底側(cè)卸式礦車空間卸載曲軌設(shè)計(jì)與探討

摘 要：新疆地礦局第九地質(zhì)大隊(duì)機(jī)械裝備中心首次在疆內(nèi)生產(chǎn)安裝了YDCC9-6及YDCC9-10型底側(cè)卸式礦車其及配套空間卸載曲軌，并在新疆和靜縣查崗諾爾鐵礦投入使用，穩(wěn)定可靠的運(yùn)行得到了用戶的認(rèn)可。在空間曲軌設(shè)計(jì)制作過程中積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，文章就對(duì)空間卸載曲軌的設(shè)計(jì)談些粗淺的認(rèn)識(shí)與讀者共同探討。

關(guān)鍵詞：底側(cè)卸式礦車；中心點(diǎn)；軌跡

底側(cè)卸式礦車在卸載過程中，卸載輪與卸載曲軌接觸點(diǎn)的運(yùn)行軌跡可以看成卸載輪繞車廂與車底架連接鉸鏈（0點(diǎn)）的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和礦車水平直線運(yùn)動(dòng)兩種運(yùn)動(dòng)的疊加。由此可假想卸載軌跡在以鉸鏈為中心（0點(diǎn)）、以鉸鏈中心到卸載輪底面中間（A點(diǎn)）的距離為半徑的空間圓柱曲線，如圖1所示ABCD曲線。卸載曲線就是曲軌和卸載輪接觸點(diǎn)的運(yùn)行軌跡，由此以研究卸載曲線代替卸載曲軌。卸載曲軌一般卸載段和復(fù)位段為鏡像對(duì)稱布置，在研究曲軌時(shí)只對(duì)一半具體研究，另一半鏡像制作即可。

1 礦車順利卸載的基本條件

在卸載時(shí)礦車底門不得與曲軌發(fā)生干涉就是順利卸載的最基本條件，因此在曲軌設(shè)計(jì)時(shí)必須先考慮礦車底門結(jié)構(gòu)尺寸，來確定卸載曲線形狀。在假想平面內(nèi)XOY內(nèi)（如圖2）卸載曲線與礦車底門投影，E點(diǎn)是礦車卸載輪與卸載曲線的嚙合點(diǎn)，過F'點(diǎn)作F'G垂直X軸。則kmax=■是底門結(jié)構(gòu)尺寸允許卸載曲線f（x）的最大斜率，f（x）的一階導(dǎo)數(shù)是f'（x），曲軌與礦車底門不發(fā)生干涉的基本條件就是f'（x）≤kmax，即■？燮■展開即■？燮■，

f'（x）=■ 式（1）

考慮到礦車在制作時(shí)會(huì)有誤差在運(yùn)行中存在變形，大噸位礦車一般取FF'=90～120mm。

2 卸載曲軌卸載段點(diǎn)及投影長(zhǎng)度的確定

卸載曲線的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在卸載或復(fù)位段曲線，在對(duì)卸載曲線選取時(shí)：一般要求卸載坑短工程量少，卸載集中，卸載曲線圓潤(rùn)平滑使卸載平穩(wěn)，在滿足使用的情況下盡量使卸載曲線在卸載段斜率小，以減少礦車和曲軌間的沖擊力。以下主要談卸載段曲線的設(shè)計(jì)（卸載段與復(fù)位段鏡像對(duì)稱，故只需研究一側(cè)即可）。

如圖3卸載輪、鉸鏈中心、曲軌、卸載角度等結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系。

卸載角度α，在α=0°時(shí)鉸鏈中心點(diǎn)O至卸載輪底面中心點(diǎn)A垂直距離h，水平距離b，在任意允許卸載角度α?xí)r鉸鏈中心點(diǎn)O至卸載輪底面中心點(diǎn)B垂直距離a，卸載輪在點(diǎn)A點(diǎn)B位置時(shí)，垂直距離為c。簡(jiǎn)化如圖4。

顯然，回轉(zhuǎn)半徑 式（2）

式（3）

式（4）

其中？茁=arctg■， 式（5）

c=a-h=Rsin（？琢+？茁）-h 式（6）

綜合礦車順利卸載的基本條件，卸載曲軌卸載段長(zhǎng)度如圖5所示：

另L=OB為曲軌卸載段曲線在X軸上投影長(zhǎng)度，

則 式（7）

f'（x）是卸載曲線f（x）的一階導(dǎo)數(shù)

得到曲軌卸載段曲線投影長(zhǎng)度后，根據(jù)卸載角度，將投影長(zhǎng)度等分可得出每一等分點(diǎn)的坐標(biāo)，將這些點(diǎn)依次平滑連接，即可得到所需卸載段曲線。

3 空間卸載曲軌設(shè)計(jì)實(shí)例

以YDCC9-6底側(cè)卸式礦車為例，要求礦車在卸載角度最大時(shí)有3m的水平直線運(yùn)動(dòng)以便于清掃車廂。

3.1 已知條件如圖6

最大卸載角度αmax=50°，在α=0°時(shí)鉸鏈中心點(diǎn)O至卸載輪底面中心點(diǎn)A垂直距離h=670mm，水平距離b=1580mm，卸載輪底面與底門水平距離2070mm，垂直距離470mm。

3.2 計(jì)算有關(guān)參數(shù)

斜率由式（1）可得

f'（x）=■ 取F'F=110mm

則f'（x）=■=0.17

回轉(zhuǎn)半徑

原始角

卸載輪在最大卸載角度與零位時(shí)的垂直距離c

曲軌卸載段曲線在X軸上投影長(zhǎng)度L

將L=6000均分成10份，編碼（0～10）分別對(duì)應(yīng)0～50°按

x=600n，（n分別對(duì)應(yīng)取0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10）

y=Rsin（？琢+？茁）

z=Rcos（？琢+？茁）

可得各點(diǎn)坐標(biāo)如表1：

按點(diǎn)繪制坐標(biāo)投影圖如圖7。

按照設(shè)計(jì)要求在卸車角度最大時(shí)增加3m水平清掃段，另一側(cè)復(fù)位段與卸載段鏡像制作即可，文章不作贅述。

作者簡(jiǎn)介：梁書廣（1982-），男，新疆烏魯木齊，工作單位：新疆地礦局第九地質(zhì)大隊(duì)，職務(wù)：助工。