大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置的研制及應(yīng)用

摘 要：文章介紹了大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置的結(jié)構(gòu)功能及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分析其結(jié)構(gòu)、尺寸及荷載情況，并運(yùn)用有限元分析軟件MIDAS進(jìn)行有限元分析，驗(yàn)證其強(qiáng)度和剛度符合相關(guān)要求并具有一定的安全系數(shù)。最后簡(jiǎn)介了該裝置的實(shí)際應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：卸車(chē)裝置；有限元；散狀物料

引言

我國(guó)正處于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、走新型工業(yè)化道路、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境保護(hù)型社會(huì)的重要時(shí)期。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速、穩(wěn)定發(fā)展，為面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，包括第二與第三產(chǎn)業(yè)提供所需大量物料搬運(yùn)裝備的物料搬運(yùn)機(jī)械制造業(yè)，提供了最好的發(fā)展機(jī)遇。

隨著各行業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的出現(xiàn)，高成本低效率的人力卸車(chē)已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研：粗略估計(jì)人工卸料成本5～10元/噸，而本項(xiàng)目研制的大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置（見(jiàn)圖1）僅為1元/噸。該卸車(chē)裝置實(shí)現(xiàn)了卸車(chē)自動(dòng)化，使貨物安全快速卸載，大量減少勞動(dòng)力，提高企業(yè)效益。該卸車(chē)裝置適用于港口、各類(lèi)倉(cāng)庫(kù)、加工廠(chǎng)對(duì)散狀物料的自動(dòng)卸載；廣泛適用于糧食、化工、冶金、礦山、工程建設(shè)及一切有散狀物料接收作業(yè)的場(chǎng)所。

文章以100噸散料汽車(chē)卸車(chē)裝置為例，淺談一下其結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況。

1 卸車(chē)裝置的結(jié)構(gòu)功能和工況分析

1.1 結(jié)構(gòu)功能分析

100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置由翻轉(zhuǎn)架、固定架、導(dǎo)向坡以及液壓系統(tǒng)組成（見(jiàn)圖2）。

100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置設(shè)計(jì)主要技術(shù)性能：

翻轉(zhuǎn)角度 0～45°

翻轉(zhuǎn)速度 100/min

起重量 100t

裝置長(zhǎng)度18m，不含導(dǎo)向坡

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

卸車(chē)裝置兩側(cè)采用特制的雙支撐結(jié)構(gòu)，PLC系統(tǒng)控制油缸同步，保證轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。

翻轉(zhuǎn)架配有擋輪器，適合于不同后懸長(zhǎng)度的汽車(chē)使用。

卸車(chē)裝置在水平位置和各個(gè)使用角度下，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

液壓系統(tǒng)配有液壓鎖以便在斷電或液壓管破裂的情況下，液壓缸能自鎖，此自鎖機(jī)構(gòu)可以通過(guò)手動(dòng)解鎖。

1.2 載荷工況分析

在卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，需要計(jì)算的控制工況包括：

貨車(chē)滿(mǎn)載靜置于卸車(chē)裝置上，假設(shè)啟動(dòng)時(shí)兩側(cè)液壓缸不同步：一側(cè)液壓缸已達(dá)到750kN頂升力（油缸與地面初始角度為65°），而另一側(cè)未能起動(dòng)。

貨車(chē)滿(mǎn)載靜置于卸車(chē)裝置上且翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到30°。

貨車(chē)空載靜置于卸車(chē)裝置上且翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到45°。

2 卸車(chē)裝置的有限元分析

2.1 有限元模型的建立

文章采用有限元分析軟件MADIS進(jìn)行力學(xué)建模分析，圖3為100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置計(jì)算模型。模型中液壓缸未示出，直接在液壓缸施力點(diǎn)設(shè)置載荷或邊界條件，不影響最后結(jié)果。汽車(chē)荷載根據(jù)車(chē)輛軸重在模型上進(jìn)行布置。

