自卸汽車頂蓋密閉形式介紹和比較

朱愛平 王旭

駐馬店中集華駿車輛有限公司 河南駐馬店 463000

自卸汽車頂蓋密閉形式介紹和比較

朱愛平 王旭

駐馬店中集華駿車輛有限公司 河南駐馬店 463000

介紹了自卸車密閉式頂蓋機構及其系統構成，并對市場上常見的自卸車頂蓋從驅動形式和頂蓋材質兩大方面進行分類和分析，據此對自卸車密閉式頂蓋機構的諸多特性進行總結對比，旨在為自卸車頂蓋密閉系統的設計者和用戶提供更多的結構認識和選購參考。

自卸車 頂蓋機構 驅動形式 頂蓋材質

1 前言

常規工程自卸車大多無密閉措施或者密閉不嚴，沿途漏落的貨物不僅嚴重威脅著路人的安全，更對城市環境產生二次污染。近年來，國家對大氣霧霾問題引起了高度重視，各地政府部門相繼出臺規定，特別要求從事城市渣土，垃圾等運輸的自卸汽車必須安裝符合一定要求的密閉頂蓋；各地車輛改裝及配套零部件生產廠為此紛紛推出各種形式的自卸汽車密閉頂蓋。本文就目前市場上常見的幾種頂蓋密閉形式進行對比分析，旨在為自卸車頂蓋密閉系統的設計者和用戶提供更多的選型參考。

2 自卸車頂蓋系統的結構

2.1 自卸車頂蓋系統簡介

自卸車頂蓋密閉系統是指在運輸中易揚塵、漏撒物料的車輛上加裝的一種貨箱密封系統；該系統主要由頂蓋和控制系統組成，頂蓋通過控制系統實現打開和關閉，使貨物在運輸中處于密閉的空間內，防止貨物的漏撒。

2.2 自卸車頂蓋的單元組成

自卸車的頂蓋密閉系統由頂蓋單元、操控單元、管路附件等組成，常規的頂蓋單元主要由蓋板（或篷布）、側板、擺臂等組成，操控單元由油缸、電機、驅動裝置、控制器、液壓閥、電磁閥、遙控器等組成[1]，管路附件主要指連接頂蓋單元和操控單元的各種管路、線路等。目前自卸車頂蓋密閉系統的驅動形式有手動、液壓及電機驅動三種。

3 自卸車頂蓋驅動形式

3.1 手動驅動

手動驅動是指依靠人力進行頂蓋啟閉的形式，如圖1、2所示。圖1為完全依靠人力進行苫布捆綁，效率低、密閉性差，目前在國內已基本淘汰。圖2為手動搖動頂蓋手柄實現頂蓋啟閉，效率較低，使用的也不多。

3.2 液壓驅動

液壓驅動機構多用于硬質頂蓋，由自卸車取力器驅動油泵，經三位四通電磁閥換向和單向節流閥調節來控制液壓缸帶動鏈條齒輪副轉動，進而驅動主、隨動臂以及固定在兩者之上的蓋板圍繞貨箱邊板轉動，以實現頂蓋啟閉的形式；液壓驅動機構的難點在于焊接在蓋板上的隨動臂固定點的確定及液壓管路的調試，確保貨箱兩側蓋板啟閉的同步。液壓驅動機構按液壓油缸數量的不同可細分為單油缸式、雙油缸式和四油缸式，并以雙油缸式和四油缸式最為常見；其油缸和鏈條齒輪副通常布置在貨箱前板上,如圖3、4所示。

3.3 電機驅動

電機驅動多用于軟質頂蓋，由車載電瓶帶動電機轉動，以纏繞在電機輪上的鋼絲繩傳遞動力，帶動布置于貨箱上方或兩側的滑車機構運動，以使篷布伸展、回縮來實現頂蓋啟閉。電機驅動機構的難點在于計算頂蓋自重及其運行啟閉的阻力，進而確定所需電機的功率型號。電機布置形式如圖5、6所示。

