淺析海沃自卸車上蓋系統(tǒng)

康樹堂 韓文菊

本文針對海沃上蓋系統(tǒng)的優(yōu)缺點進(jìn)行闡述，在保留優(yōu)點的情況下對其局部進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，降低制作過程中的難度，并在一定程度上提高了上蓋系統(tǒng)的使用壽命，達(dá)到用戶利益的最大化。

2010年初，河北宏昌天馬專用車有限公司(下簡稱宏昌天馬)改裝了一批上汽依維柯紅巖(下簡稱上依紅)7.3 m前頂自卸車，此批車加裝了海沃上蓋系統(tǒng)。該公司工作人員在加裝海沃上蓋系統(tǒng)過程中遇到了一定困難，所以筆者對此套海沃上蓋系統(tǒng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，找出其優(yōu)、缺點，在保留其優(yōu)點的情況下對其缺點進(jìn)行改進(jìn)，以便降低生產(chǎn)時的難度，并在一定程度上提高上蓋系統(tǒng)的使用壽命，從而實現(xiàn)用戶利益最大化。

1 海沃上蓋系統(tǒng)組成與聯(lián)接

如圖1所示，海沃上蓋系統(tǒng)主要由上蓋頂板、上蓋側(cè)板、提升臂、分流集流閥、單作用液壓缸、鏈條、鏈輪軸、動力單元、控制器、銷軸座、后銷軸等部件組成。

其中，上蓋頂板的中部與提升臂鉸接，下端與上蓋側(cè)板的上端鉸接；上蓋側(cè)板底端與邊板鉸接；提升臂共4件，其中2件在上蓋后部與后銷軸焊接成一體，另2件在上蓋機(jī)構(gòu)前部與鏈輪軸焊成一體；銷軸座共4件，分別焊于機(jī)構(gòu)的后部與前部并保證一定的同軸度；后銷軸按要求安裝在銷軸座(后)上，在與提升臂(后)焊接后可固定在銷軸座(后)上并可繞軸線轉(zhuǎn)動；鏈輪軸前端按一定要求安裝于貨廂前板上，后端按要求安裝在銷軸座(前)上固定并可繞軸線轉(zhuǎn)動；鏈條與鏈輪軸嚙合后兩端分別于相應(yīng)的單作用液壓缸鉸接；單作用液壓缸固定于貨廂前板上并通過油管與動力單元、分流集流閥連接；控制器安裝于底盤駕駛室中，并分別與電瓶、動力單元連接。圖2、圖3分別示出海沃上蓋機(jī)構(gòu)的閉合與開啟狀態(tài)。

2 海沃上蓋系統(tǒng)各部分功能與特點分析

2.1 功能分析

從功能作用看，海沃上蓋機(jī)構(gòu)可以分為3部分：控制部分、動力及動力傳動部分和開合部分。

(1)控制部分。此部分主要由控制器組成，它安裝在駕駛室內(nèi)駕駛員比較容易操作的地方，通過導(dǎo)線分別與電瓶和動力單元相連，通過它駕駛員可以方便的向上蓋機(jī)構(gòu)發(fā)送開、合指令。

(2)動力及動力傳動部分。此部分主要由動力單元、分流集流閥、單作用液壓缸、鏈條、鏈輪軸及提升臂(前)等組成。當(dāng)工作時動力單元將電能轉(zhuǎn)化為液壓能傳遞給分流集流閥，經(jīng)分流集流閥分流后進(jìn)單作用液壓缸，液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)化為動能并拉動鏈條，在鏈條的帶動下，鏈輪軸轉(zhuǎn)動并帶動提升臂(前)動作，最后在提升臂(前)的作用下，開合部分動作。

(3)開合部分。開合部分主要由上蓋頂板與上蓋側(cè)板組成，上蓋頂板與提升臂、上蓋側(cè)板分別鉸接，當(dāng)提升臂(前)動作時，上蓋頂板會隨著動作并帶動上蓋側(cè)板動作，實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的開、合動作。