2.2 計(jì)算分析

2.2.1 工況一

工況一：貨車(chē)滿(mǎn)載、卸車(chē)裝置啟動(dòng)，油缸不同步。計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖4、圖5所示。

計(jì)算得到100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置在工況一的最大位移發(fā)生在遠(yuǎn)離鉸軸的端部，為47.509mm。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架底部一橫梁上，為219MPa。

219MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/219=1.42，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)的取用要求[1]。

2.2.2 工況二

工況二：貨車(chē)滿(mǎn)載、卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到300。計(jì)算時(shí)按貨車(chē)荷載100t（實(shí)際在傾斜過(guò)程中，貨車(chē)載荷隨著角度的增大而減小），則此時(shí)計(jì)算結(jié)果比實(shí)際結(jié)果大，偏于安全。計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖6、圖7所示。

計(jì)算得到貨車(chē)滿(mǎn)載時(shí)翻轉(zhuǎn)30°的最大位移為5.59mm。按簡(jiǎn)支梁撓度限制要求[2]：

計(jì)算滿(mǎn)足簡(jiǎn)支梁變形要求。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為148.5MPa。

148.5MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/148.5=2.09，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)取用要求。

2.2.3 工況三

工況三：貨車(chē)空載、卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到45度。按貨車(chē)空載重量30t計(jì)算，計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖8、圖9所示。

計(jì)算得到貨車(chē)空載卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)45°的最大位移為1.522mm。按簡(jiǎn)支梁撓度限制要求：

計(jì)算滿(mǎn)足簡(jiǎn)支梁變形要求。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為90.7MPa。

90.7MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/90.7=3.42，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)取用要求。

2.3 結(jié)論

綜合以上分析結(jié)果，工況1：貨車(chē)滿(mǎn)載卸車(chē)裝置開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)（液壓缸不同步）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大位移和最大應(yīng)力，分別為47.509mm和219MPa。但由于此時(shí)的狀態(tài)是由于兩側(cè)液壓缸頂升不同步引起的，并非卸車(chē)裝置的正常使用狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)若出現(xiàn)這種情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)頂升控制系統(tǒng)進(jìn)行檢修。因此，此時(shí)位移偏大只是暫時(shí)性的，而應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，不致造成結(jié)構(gòu)的破壞，滿(mǎn)足使用要求。其它工況下，卸車(chē)裝置均滿(mǎn)足使用要求。

3 汽車(chē)卸車(chē)裝置的應(yīng)用

大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)（專(zhuān)利號(hào)ZL 201330350350.7），能實(shí)現(xiàn)安全快速卸貨，大量降低人工成本，提高企業(yè)效益。在張家口，美國(guó)辛普勞公司應(yīng)用40t級(jí)卸車(chē)裝置4臺(tái)，年收15萬(wàn)噸土豆；在內(nèi)蒙古，太美公司應(yīng)用40t級(jí)卸車(chē)裝置1臺(tái)，年收5萬(wàn)噸土豆；在哈爾濱，加拿大麥肯公司應(yīng)用100t級(jí)卸車(chē)裝置2臺(tái)，年收20萬(wàn)噸土豆。該卸車(chē)裝置相對(duì)國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性好、安全系數(shù)高，能給客戶(hù)節(jié)省投資、提高效益，應(yīng)用前景好。

參考文獻(xiàn)

[1]宋子康，蔡文安.材料力學(xué)2版[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998.

