自卸車前推連桿組合式舉升機構設計

石存秀，危　淼，周　瑞

（1.湖北工業職業技術學院　機電工程系；2.十堰瑞恒汽車裝備有限公司，湖北十堰442000）

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自卸車前推連桿組合式舉升機構設計

石存秀1，危淼1，周瑞2

（1.湖北工業職業技術學院機電工程系；2.十堰瑞恒汽車裝備有限公司，湖北十堰442000）

摘要：文章通過建立舉升機構的力學模型，介紹了自卸車前推連桿組合式舉升機構關鍵幾何尺寸的設計原則和計算方法，以及液壓系統主要元件性能參數計算。

關鍵詞：自卸汽車；舉升機構；設計計算

舉升機構是自卸汽車改裝結構中的核心機構，它直接關系到自卸車的性能和整車布置。根據用戶的特殊要求，舉升機構有不同的結構形式和性能指標。文章主要針對國內外普遍采用的前推連桿組合式舉升機構進行力學分析，提出其關鍵幾何尺寸的設計原則和計算方法，同時也介紹了液壓系統主要元件性能參數的計算。

1　舉升機構特點及工作原理

前推連桿組合式舉升機構具有舉升平順，液壓缸活塞的工作行程短、機構布置靈活等優點，同時該機構舉升力系數小、省力、液壓特性好，適用于10t～20t的重型自卸汽車。

前推連桿組合式舉升機構工作原理如圖1所示。該機構主要由舉升液壓缸EB、拉桿AD和三角臂ABC構成。點O是車廂與車架副梁的鉸接點。工作時液壓缸進油，使活塞桿伸出，三角臂ABC和拉桿AD隨之轉動并升高，舉升車廂，使其繞點O傾翻。貨物卸完后，車廂靠自重復位。舉升機構在初始位置所占據的空間越小越好，以保證機構緊湊，各構件不發生運動干涉，可協調運轉。

圖1前推連桿組合式舉升機構工作原理圖

2　前推連桿組合式舉升機構關鍵幾何尺寸設計原則及計算方法

2.1舉升角的選取

確定車廂最大舉升角的依據是傾斜貨物的安息角。常見貨物的安息角在27°～50°之間［1］，為了保證把車廂內的貨物卸干凈，設計車廂最大舉升角＞安息角，選取θmax=51°。

2.2車廂與車架副梁鉸支座O的確定

車廂后支座鉸接點O的位置應盡量靠近車廂副梁和車架副梁的尾部，根據實際空間和結構確定O點作為舉升機構連桿運動的坐標原點［2］。X軸平行于車架副梁的上平面，指向汽車前方。

2.3三角臂ABC與車廂前支座C的確定

車廂傾斜的原始動力依靠C點將液壓缸推力通過組合連桿傳來的，C點布置不宜過于靠前，否則在一定傾角內會增加液壓缸行程。

Xc可按經驗公式Xc=RL/θmax計算［3］；

Yc應盡量靠近車廂底面，充分利用車廂底部空間減少液壓缸支座沉入車架副梁中的深度。

式中：L為液壓缸最大工作行程；

R為經驗系數，可根據L尺寸進行選取。

2.4液壓缸與車架副梁鉸支座E的確定

鉸支座E的位置通常要考慮液壓缸的自由長度、行程、車架間的空間等，為了減少液壓缸的工作壓力，使液壓缸必須具有一定數值的傾斜角，因此E點的X軸坐標XE可按經驗公式進行計算［3］。

XE=Xc-0.5L0-0.2L+400

YE則由結構允許的最小值確定。

式中：L0為液壓缸自由長度。

2.5三角臂B點的確定

B點為液壓缸的上支點，車廂放平時，B點要盡量靠近車廂底板，要充分利用上部空間，從而減少液壓缸下支點E沉入車架副梁中的深度，同時還要考慮不產生干涉，從而確定B點。如果出現B點至車廂底板距離小于C點至車廂底板距離的情況，則應增大BC線與X軸平行線夾角的大小，重新計算B點的坐標值。

EB即為液壓缸中心線在舉升角θ=0°的位置。

2.6拉桿與三角臂鉸接點A的確定

以C0為圓心，C0B0為半徑畫弧，再以E點為圓心，以液壓缸自由長度與最大有效工作行程為半徑畫弧，兩弧交于B0點，作∠EB0A0=6°（經驗值取6°～8°）。以B0為頂點，作∠C0B0A0=∠CBA，根據結構允許尺寸，選取AB桿的長度從而確定A點。

2.7拉桿與車架副梁鉸接點D的確定

YD為結構允許的拉桿AD與車架副梁鉸接點D的最高位置，一般要求YD＞0。

作AA0的垂直平分線交Y=YD線于D點，調整D點位置使DA桿的長度為整數。

用作圖法初選出各鉸接點的位置后，需要對不同舉升角θ作運動軌跡校核。

3　液壓系統主要元件的性能參數計算

3.1舉升液壓缸的性能參數計算

舉升液壓缸活塞直徑d（單位m）

液壓缸最大工作行程L=Smax-S0

式中：Fmax—最大舉升力；

p—液壓系統最高工作壓力；

η—液壓系統效率，通常取0.8；

Smax—舉升角θ=θmax時液壓缸兩鉸接點的距離（m）；

S0—舉升角θ=0°時液壓缸兩鉸接點的距離（m）。

根據d、L及液壓系統最高工作壓力p選取合適的液壓缸。

3.2液壓泵性能參數計算

式中：t—舉升工作時間（s）；

ηv—液壓系統容積效率,ηv取0.8～0.85。

液壓泵排量q（ml/r）q=60Q/n0

式中：n0—液壓泵額定轉速（r/min）。

根據q、n0和液壓系統最高工作壓力p選取合適的液壓泵。

4　結論

通過此種設計計算方法試制的自卸車舉升機構已通過各項性能檢測，能滿足實際工作需要，筆者認為可推廣作為快速設計自卸車前推連桿組合式舉升機構的設計方法，同時可以為自卸車舉升機構設計提供必要的參考價值。

［參考文獻］

［1］馮晉祥.專用汽車［M］.北京：機械工業出版社，2008:112.

［2］蔣宏宇.自卸車舉升機構的設計與分析［J］.信息技術，2013(1):139

［3］卞學良.專用汽車結構與設計［M］.北京：機械工業出版社，2008:96-118.

中圖分類號：U469.4

文獻標識碼：

文章編號：2095-8153（2016）03-0111-02

收稿日期：2016-04-13

作者簡介：石存秀（1981-），女，湖北工業職業技術學院機電工程系助教；危淼（1984-），男，湖北工業職業技術學院機電工程系教師；周瑞（1985-），男，十堰瑞恒汽車裝備有限公司助理工程師。

Design for Forward Lever-fabrication Lifting Mechanism of Dump Tuck

SHI Cun-xiu1，WEI Miao1，ZHOU Rui2
（1.Dept.of Mechanical Engineering,Hubei Industrial Polytechnic；2.Shiyan Ruiheng Automotive Equpment Co.，Ltd，Shiyan 442000，China）

Abstract:Based on a mechanics model of lifting mechanism,the paper introduces the design principle，computing method of forward lever-fabrication lifting mechanism key geometry for dump truck，and performance parameter calculation of main components in the hydraulic system.

Key words:dump truck；lifting mechanism；design calculation