【正文】 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定車(chē)廂舉升最大舉升角的時(shí)間不超 15s，我們初選舉升時(shí)間為 15s，液壓缸工作容積 。中輕型自卸車(chē)上多采用齒輪泵，常用系列有 CB、 CBX、 CG、 CN 等。齒輪泵多為外嚙合式，在相同體積下齒輪泵比柱塞泵流量大但油壓低。前者工作時(shí)，輸由方向不可變，后者通過(guò)調(diào)節(jié)，可以改變輸出油流的方向。齒輪泵一般為定流量式，葉片泵和柱塞泵有定量式及變量式兩種。按泵的流量特性，可分為定量泵和變量泵兩種。 可推出 24 0 344 ????? ??p Fd EC= 又知 L=780mm 根據(jù)以上計(jì)算，選擇自卸車(chē)專(zhuān)用油缸 GB287681，其主要參數(shù)為缸徑 d=160mm， 39 油缸桿徑，油缸行程 L=780mm。 參考同類(lèi)車(chē)型，初選最高工作壓力 p=16Mpa。 從經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，在滿(mǎn)足使用要求的情況下，選用雙作用單活塞桿液壓缸。 液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件， 按結(jié)構(gòu)形式可以分為活塞缸柱塞缸和伸縮缸，按活塞桿形式可以分為單活塞缸和雙活塞缸。雙向作用式用油壓輔助車(chē)廂降落，因此工作平穩(wěn)，降落速度快。浮拄式為多級(jí)伸縮式油缸，一般有 2～ 5個(gè)伸縮節(jié)，其結(jié)構(gòu)緊湊，并具有短而粗、伸縮長(zhǎng)度大、使用油壓高（可達(dá) 35MPa），易于安裝布置等優(yōu)點(diǎn)。 作為液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件的油缸分為活塞式和浮拄式兩類(lèi)。因此在自卸車(chē)車(chē)改裝設(shè)計(jì)中 只需要進(jìn)行液壓元件選型計(jì)算。 通過(guò)以上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和力學(xué)分析，該自卸車(chē)舉升機(jī)構(gòu)選用合理。 本章小結(jié) 從分 析過(guò)程中可以看出，自卸汽車(chē)舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要綜合考慮各項(xiàng)因素，既要結(jié)構(gòu)緊湊又要具有較大的舉升力，更要安全可靠。 機(jī)構(gòu)受力分析 取車(chē)廂為分離體（見(jiàn)圖 ） 36 圖 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析圖 由力矩平衡方程可知 ?oM =0 即 00 ???? O F AFAG DFxG （ ） 代入已知數(shù)據(jù)得： FAF =OFAGDxG 0? = 347119610000? = 取三角架 ABC 為分離體（見(jiàn)圖 ） 圖 舉升機(jī)構(gòu)力學(xué)分析圖 由力矩平衡方程可知 ?BM =0 0???? BAFAFBECEC DFDF （ ） 已知： AFFA FF ? ，得油缸最大舉升力 BECBAFAFEC D DFF ?? 320 ?? = ?AM =0 即 0???? AECECABDBD DFDF 得拉桿最大拉力 37 BDF = ABDAECDDFEC? = 132 ? = （ ） 可以求得舉升力系數(shù) GFK EC? = = 拉桿截面尺寸的確定 拉桿 BD 為二力受拉桿件，作用力對(duì)稱(chēng)分布在兩根拉桿上，因此作用在每根拉桿上的最大拉力： 拉F 2BDF? = 2 = （ ） 初選拉桿材質(zhì)為 Q235，從手冊(cè)可查得 s? = 230 610? N/ 2m ,取安全系數(shù) n=2，由公式 σ=nF拉 /A≦ σs， 拉桿最小橫截面面積 : A610230 072 ????? sFn ?拉=93 2m （ ） 所 以根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)取 A=400，實(shí)際上 : 610400 07??? SF?? 拉= ? N/ 2m （ ） 校核安全系數(shù) = ???S 187。 