2.2 特點分析

由以上圖示及結(jié)構(gòu)描述，可以看出海沃上蓋機(jī)構(gòu)的特點是：

(1)上蓋頂板與上蓋側(cè)板均為平板式，這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是制作方便，不需特定的工裝即可批量生產(chǎn)。

(2)動力及傳動部分所有部件均未安裝在貨廂內(nèi)部，優(yōu)點是貨廂的有效容積沒有改變，從而保證用戶的經(jīng)濟(jì)效益。

(3)動力傳動中采用鏈輪軸及鏈條傳動，從而使結(jié)構(gòu)非常緊湊，減小了機(jī)構(gòu)體積。

(4)每側(cè)上蓋機(jī)構(gòu)的開、合都各由一個單作用液壓缸提供動力，從而保證了機(jī)構(gòu)運行的平穩(wěn)有力。

(5)動力及傳動部分中采用分流集流閥均衡地向每側(cè)開合機(jī)構(gòu)提供動力，從而在一定程度上控制兩側(cè)開合機(jī)構(gòu)的同步性。

(6)控制器安裝在駕駛室內(nèi)部，駕駛員能夠方便地控制上蓋機(jī)構(gòu)的開、合。

(7)上蓋機(jī)構(gòu)開啟后上蓋頂板與上蓋側(cè)板可以很好的貼合在貨廂邊板兩側(cè)，從而可以盡量小的增加車輛的寬度。

以上是對海沃上蓋機(jī)構(gòu)分析后總結(jié)出的優(yōu)點，在分析及實際制作中我們發(fā)現(xiàn)這套機(jī)構(gòu)中也存在著一些不足：

(1)上蓋頂板及上蓋側(cè)板為平板式，雖然方便制作，但是整體強(qiáng)度低于弧形上蓋，尤其是在廂體內(nèi)尺較長的情況下更加明顯。經(jīng)過分析并向相關(guān)上蓋廠家咨詢，建議當(dāng)貨廂內(nèi)部寬度＜6 m時使用平板式上蓋，當(dāng)貨廂內(nèi)尺＞6 m時使用弧形上蓋。

(2)每側(cè)上蓋機(jī)構(gòu)的開、合都各由1個單作用液壓缸提供動力，這樣就使整套機(jī)構(gòu)中存在4只液壓缸，當(dāng)貨廂內(nèi)尺較長時，由于機(jī)構(gòu)較重也需要這些油缸來提供足夠的力，但是當(dāng)貨廂內(nèi)尺小于6 m時，通過參考相似產(chǎn)品并計算分析得出：使用1支液壓缸即可滿足兩側(cè)機(jī)構(gòu)同時開、合所需的力，如圖4所示：

從圖4可以看出，如果使用連桿將兩側(cè)的開合機(jī)構(gòu)串聯(lián)起來，那么在滿足機(jī)構(gòu)使用的同時，又省去了2只液壓油缸及1個分流集流閥，從而降低了成本；此外，由于使用連桿串聯(lián)，兩側(cè)機(jī)構(gòu)開合的同步性得到了硬性保障，(分流集流閥只能柔性地控制同步性)。

(3)每側(cè)的開合機(jī)構(gòu)只靠動力及傳動部分中的提升臂(前)傳遞動力，在提升臂(前)帶動上蓋頂板的同時，由上蓋頂板帶動上蓋側(cè)板及后部的提升臂動作，以實現(xiàn)機(jī)構(gòu)的開合動作，在這種情況下，開合機(jī)構(gòu)的整體抗扭程度將直接影響機(jī)構(gòu)的變形量，這種開合方式在很大程度上影響了機(jī)構(gòu)的使用壽命，隨著廂體長度的增加影響將更加明顯。

