一對箱蓋提升裝置，通過箱蓋提升缸的作用，直接對下橫梁進行提升和下降，實現對箱蓋的提升與下降。該結構在車輛上周轉箱與蓋結合的結構圖如圖3所示。

上回轉軸與擺臂連接，保證周轉箱蓋與周轉箱的相對位置不變。上回轉軸的兩端伸展到裝有軸承的上回轉軸孔中，并伸出上回轉軸孔一段距離與擺臂聯接，隨著擺臂的回轉，上回轉軸帶動箱蓋上部機構一起回轉。周轉箱運動的結構如圖4所示。

在軸承座與擺臂之間的上回轉軸上安裝鏈條座，并配置一對長度固定的鏈條，鏈條的另一端掛或鉤住在周轉箱側部的一對鏈條掛腳上，鏈條座通過鏈條使周轉箱與擺臂式運輸車之間構成有機連接；鏈條的擺動中心與箱蓋的擺動中心是重合的，只需將箱蓋翻轉裝置的控制液壓管路沿擺臂布置，即可保證箱蓋擺動與鏈條擺動同步。設計完整的模擬圖如圖5所示。

3 機構啟閉的原理與使用

3.1 周轉箱的平移卸貨

周轉箱平移卸貨時，通過擺臂式運輸車的液壓泵操作驅動車架后部中央的掛鉤動力缸，使掛鉤與周轉箱分離，此時無需操作箱蓋提升缸，保證箱蓋及箱蓋提升裝置、箱蓋翻轉裝置等能夠通過軸承座繞上回轉軸自由轉動即可。

操作車廂尾部的一對支承，微微頂起車輪，使車輛輪胎在整個裝卸過程中不受力。操縱擺臂缸，使擺臂繞自身的轉軸轉動，由于此時掛鉤已與周轉箱分離，缸座與鏈條座是可自由轉動的，因此在吊運周轉箱的過程中，箱蓋與周轉箱的回轉角度是同步的，即箱蓋與周轉箱呈自由狀態，它們的相對位置是固定不變的，既保證了在吊運過程中箱蓋與周轉箱之間不會發生互相干涉，又保證了箱蓋始終蓋置在周轉箱的箱口上，所以，周轉箱開始由車上向地面平移時，箱蓋始終伴隨于周轉箱，實現了箱蓋與周轉箱自車上吊同步移至地面上。在擺臂油缸作用下二者同步的關系如圖6所示。

當將周轉箱吊移至地面上后，只需將吊裝鏈條從活動箱的鏈條掛腳解下，操作擺臂缸，箱蓋及吊裝鏈條等可適當提升，收起支承后，驅動車輛離開即完成了周轉箱從車輛上的平移卸貨。

3.2 周轉箱的平移裝載

周轉箱平移裝載時，先驅車開往需要吊裝的地點，此時無論車輛處于平移卸貨之后還是處在正常的庫存狀態下，只需保持箱蓋為自由狀態并能夠與擺臂同步擺動，適度操作擺臂缸，即可將箱蓋扣在另一個周轉箱的箱口上，再將鏈條扣置到周轉箱的鏈條掛腳上，按前述相反的操作程序就可將周轉箱從地坪水平地吊往車輛上。在整個吊裝過程中，一對箱蓋與周轉箱自始至終地蓋置在周轉箱的箱口部位，不會出現抖落、拋灑。周轉箱的平移裝載如圖7所示。

3.3 周轉箱的翻轉卸貨

將裝有貨物的車輛開到目的地后，驅動液壓泵提供整個系統動力，操作驅動車架后部中央的掛鉤動力缸，使掛鉤鉤住周轉箱后部掛鉤軸，操作箱蓋提升缸，使箱蓋提升，通過定位導向裝置將箱蓋與上回轉軸鎖止，保證箱蓋隨上回轉軸回轉。操作箱蓋翻轉缸，使活塞桿向缸體內回縮，打開箱蓋，展開至最大限度。周轉箱的翻轉示意如圖8所示。

同樣，操作車廂尾部的一對支承，微微頂起車輪。操作擺臂，使擺臂圍繞自身的轉軸轉動，由于之前掛鉤已鉤住了周轉箱的掛鉤軸，因此當擺臂作向后回轉動作時，驅動周轉箱翻轉，將貨物傾卸。在此過程中，由于箱蓋已受到上回轉軸的限定，所以在傾斜過程中，箱蓋與上回轉軸的回轉角度相同，即箱蓋與周轉箱的相對位置也是固定不變的，從而既保證了在卸貨過程中箱蓋不會與周轉箱發生干涉，又保證了箱蓋的合理開啟，且開啟時無需考慮空間障礙因素。卸貨后，將周轉箱回復到原來位置的操作程序與前述相反。用該方式卸貨時貨物主要從周轉箱的下部卸出，可有效避免對活動箱蓋的沖擊。周轉箱的卸貨示意如圖9所示。

4 對比分析與特點

擺臂式運輸車的裝卸過程是類同的，但能具備與周轉箱一起裝卸的、具有活動功能的周轉箱蓋是首次介紹。

原活動箱上并未設置箱蓋(習慣稱為吊斗蓋)，當裝滿貨物無箱蓋的周轉箱被吊置于車上的過程及整個運輸過程中，會造成各類二次污染。

圖10所示為常見的與周轉箱相配的活動箱蓋啟閉機構示意圖，它是在車輛的前端箱壁上加裝一只由連桿動力缸推動的連桿機構，再由連桿機構推動箱蓋，實現箱蓋的開啟和關閉。這種結構對防止貨物在運輸途中出現拋灑有良好的作用。但是存在以下缺陷：一是箱蓋自身表現為懸梁的結構形式，整個箱蓋僅靠鉸鏈與車架箱壁鉸接，而啟閉機構的連桿跨度大，受側向力后容易失穩而引發意外；其次，箱蓋的啟閉必須有足夠的空間高度保障，因為在實際的啟閉情況下，車輛往往會受到驅車地的其他物體阻礙而難以使箱蓋啟閉。三是如果周轉箱內已裝滿貨物，在打開箱蓋后，因箱蓋過早地與周轉箱分離，在卸貨時箱內貨物易抖落、飛灑。且在裝貨過程中，因箱蓋并不對周轉箱箱口產生管束，同樣存在貨物的抖漏，會造成二次污染。

另外，在周轉箱上直接加蓋，由于需要人工翻蓋，且蓋子翻在箱的頂部，對采用高效裝卸裝備進行作業十分不便。圖11為目前國外較為普通的一種帶蓋的周轉箱。

本文介紹的周轉箱蓋開啟時的高度未超過車輛的總高度，因而啟閉箱蓋所需的空間幾乎可以忽略不計，不會受外界物體之影響。箱蓋的分體設計使得箱蓋的剛度足夠，只需充分考慮與箱的配合，即可適合各種規格的活動箱。工作時，箱蓋與擺臂同時動作，動作過程不會失穩。箱蓋啟閉時箱蓋始終與周轉箱保持同步，提高了裝卸效率。

采用本文介紹的技術研發的一款重型周轉箱蓋如圖12所示，實踐證明此種箱蓋性能優越，能夠滿足設計要求。

5 結語

本文所介紹活動箱蓋啟閉機構突破了常規的設計理念，為擺臂式運輸車運送周轉箱提供了一種可靠、安全、環保的箱蓋技術。本箱蓋機構的啟閉不會受到其他物體干擾影響，能保證箱蓋與周轉箱之間同步，避免了裝、卸車過程中貨物的抖落、飛灑，具有較大的應用推廣價值。