機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)計(jì)算 A、 G、 B、 C、 F 的坐標(biāo)及 OFAD 、 BECD 、 BAFD 、 AECD 、 ABDD 的計(jì)算（見(jiàn)圖 ） 圖 舉升機(jī)構(gòu)坐標(biāo)分析簡(jiǎn)圖 已知當(dāng)舉升 ?? 0? 時(shí)，三角臂 0A 、 0B 、 0C 點(diǎn)及車(chē)廂滿(mǎn)載重心 0G 坐標(biāo)值如下： 0Ax =2055， 0Ay =182 0Gx =1196， 0Gy =130 0Cx =2507， 0Cy =37 35 Gx =， Gy = 在舉升角 ?? 0? 時(shí)， DB0 和 EC0 和交點(diǎn) 0F 的坐標(biāo) 000000BDBDBFBF xx yyxx yy ????? （ ） （ 0Fx ， 0Fy ）通過(guò)求解方程 000000CECECFCF xx yyxx yy ????? （ ） 可得 0Fx =1260， 0Fy =272 在舉升角 ?? 0? 時(shí)，點(diǎn) O 至直線 00AF 的距離 OFAD ： 202000 000000 )()()()(FAFAFAFFAFO F A xxyy yyxxxyD ??? ???? =347 （ ） 在舉升角 ?? 0? 時(shí)，點(diǎn) OB 至直線 ECO 的距離 BECD 和點(diǎn) OB 至直線 00FA 的距離BAFD ： 2020000000000 )()( )()()()(ECECCECCECECBCEBBEC xxyy yyxxxyxxyyyxD ??? ???????? =320 （ ） 202000000000000000 )()( )()()()(AFAFFAFFAFAFBFABBAF xxyy yyxxxyxxyyyxD ??? ???????? =208（ ） 在舉升角 ?? 0? 時(shí)，點(diǎn) 0A 至直線 EC0 的距離 AECD 和點(diǎn) 0A 至直線 DB0 的距離 ABDD ： 202000000000 )()( )()()()(ECECCECCECECACEAAEC xxyy yyxxxyxxyyyxD ??? ???????? =125（ ） 202000000000 )()( )()()()(DBDBBEBBDBDBABDAABD xxyy yyxxxyxxyyyxD ??? ???????? =132 （ ） 以上 數(shù)值也可以通過(guò)作圖法直接測(cè)量，可以省去大量繁瑣的計(jì)算，在實(shí)際工作中應(yīng)用比比較廣泛?？紤]到機(jī)構(gòu)在初始位置時(shí)車(chē)廂內(nèi)貨物最多，阻力臂最大，車(chē)廂啟動(dòng)時(shí)又有慣性阻力作用，此時(shí)油缸推力最大。 已知 G=9750? =95550N K 直接影響自卸汽車(chē)的經(jīng)濟(jì)性能，其值越小越好。舉升力系數(shù) K 是體現(xiàn)舉升機(jī)構(gòu)動(dòng)力性的指標(biāo)，是指單位舉升質(zhì)量所需要的液壓缸推力 [10]。如果出現(xiàn)點(diǎn) C 至車(chē)廂底板距離小于點(diǎn) A 至車(chē)廂底板距離的情況，則應(yīng)加大 AC 線與 x 軸平行線的夾角的數(shù)值，重新計(jì)算各鉸支點(diǎn)參數(shù)值。調(diào)整點(diǎn) D 位置使 0DB 為整數(shù)，最后確定點(diǎn)坐標(biāo)為（ 900， 72），拉桿長(zhǎng)度 DBL =1945mm。以 A? 為圓心， ooCA 為半徑畫(huà)弧，再以 E 為圓心以 1165+78010=1935mm 為半徑畫(huà)弧，兩弧交 C? 點(diǎn)，連接 CE? 和 CA?? ，作BCE ? = ?5 又以 oc 為頂點(diǎn)， 00BC 為邊， 000 BCA? = BCA ???? 根據(jù)結(jié)構(gòu)允許尺寸，取BC?? = 00BC =128mm，連接 00BA 、 BA?? 調(diào)整 B 點(diǎn)位置，使 AB、 BC 為整數(shù)， AB= 00BA =572mm， 由此確定 B0點(diǎn)的坐標(biāo)為（ 2600， 50）， △ ABC 和 △ CBA ??? 為 ?? 0? 和 ?? 50?時(shí)三角架所處的位置。根據(jù)結(jié)構(gòu)安排，定水平方向 oc 在點(diǎn) 0A 前 805mm，則 C0點(diǎn)坐標(biāo)為（ 2507，37）， AC = ooCA =460mm。