[2]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：章遠(yuǎn)方，男，2006年6月畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)，機(jī)械制造及其自動(dòng)化，工程師，鐵五院機(jī)械公司設(shè)計(jì)部主任，研究方向：機(jī)械。endprint

摘 要：文章介紹了大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置的結(jié)構(gòu)功能及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分析其結(jié)構(gòu)、尺寸及荷載情況，并運(yùn)用有限元分析軟件MIDAS進(jìn)行有限元分析，驗(yàn)證其強(qiáng)度和剛度符合相關(guān)要求并具有一定的安全系數(shù)。最后簡(jiǎn)介了該裝置的實(shí)際應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：卸車(chē)裝置；有限元；散狀物料

引言

我國(guó)正處于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、走新型工業(yè)化道路、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境保護(hù)型社會(huì)的重要時(shí)期。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速、穩(wěn)定發(fā)展，為面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，包括第二與第三產(chǎn)業(yè)提供所需大量物料搬運(yùn)裝備的物料搬運(yùn)機(jī)械制造業(yè)，提供了最好的發(fā)展機(jī)遇。

隨著各行業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的出現(xiàn)，高成本低效率的人力卸車(chē)已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研：粗略估計(jì)人工卸料成本5～10元/噸，而本項(xiàng)目研制的大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置（見(jiàn)圖1）僅為1元/噸。該卸車(chē)裝置實(shí)現(xiàn)了卸車(chē)自動(dòng)化，使貨物安全快速卸載，大量減少勞動(dòng)力，提高企業(yè)效益。該卸車(chē)裝置適用于港口、各類(lèi)倉(cāng)庫(kù)、加工廠(chǎng)對(duì)散狀物料的自動(dòng)卸載；廣泛適用于糧食、化工、冶金、礦山、工程建設(shè)及一切有散狀物料接收作業(yè)的場(chǎng)所。

文章以100噸散料汽車(chē)卸車(chē)裝置為例，淺談一下其結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況。

1 卸車(chē)裝置的結(jié)構(gòu)功能和工況分析

1.1 結(jié)構(gòu)功能分析

100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置由翻轉(zhuǎn)架、固定架、導(dǎo)向坡以及液壓系統(tǒng)組成（見(jiàn)圖2）。

100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置設(shè)計(jì)主要技術(shù)性能：

翻轉(zhuǎn)角度 0～45°

翻轉(zhuǎn)速度 100/min

起重量 100t

裝置長(zhǎng)度18m，不含導(dǎo)向坡

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

卸車(chē)裝置兩側(cè)采用特制的雙支撐結(jié)構(gòu)，PLC系統(tǒng)控制油缸同步，保證轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。

翻轉(zhuǎn)架配有擋輪器，適合于不同后懸長(zhǎng)度的汽車(chē)使用。

卸車(chē)裝置在水平位置和各個(gè)使用角度下，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

液壓系統(tǒng)配有液壓鎖以便在斷電或液壓管破裂的情況下，液壓缸能自鎖，此自鎖機(jī)構(gòu)可以通過(guò)手動(dòng)解鎖。

1.2 載荷工況分析

在卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，需要計(jì)算的控制工況包括：

貨車(chē)滿(mǎn)載靜置于卸車(chē)裝置上，假設(shè)啟動(dòng)時(shí)兩側(cè)液壓缸不同步：一側(cè)液壓缸已達(dá)到750kN頂升力（油缸與地面初始角度為65°），而另一側(cè)未能起動(dòng)。

貨車(chē)滿(mǎn)載靜置于卸車(chē)裝置上且翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到30°。

貨車(chē)空載靜置于卸車(chē)裝置上且翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到45°。

2 卸車(chē)裝置的有限元分析

2.1 有限元模型的建立

文章采用有限元分析軟件MADIS進(jìn)行力學(xué)建模分析，圖3為100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置計(jì)算模型。模型中液壓缸未示出，直接在液壓缸施力點(diǎn)設(shè)置載荷或邊界條件，不影響最后結(jié)果。汽車(chē)荷載根據(jù)車(chē)輛軸重在模型上進(jìn)行布置。

2.2 計(jì)算分析

2.2.1 工況一

工況一：貨車(chē)滿(mǎn)載、卸車(chē)裝置啟動(dòng)，油缸不同步。計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖4、圖5所示。

計(jì)算得到100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置在工況一的最大位移發(fā)生在遠(yuǎn)離鉸軸的端部，為47.509mm。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架底部一橫梁上，為219MPa。

219MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/219=1.42，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)的取用要求[1]。

2.2.2 工況二

工況二：貨車(chē)滿(mǎn)載、卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到300。計(jì)算時(shí)按貨車(chē)荷載100t（實(shí)際在傾斜過(guò)程中，貨車(chē)載荷隨著角度的增大而減小），則此時(shí)計(jì)算結(jié)果比實(shí)際結(jié)果大，偏于安全。計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖6、圖7所示。

計(jì)算得到貨車(chē)滿(mǎn)載時(shí)翻轉(zhuǎn)30°的最大位移為5.59mm。按簡(jiǎn)支梁撓度限制要求[2]：

計(jì)算滿(mǎn)足簡(jiǎn)支梁變形要求。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為148.5MPa。

148.5MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/148.5=2.09，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)取用要求。

2.2.3 工況三

工況三：貨車(chē)空載、卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到45度。按貨車(chē)空載重量30t計(jì)算，計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖8、圖9所示。

計(jì)算得到貨車(chē)空載卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)45°的最大位移為1.522mm。按簡(jiǎn)支梁撓度限制要求：

計(jì)算滿(mǎn)足簡(jiǎn)支梁變形要求。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為90.7MPa。

90.7MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/90.7=3.42，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)取用要求。

2.3 結(jié)論

綜合以上分析結(jié)果，工況1：貨車(chē)滿(mǎn)載卸車(chē)裝置開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)（液壓缸不同步）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大位移和最大應(yīng)力，分別為47.509mm和219MPa。但由于此時(shí)的狀態(tài)是由于兩側(cè)液壓缸頂升不同步引起的，并非卸車(chē)裝置的正常使用狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)若出現(xiàn)這種情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)頂升控制系統(tǒng)進(jìn)行檢修。因此，此時(shí)位移偏大只是暫時(shí)性的，而應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，不致造成結(jié)構(gòu)的破壞，滿(mǎn)足使用要求。其它工況下，卸車(chē)裝置均滿(mǎn)足使用要求。

3 汽車(chē)卸車(chē)裝置的應(yīng)用

大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)（專(zhuān)利號(hào)ZL 201330350350.7），能實(shí)現(xiàn)安全快速卸貨，大量降低人工成本，提高企業(yè)效益。在張家口，美國(guó)辛普勞公司應(yīng)用40t級(jí)卸車(chē)裝置4臺(tái)，年收15萬(wàn)噸土豆；在內(nèi)蒙古，太美公司應(yīng)用40t級(jí)卸車(chē)裝置1臺(tái)，年收5萬(wàn)噸土豆；在哈爾濱，加拿大麥肯公司應(yīng)用100t級(jí)卸車(chē)裝置2臺(tái)，年收20萬(wàn)噸土豆。該卸車(chē)裝置相對(duì)國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性好、安全系數(shù)高，能給客戶(hù)節(jié)省投資、提高效益，應(yīng)用前景好。

參考文獻(xiàn)

[1]宋子康，蔡文安.材料力學(xué)2版[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998.

[2]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：章遠(yuǎn)方，男，2006年6月畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)，機(jī)械制造及其自動(dòng)化，工程師，鐵五院機(jī)械公司設(shè)計(jì)部主任，研究方向：機(jī)械。endprint

摘 要：文章介紹了大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置的結(jié)構(gòu)功能及其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。通過(guò)分析其結(jié)構(gòu)、尺寸及荷載情況，并運(yùn)用有限元分析軟件MIDAS進(jìn)行有限元分析，驗(yàn)證其強(qiáng)度和剛度符合相關(guān)要求并具有一定的安全系數(shù)。最后簡(jiǎn)介了該裝置的實(shí)際應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：卸車(chē)裝置；有限元；散狀物料