4 頂蓋材質

蓋板材質不僅決定著整個頂蓋的自重，而且直接影響著整個密閉系統的使用壽命；按照蓋板的材質不同，可分為硬質頂蓋和軟質頂蓋兩種。

4.1 硬質頂蓋

硬質頂蓋主要是指頂板用鋼板或鋁板焊接或鉚接而成的結構。這類結構制作方便、抗砸耐用，但自重大、成本高；依據頂蓋啟閉方式的不同，分為側開式和前開式兩種。

4.1.1 側開式頂蓋

側開式頂蓋是指蓋板朝著貨箱兩側開啟的形式；根據蓋板數量的不同，可細分為單側開和雙側開兩種形式。

單側開結構如圖7所示，是指在貨箱邊板兩端安裝兩個氣缸，氣缸的另一端與固定在箱頂的蓋板中部相鉸接，拉動蓋板上的把手驅動氣缸伸縮以使其圍繞箱頂轉動來實現蓋板的啟閉。雙側開結構如圖8所示，是指在貨箱上部對稱加裝兩個蓋板，蓋板中部與固定在貨箱上邊梁兩端的主動臂通過銷軸鉸接，蓋板另一端與固定在貨箱邊板外側的隨動臂通過銷軸鉸接；以液壓泵驅動安裝在貨箱前板上的液壓缸帶動鏈條齒輪軸使主動臂作270°往返轉動，進而帶動頂蓋和隨動臂繞貨箱邊板轉動以實現頂蓋的啟閉。單側開式頂蓋的密封性尚可，但蓋板不能完全開啟，多用于小型環衛垃圾中轉自卸車；雙側開式頂蓋多用于工程運輸自卸車，完全開啟時蓋板緊貼貨箱邊板外側，不影響裝載和卸貨；完全閉合時能防止貨物漏撒，但蓋板與貨箱上邊梁的縫隙不能完全消除，故貨源為大塊物料時密閉尚可，當貨源為粉粒狀物料時密封性能便有所減弱。

4.1.2 前開式頂蓋

前開式頂蓋是指利用四桿機構[2]的原理使頂蓋向貨箱前側開啟的形式；根據蓋板結構的不同，可細分為整體前開式和折疊前開式。

整體前開式如圖9所示，是經自卸車取力器帶動雙聯泵驅動固定于貨箱兩側的液壓缸伸縮，以使固定在貨箱兩側的擺臂和鉸接在其上的蓋板運動來實現頂蓋的啟閉。折疊前開式如圖10所示，是指自卸車取力器帶動雙聯泵驅動固定于貨箱蓋板上的液壓缸伸縮，以使固定在貨箱上邊梁上的擺臂和鉸接其上的蓋板來實現頂蓋啟閉。兩者蓋板均具有強度高、抗耐砸、壽命長的特點，但密閉性一般且自重較大，蓋板開啟時整車質心隨之抬高并前移，安全不足且稍顯笨重；此外，蓋板啟閉所需力臂均較大，油缸行程及缸徑也都比較大，故整個驅動機構的布置及液壓管路的排布比較麻煩；加之這兩種機構所用液壓管件、接頭較多，易因油液滲漏而導致頂蓋啟閉失效；目前已基本被軟質頂蓋所取代，在市場上較為少見。

4.2 軟質頂蓋

軟質頂蓋主要是指頂板采用耐磨損、耐撕裂的PVC材質布料[3]沿軌道通過折疊或卷起達到頂蓋啟閉的形式，布置相對復雜，滑車組對、軌道安裝、篷布鋪蓋以及整個頂蓋系統運行調試均較為耗時；但這類頂蓋具有自重輕，操作方便的優點，是目前新型渣土自卸車普遍采用的結構。根據篷布展、卷方式的不同，可分為滾卷式和折疊式兩類。

4.2.1 篷布滾卷式頂蓋

篷布滾卷式頂蓋運行原理為：貨箱前板上方布置有電機和滾筒，貨箱后端兩側布置有滑輪，鋼絲繩纏繞在電機和滑輪上，篷桿兩端布置在貨箱上邊梁內的軌道上且與鋼絲繩相連，篷布的一端滾卷在滾筒上，另一端固定在篷桿上；以車載電瓶作為動力驅動電機轉動，經齒輪副和鋼絲繩傳遞動力，帶動滾筒和滑輪轉動，進而驅動篷布隨之伸卷以實現對貨箱的密封啟閉,如圖11所示。篷布滾卷式結構箱內貨物受篷布和上邊梁的雙重遮擋，密封性好，但篷布也會因上幫不耐砸、變形而導致運行失效；電機、滾筒及齒輪副占用貨箱前端很大空間，不易布置；此外，滾卷式運動對篷布的扯拉力較大，易對篷布造成損壞；而受軌道和篷桿的限制，箱內貨物不易過高，否則篷布運行受阻無法順利啟閉。