令 oc 點(diǎn)垂直方向在 0A 點(diǎn)下 90mm。 三角臂的設(shè)計(jì) 1）車(chē)廂放平時(shí)三角臂中支點(diǎn) C0座標(biāo)和 A0C0長(zhǎng)度的確定 oc 點(diǎn)即油缸上支點(diǎn)。 3） 液壓油缸與副梁鉸支點(diǎn)的確定 由于油缸具有相當(dāng)大的尺寸，以及開(kāi)始舉升時(shí)，為減少油缸的工作壓力，油缸必須具有一定數(shù)值的傾斜角，因此， E 點(diǎn)相對(duì)點(diǎn) O 的垂直距離由結(jié)構(gòu)允許最小值確定。確定 0A 距車(chē)廂底板的距離為 84mm，已知底板縱梁高 205mm，因此。 2 ）車(chē)廂放平時(shí)舉升機(jī)構(gòu)與車(chē)廂前鉸支點(diǎn) A0的確定。 圖 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖 32 舉升機(jī)構(gòu)安裝位置的設(shè)計(jì) 1）車(chē)廂與副梁鉸支點(diǎn) O的確定 車(chē)廂后鉸支點(diǎn) O應(yīng)盡量靠近車(chē)架大梁的尾端。舉升機(jī)構(gòu)在初始位置所占據(jù)的空間愈小愈好，以保證機(jī)構(gòu)緊湊，各構(gòu)件不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，可協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)。工作時(shí)油缸充油，使油缸 EC伸長(zhǎng)，三角臂 ABC和拉桿 BD 隨著轉(zhuǎn)動(dòng)并升高，舉升車(chē)廂，使其繞 O點(diǎn)傾翻。 舉升機(jī)構(gòu)幾何尺寸的確定 油缸前推式四連桿舉升機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖 ），主要由舉升油缸 EC、 拉桿 BD 和三角臂ABC 構(gòu)成。該機(jī)構(gòu)又分油缸后推式和油缸前推式兩種 ， 油缸后推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)適中 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 但各部件布置集中在后部 ， 車(chē)廂底板受力大 ， 適用于中型自卸汽車(chē)油缸前推式機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)小、省力、油壓特性好 ， 適用于重型自卸汽車(chē)。另外單缸系統(tǒng)其橫向剛度不足，系統(tǒng)傾卸穩(wěn)定性差，還存在工作壽命短、成本高等缺點(diǎn)。 液壓舉升機(jī)構(gòu)方案的選擇 直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升車(chē)廂傾卸。 29 a） 前置式 b） 中置（后置）式 圖 直推式舉升機(jī)構(gòu) 1車(chē)廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 5副車(chē)架 圖 油缸前推連桿組合式 1車(chē)廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 圖 油缸后推連桿組合式 1車(chē)廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 5副車(chē)架 圖 油缸前推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 30 1車(chē)廂 ； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 圖 油缸后推杠桿平衡式舉升機(jī)構(gòu) 1車(chē)廂； 2拉桿； 3三角形拉桿； 4舉升油缸； 5副車(chē)架 圖 油缸浮動(dòng)式舉升機(jī)構(gòu) 上面各種機(jī)構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用時(shí)根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。液壓油缸車(chē)廂 油缸與車(chē)廂底板之間通過(guò)連桿機(jī)構(gòu)相連接，這種舉升機(jī)構(gòu)稱(chēng)為連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)。