對此，我們可以采用在前后提升臂間加焊連接矩管或在鏈輪軸與后銷軸間焊接圓管(即通軸)的方案。加焊連接矩管便于操作，是在不改變海沃傳動結(jié)構(gòu)的技術(shù)上做的加強(qiáng)；通軸方案，需要改制鏈輪軸，并重新制作后銷軸，工序及成本上增加較多，但是采用通軸方案，后部的提升臂將從最初的支撐、隨動作用改變?yōu)樘嵘饔?，被納入到動力及傳動部分，與前部的提升臂共同向開合部分提供動力，從而可以減小上蓋頂板在開合過程中的扭曲變形，可以很大程度上提高機(jī)構(gòu)的使用壽命。

(4)機(jī)構(gòu)中上蓋頂板、提升臂、貨廂邊板(含銷軸座)、上蓋側(cè)板間為鉸接關(guān)系，可以簡化為一個4連桿機(jī)構(gòu)，如圖5所示。

其中提升臂與貨廂邊板、貨廂邊板與上蓋側(cè)板間的鉸接點為固定鉸接點，當(dāng)上蓋處于閉合狀態(tài)時，4連桿機(jī)構(gòu)處于初始狀態(tài)，在上蓋開啟過程中，鉸支點1的運動軌跡落在圓周3上，鉸支點2的運動軌跡落在圓周1與圓周2的交點上，從上圖可以看出，當(dāng)達(dá)到最大開啟角度時，在鉸支點2處圓周1與圓周2幾乎重合，在這種情況下，即使圓周1或圓周2的半徑有很小的變化(生產(chǎn)中存在的制作誤差)，鉸支點2的位置也將發(fā)生很大的偏移，通過做效果圖得出，當(dāng)上蓋側(cè)板長度增加或減小5 mm時鉸支點2將向右偏移164 mm或向左偏移125 mm，當(dāng)上蓋頂板長度增加或減小5 mm時鉸支點2將向左偏移126 mm或向右偏移164 mm，而且隨著尺寸的增加偏移量會更大，從而導(dǎo)致上蓋機(jī)構(gòu)不能完全與邊板貼合，出現(xiàn)正“八”字或倒“八”字現(xiàn)象”，這與實際制作時出現(xiàn)的情況吻合。通過以上分析可以看出，海沃上蓋系統(tǒng)對尺寸精度要求非常嚴(yán)格，需要有特定的工裝來保證各個部件的尺寸與安裝精度。對于宏昌天馬來說，由于加裝海沃上蓋的批量很小，不足以達(dá)到制作特定工裝的需求，因此，在小批量制作時，我們可以對上述的4連桿機(jī)構(gòu)加以改進(jìn)，將某個連桿的在長度上做成可變式，使它既能滿足使用要求，又能降低制作時機(jī)構(gòu)的精度要求。

經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析，在上述4連桿機(jī)構(gòu)中，我們可以將上蓋側(cè)板的支撐臂做成可伸縮結(jié)構(gòu)，如圖6所示。生產(chǎn)中，我們按照改制前的尺寸進(jìn)行安裝定位，當(dāng)機(jī)構(gòu)中部件存在制作誤差時，支撐臂與支撐臂滑槽會相應(yīng)的發(fā)生相對位移，從而在一定程度上避免出現(xiàn)上蓋頂板不能與邊板貼合的情況。

3 結(jié)論

通過以上分析不難看出，海沃上蓋機(jī)構(gòu)在具有獨自的優(yōu)點的同時，也存在著不足，宏昌天馬在學(xué)習(xí)吸收其優(yōu)點的同時對其不足也加以改進(jìn)，這樣可以做出更好的產(chǎn)品，從而更好地為用戶服務(wù)。此外有些改進(jìn)做法雖然在一定程度上能夠減少由于制作誤差產(chǎn)生的影響，但是它只能作為一個輔助措施，而不是目的，在實際生產(chǎn)中，宏昌天馬必須通過有效的方式來保證各個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，從而保證最終的產(chǎn)品質(zhì)量。