4.2.2 篷布折疊式頂蓋

篷布折疊式頂蓋的運行原理為：貨箱前板和兩邊板后端分別布置有電機和滑輪，鋼絲繩纏繞在電機和滑輪上形成閉合回路；最后一根篷桿與鋼絲繩固定，其余篷桿可隨滑車機構在鋼絲繩上滑行；篷布前端固定在貨箱前板上，另一端固定在最后一根篷桿上，中間等距固定在其余篷桿上；以車載電瓶作為動力驅動電機轉動并以鋼絲繩傳遞動力，帶動滑車和篷桿前后運動完成篷布的折疊和展平，實現貨箱的密封啟閉，如圖12所示。篷布折疊式結構作為滾卷式結構的改良，解決了篷布運行受制于上邊梁變形及裝載高度受限的問題；折疊式運動使篷布得以柔性收合，不易損壞；但篷布兩端位于貨箱上邊梁外側，當貨源為粉粒物料時易從上幫兩側溢漏，密封性能有所減弱。

5 篷布傳動機構和運行軌道

5.1 篷布傳動機構

軟質頂蓋結構篷布的傳動載體有鋼絲繩和鏈條兩大類。

5.1.1 鋼絲繩傳動機構

鋼絲繩傳動機構是指依靠鋼絲繩傳遞布置在貨箱前板上的電機動力，拉動布置在貨箱邊板上的滑車總成和固定在其上的篷布折疊、伸展，以實現貨箱密封的方式（如圖13）。

5.1.2 鏈條動傳機構

鏈條傳動機構是指依靠鏈條傳遞布置在貨箱前板上的電機動力，拉動布置在貨箱邊板上的滑車總成運動和固定在其上的的篷布折疊、伸展，以實現貨箱密封的方式（如圖14）。

兩種傳動機構都具有結構簡單、制作方便的優點。鋼絲繩傳動機構運行相對平穩，但鋼絲繩易拉長下垂造成篷布中部下墜、易與滑輪打滑降低傳動效率，故該機構需定期對鋼絲繩預緊。鏈條傳動機構雖不存在打滑現象，但傳動過硬運行不穩，阻力大時易拉斷鏈條；因其多了鏈條齒輪副，成本相對較高，維修難度也較大。

5.2 篷布運行軌道

軟質頂蓋結構的軌道常見的有鋼絲繩軌道、合金鋼軌道、鋼制軌道三大類。

5.2.1 鋼絲繩軌道

鋼絲繩軌道如圖15所示，是指以鋼絲繩作為軌道供帶有滑輪和篷桿的滑車單元運行其直徑一般為φ18。

5.2.2 合金鋼軌道

合金鋼軌道如圖16所示，是指以合金鋼作為軌道供帶有滑輪和篷桿的滑車單元運行，常用型材為軌道鋼。

5.2.3 鋼制軌道

鋼制軌道如圖17所示，是指以表面光滑的特制圓鋼作為軌道供帶有滑套和篷桿的滑車單元運行，其材質一般為40號鋼。

三種軌道均具有阻力小、平滑順暢的特點。其中鋼絲軌道剛性不足，中部易下垂；合金鋼軌道自重大，成本高；特制圓鋼軌道需定期潤滑，使用及維護不便。前兩種軌道結構以前存在滑車易損壞、軸承失效等問題，近年來經過不斷的改進，已成為綜合性能最好、最常見的篷布軌道。

6 各類頂蓋形式的特點對比

自卸車頂蓋密閉系統種類繁多，各自均有其優勢和缺點，以下結合日常售后反饋信息，分別從生產制作難度、環保密封性、操作方便性及適用貨源等特性方面對上述各類頂蓋系統進行總結、對比（如表1）。

表1 各類頂蓋特點對比

7 結語

隨著國家對大氣霧霾問題的重視，以及對工程自卸車管控力度的加大，自卸車加裝密閉頂蓋已是大勢所趨。本文通過對自卸車頂蓋密閉系統的分類介紹，以及對各類頂蓋系統特性的總結、對比，可為自卸車頂蓋密閉系統的設計者和客戶提供更多的結構認識和選購參考。

[1] 徐福玲,陳堯明.液壓與氣壓傳動[M].北京:機械工業出版社,2004.

[2] 郭仁生.機械設計基礎[M].北京:清華大學出版社,2006.

[3] 劉洪文.材料力學[M].上海:高等教育出版社,2001.

Introduction and Comparison on Roof Closed System Used on Dump Truck

ZHU Ai-ping et al

The structure of roof closed system used on dump truck was introduced, as well as the type of common top drive and the roof material.Two aspects about the common closed system, drive mode and material used on dump truck were compared to provide deeper structure knowledge and purchasing preference for designer and customer.

dump truck; roof closed system; drive mode; cover material

U469.4；U463.99.03

C

1004-0226(2016)06-0089-04

朱愛平，女，1968年生，高級工程師，主要從事專用車產品研發及技術管理工作。

2016-05-04