一種低重心工程用自卸貨車設計

曾少強 李琦敏*

（三明學院，福建 三明365004）

隨著我國經濟的飛速發展和工業化水平及實力的迅速提升，自卸貨車在相關工程領因其卸載方便的優點得以更為廣泛的應用。自卸汽車是指利用本車發動機動力驅動液壓舉升機構，將其車廂傾斜一定角度卸貨，并依靠車廂自重使其復位的專用汽車，發動機、底盤及駕駛室的構造和一般載重汽車相同。車廂可以后向傾翻或側向傾翻，通過操縱系統控制活塞桿運動，以后向傾翻較普遍，推動活塞桿使車廂傾翻。

然而，在現有技術中，自卸汽車的貨箱均設置于于貨車車床上方位置，當載重時，貨車的重量都集中在貨車上方位置，使得貨車的中心不穩，當汽車出現轉彎和顛簸時容易造成汽車傾翻，從而引發交通事故。因此經過相關研究和試驗后，本文提出了一種低重心工程用自卸貨車的設計方案。

1 產品概述

1.1 技術分析

1.1.1 自卸汽車的穩定性分析

與普通載貨汽車相比，自卸貨車因其車身結構、底盤、載貨廂、車架等的結構參數影響，導致自卸貨車的重心位置偏高，因而失穩性大大增加。考慮到整車車架、副車架車廂縱梁等部分的結構高度，再加上貨箱整體高度，一般自卸貨車的整車重心高度會達到兩米以上。因此，根據自卸貨車的載貨情況、路況條件、環境因素、舉升機構的受力限制等相關條件，對自卸貨車進行整車穩定性分析是必要的。

一方面，當忽略汽車輪胎及懸架的彈性形變的條件下，可以將自卸貨車整車視作剛性模型，進而對其臨界坡度傾角α 進行求解和分析。此時計算公式為：

式中，H 為整車瞬時質心高度；B 為輪胎平均著地寬度。

另一方面，工程用自卸貨車的實用性及其他性能表現很大程度上決定于當前環境因素，因此有必要對作業條件下的自卸貨車穩定性進行分析。此時，自卸貨車不發生側翻的臨界坡度傾角的計算公式為：

1.1.2 自卸貨車舉升機構設計原則

舉升機構是自卸貨車結構中最為重要的部分之一，舉升機構性能的好壞也直接影響著自卸貨車整車的使用性能以及結構布置方案，它也直接影響著自卸貨車結構設計方案的優劣，因此有必要對舉升機構的設計原則進行相關分析和研究。

本設計擬采用液壓式舉升機構，因此在設計過程中需要切實考慮到液壓舉升機構的工作要求與內容，工作環境以及實際參數要求等相關因素。因此在設計液壓舉升機構時應保證其有較好的平穩性與動力性，以滿足工作需求；還應保證其具有較強的免維護性與結構緊湊性，滿足使用價值需求；此外還應具有較好的卸料性與協調性，使用方便。

此外，液壓機構在布置過程中也應遵循相關原則：首先，液壓舉升機構在車廂平放的情況下不能與車身或底盤上的其他零部件發生干涉，液壓舉升機構在工作狀態時也不得與任何位置的任何其他零部件發生干涉；其次，在條件允許的情況下，應盡量將液壓舉升裝置靠前端布置，此時液壓舉升機構在進行舉升工作時可以獲得最大的力臂，在相同的舉升力下此種布置方式可以舉升更大的載荷，相應地舉升機構的壓力會大大減小；另外，為了使舉升機構加工方便，減少配套件及加工件數量，因此盡量選用通用配件進行制造；再者，在滿足舉升機構不與其他零部件發生運動干涉的前提下，盡量降低舉升機構的布置位置；最后，應保證機構整體受力合理，并非受力越小越好。

1.2 外部結構

該設計外部結構如下圖1、圖2 所示，其中低重心工程用自卸貨車的主視圖如圖1 所示，低重心工程用自卸貨車的平衡貨箱位置側視圖如圖2 所示。

由圖1、圖2 可知，該產品主要由牽引火車、平衡貨箱以及特殊設計的環形槽所組成。牽引貨車的汽車車床上方位置設置有平衡貨箱，平衡貨箱下表面中部位置開設有配合凹槽，所述配合凹槽上表面位置位于牽引貨車的汽車車床的正上方位置。此外，平衡貨箱兩側位于牽引貨車兩后輪位置開設有兩個對稱設置的環形槽；平衡貨箱上表面和遠離牽引貨車車頭一側呈開口設置；平衡貨箱底部位置位于牽引貨車車輪中部位置。此外，平衡貨箱上表面遠離牽引貨車車頭一側固定連接有連接柱，該連接柱遠離牽引貨車一側下方位置通過轉動鉸鏈轉動連接密封防漏門，且應保證密封防漏門與平衡貨箱遠離牽引貨車車頭一側的開口形狀一致。

圖1 主視圖

圖2 平衡貨箱側視圖

1.3 內部結構

該設計內部結構如下圖3 所示，即低重心工程用自卸貨車主剖視圖。參考圖3 所示結構，配合凹槽上表面遠離牽引貨車一側位置開設有轉動槽，其兩側位置均固定連接有若干個均勻分布的第一轉動固定塊。此外，于車床上表面位于第一轉動固定塊正下方位置固定連接有固定連接塊。若干第一轉動固定塊與對應位置的固定連接塊轉動連接，使得平衡貨箱方便圍繞第一轉動固定塊位置進行轉動。

平衡貨箱靠近牽引貨車車頭一側開設有適應槽，且于適應槽位置固定連接有電動液壓缸，適應槽上表面中心位置固定連接有第二轉動固定塊，該第二轉動固定塊與電動液壓缸伸縮端位置轉動連接。平衡貨箱遠離牽引貨車車頭一側的開口兩側位置固定連接有兩個對稱設置的固定卡扣，兩個固定卡扣均呈L形設置。相應的，密封防漏門兩側位置靠近固定卡扣兩側位置轉動連接有兩個對稱設置的密封固定銷。密封固定銷與L 形固定卡扣實現滑動連接，使得密封固定銷轉動以卡在固定卡扣所處的位置，使得密封防漏門停止轉動，進而實現密封。

圖3 自卸貨車剖視圖

2 工作原理

本實用新型通過設置平衡貨箱，通過將密封防漏門關閉，轉動密封固定銷，使得密封固定銷卡住固定卡扣，使得密封防漏門停止轉動，從平衡貨箱頂部位置加貨，即可對貨物進行運輸，通過使得平衡貨箱底部低于牽引貨車的車床，使得重心更加的穩定，有效的避免牽引貨車重心不穩傾翻，貨物到達目的地可以轉動密封固定銷，使得密封固定銷與固定卡扣分離，使得密封防漏門可以被打開，進行卸貨，啟動電動液壓缸，使得平衡貨箱傾斜，方便貨物徹底倒出。

3 效果

在對該設計模型進行相關實驗后表明，本文所提出的一種低重心工程用自卸貨車通過有效設計及改進，實現了載物的貨箱低于汽車車床位置，進而使得重心下移。從而有效保證了自卸貨車在行駛過程中進行進行轉彎操作或于不良路況發生顛簸的情形下，不會因為重心不穩而致使翻車，有效地克服了現有技術中的缺點和不足，具有一定的推廣應用價值。