但由于液壓油缸工作行程長(zhǎng)，故一般要求采 用單作用的 2級(jí)或 3級(jí)伸縮式套筒油缸 .按油缸布置位置不同，直推式舉升機(jī)構(gòu)可分為前置式和后置式（亦稱(chēng)為中置式）兩種，前置式一般采用單缸，后置式既可采用單缸，也可采用并列雙缸。 直推式舉升機(jī)構(gòu)利用液壓油缸直接舉升貨廂傾卸貨物。 舉升機(jī)構(gòu)種類(lèi)繁多，設(shè)計(jì)方法也不盡相同。舉升機(jī)構(gòu)是實(shí)現(xiàn)自卸汽車(chē)功能的基本部件。 28 上述六個(gè)性能參數(shù)構(gòu)成了對(duì)舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的基本指標(biāo)。設(shè)計(jì)時(shí)，需要控制最大油壓峰值在可允許的范圍內(nèi)。 表 常運(yùn)貨物的安息角 物料名稱(chēng) 煤 焦炭 鐵礦石 銅礦 細(xì)沙 粗沙 石灰石 安息角（度） 27～ 45 50 40～ 50 35～ 45 30～ 35 50 40～ 45 油壓特性曲線 舉升過(guò)程中，油缸工作壓力是舉升角的函數(shù)。它們與松散物的粒徑、含水率、塵粒形狀、塵粒表面光滑程度、松散物粘附性等因素有關(guān)。將松散物置于光滑的平板上，使此平板傾斜到松散物開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)的角度，為松散物滑動(dòng)角，一般為 30～ 40 度。 一般的松散物在水平面上堆積成圓錐體，錐體角稱(chēng)為松散物的安息角。 最大舉升角 指舉升機(jī)構(gòu)能使貨箱傾翻的最大角度。對(duì)于重型礦用自卸汽車(chē)的后置雙缸舉升機(jī)構(gòu)，空間高度決定于舉升缸的安裝長(zhǎng)度和舉升缸的初始方位角。舉升油缸最大行程較小，可減少舉升油缸的級(jí)數(shù)，降低制 造成本，同時(shí)舉升機(jī)構(gòu)的布置也較方便。 舉升油缸最大行程 是指貨箱達(dá)到最大舉升角時(shí)，舉升油缸的最大伸長(zhǎng)量。 對(duì)于具體形式的舉升機(jī)構(gòu)，舉升力系數(shù) K 與汽車(chē)總布置參數(shù)和機(jī)構(gòu)的性能特征有關(guān)， K 值只能比較同類(lèi)型舉升機(jī)構(gòu)的工作效率。 舉升系統(tǒng)性能主要評(píng)價(jià)參數(shù) 自卸汽車(chē)的舉升機(jī)構(gòu)由液壓缸驅(qū)動(dòng)，其性能的好壞，表現(xiàn)為舉升貨物的最大舉升力和最大舉升傾角，以及對(duì)液壓系統(tǒng)的要求兩方面。同時(shí)由于設(shè)計(jì)手段的落后，設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，產(chǎn)品投放市場(chǎng)遲緩，不能適應(yīng)市場(chǎng)多變的要求。這與當(dāng)今高科技環(huán)境下的相關(guān)領(lǐng)域相比，缺少科學(xué)性，人的主觀經(jīng)驗(yàn)決定了車(chē)輛的性能。 協(xié)調(diào)性 液壓舉升機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一種演化的四連桿機(jī)構(gòu)，在外力作用下，各部件能沿自己的鉸支點(diǎn)按設(shè)計(jì)者的意圖順利 轉(zhuǎn)動(dòng)，不得出現(xiàn)傳動(dòng)角小于許用傳動(dòng)角的情況，更不能有死點(diǎn)位置的存在。 緊湊性 自卸車(chē)多數(shù)是大噸位的工程運(yùn)輸車(chē)輛，其裝載工具多為大型裝載機(jī)械。 卸料性 自卸車(chē)顧名思義就是省卻了人力卸料之苦，通過(guò)特定的機(jī)構(gòu)使用液壓力自動(dòng)卸料。自卸車(chē)由于其特定的使用環(huán)境和用戶(hù)群體決定了它經(jīng)常處于超載狀態(tài)，這就要求舉升機(jī)構(gòu)要具有一定的過(guò)載系數(shù)。從計(jì)算分析的結(jié)果可以看出，該設(shè)計(jì)方案滿(mǎn)足各方面的性能要求。如圖 所示 圖例 ，由此自卸車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎半徑 : R ???? = （ ）