引言

我國(guó)正處于轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式、走新型工業(yè)化道路、建設(shè)資源節(jié)約型和環(huán)境保護(hù)型社會(huì)的重要時(shí)期。國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速、穩(wěn)定發(fā)展，為面向國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)，包括第二與第三產(chǎn)業(yè)提供所需大量物料搬運(yùn)裝備的物料搬運(yùn)機(jī)械制造業(yè)，提供了最好的發(fā)展機(jī)遇。

隨著各行業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的出現(xiàn)，高成本低效率的人力卸車(chē)已經(jīng)不能滿(mǎn)足生產(chǎn)的需要。通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研：粗略估計(jì)人工卸料成本5～10元/噸，而本項(xiàng)目研制的大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置（見(jiàn)圖1）僅為1元/噸。該卸車(chē)裝置實(shí)現(xiàn)了卸車(chē)自動(dòng)化，使貨物安全快速卸載，大量減少勞動(dòng)力，提高企業(yè)效益。該卸車(chē)裝置適用于港口、各類(lèi)倉(cāng)庫(kù)、加工廠(chǎng)對(duì)散狀物料的自動(dòng)卸載；廣泛適用于糧食、化工、冶金、礦山、工程建設(shè)及一切有散狀物料接收作業(yè)的場(chǎng)所。

文章以100噸散料汽車(chē)卸車(chē)裝置為例，淺談一下其結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)及應(yīng)用情況。

1 卸車(chē)裝置的結(jié)構(gòu)功能和工況分析

1.1 結(jié)構(gòu)功能分析

100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置由翻轉(zhuǎn)架、固定架、導(dǎo)向坡以及液壓系統(tǒng)組成（見(jiàn)圖2）。

100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置設(shè)計(jì)主要技術(shù)性能：

翻轉(zhuǎn)角度 0～45°

翻轉(zhuǎn)速度 100/min

起重量 100t

裝置長(zhǎng)度18m，不含導(dǎo)向坡

技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

卸車(chē)裝置兩側(cè)采用特制的雙支撐結(jié)構(gòu)，PLC系統(tǒng)控制油缸同步，保證轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。

翻轉(zhuǎn)架配有擋輪器，適合于不同后懸長(zhǎng)度的汽車(chē)使用。

卸車(chē)裝置在水平位置和各個(gè)使用角度下，具有足夠的強(qiáng)度和剛度。

液壓系統(tǒng)配有液壓鎖以便在斷電或液壓管破裂的情況下，液壓缸能自鎖，此自鎖機(jī)構(gòu)可以通過(guò)手動(dòng)解鎖。

1.2 載荷工況分析

在卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，需要計(jì)算的控制工況包括：

貨車(chē)滿(mǎn)載靜置于卸車(chē)裝置上，假設(shè)啟動(dòng)時(shí)兩側(cè)液壓缸不同步：一側(cè)液壓缸已達(dá)到750kN頂升力（油缸與地面初始角度為65°），而另一側(cè)未能起動(dòng)。

貨車(chē)滿(mǎn)載靜置于卸車(chē)裝置上且翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到30°。

貨車(chē)空載靜置于卸車(chē)裝置上且翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到45°。

2 卸車(chē)裝置的有限元分析

2.1 有限元模型的建立

文章采用有限元分析軟件MADIS進(jìn)行力學(xué)建模分析，圖3為100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置計(jì)算模型。模型中液壓缸未示出，直接在液壓缸施力點(diǎn)設(shè)置載荷或邊界條件，不影響最后結(jié)果。汽車(chē)荷載根據(jù)車(chē)輛軸重在模型上進(jìn)行布置。

2.2 計(jì)算分析

2.2.1 工況一

工況一：貨車(chē)滿(mǎn)載、卸車(chē)裝置啟動(dòng)，油缸不同步。計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖4、圖5所示。

計(jì)算得到100t散料汽車(chē)卸車(chē)裝置在工況一的最大位移發(fā)生在遠(yuǎn)離鉸軸的端部，為47.509mm。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架底部一橫梁上，為219MPa。

219MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/219=1.42，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)的取用要求[1]。

2.2.2 工況二

工況二：貨車(chē)滿(mǎn)載、卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到300。計(jì)算時(shí)按貨車(chē)荷載100t（實(shí)際在傾斜過(guò)程中，貨車(chē)載荷隨著角度的增大而減小），則此時(shí)計(jì)算結(jié)果比實(shí)際結(jié)果大，偏于安全。計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖6、圖7所示。

計(jì)算得到貨車(chē)滿(mǎn)載時(shí)翻轉(zhuǎn)30°的最大位移為5.59mm。按簡(jiǎn)支梁撓度限制要求[2]：

計(jì)算滿(mǎn)足簡(jiǎn)支梁變形要求。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為148.5MPa。

148.5MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/148.5=2.09，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)取用要求。

2.2.3 工況三

工況三：貨車(chē)空載、卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)角度根據(jù)設(shè)計(jì)要求達(dá)到45度。按貨車(chē)空載重量30t計(jì)算，計(jì)算后得到的卸車(chē)裝置位移及應(yīng)力結(jié)果，如圖8、圖9所示。

計(jì)算得到貨車(chē)空載卸車(chē)裝置翻轉(zhuǎn)45°的最大位移為1.522mm。按簡(jiǎn)支梁撓度限制要求：

計(jì)算滿(mǎn)足簡(jiǎn)支梁變形要求。

最大應(yīng)力發(fā)生在翻轉(zhuǎn)架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為90.7MPa。

90.7MPa<[σ]=310MPa，

安全系數(shù)為 n=310/90.7=3.42，滿(mǎn)足塑性材料的安全系數(shù)取用要求。

2.3 結(jié)論

綜合以上分析結(jié)果，工況1：貨車(chē)滿(mǎn)載卸車(chē)裝置開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)（液壓缸不同步）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的最大位移和最大應(yīng)力，分別為47.509mm和219MPa。但由于此時(shí)的狀態(tài)是由于兩側(cè)液壓缸頂升不同步引起的，并非卸車(chē)裝置的正常使用狀態(tài)，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)若出現(xiàn)這種情況，應(yīng)及時(shí)對(duì)頂升控制系統(tǒng)進(jìn)行檢修。因此，此時(shí)位移偏大只是暫時(shí)性的，而應(yīng)力在允許范圍內(nèi)，不致造成結(jié)構(gòu)的破壞，滿(mǎn)足使用要求。其它工況下，卸車(chē)裝置均滿(mǎn)足使用要求。

3 汽車(chē)卸車(chē)裝置的應(yīng)用

大噸位散料汽車(chē)卸車(chē)裝置擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)（專(zhuān)利號(hào)ZL 201330350350.7），能實(shí)現(xiàn)安全快速卸貨，大量降低人工成本，提高企業(yè)效益。在張家口，美國(guó)辛普勞公司應(yīng)用40t級(jí)卸車(chē)裝置4臺(tái)，年收15萬(wàn)噸土豆；在內(nèi)蒙古，太美公司應(yīng)用40t級(jí)卸車(chē)裝置1臺(tái)，年收5萬(wàn)噸土豆；在哈爾濱，加拿大麥肯公司應(yīng)用100t級(jí)卸車(chē)裝置2臺(tái)，年收20萬(wàn)噸土豆。該卸車(chē)裝置相對(duì)國(guó)外進(jìn)口設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性好、安全系數(shù)高，能給客戶(hù)節(jié)省投資、提高效益，應(yīng)用前景好。

參考文獻(xiàn)

[1]宋子康，蔡文安.材料力學(xué)2版[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1998.

[2]鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

作者簡(jiǎn)介：章遠(yuǎn)方，男，2006年6月畢業(yè)于同濟(jì)大學(xué)，機(jī)械制造及其自動(dòng)化，工程師，鐵五院機(jī)械公司設(shè)計(jì)部主任，研究方向：機(jī)械。endprint