淺析自卸車傾卸穩(wěn)定性及改善措施

薛靜

摘要：本文通過對自卸汽車工作過程中的側(cè)翻問題做了較為系統(tǒng)的闡述，從自卸車舉升工作環(huán)境因素、舉升機構(gòu)受力分析及舉升過程中的動態(tài)穩(wěn)定性等方面分析車輛在舉升工作中造成側(cè)翻的原因。進而提出一些防止自卸汽車側(cè)翻的技術(shù)方案，提高自卸汽車作業(yè)穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：自卸汽車；穩(wěn)定性；改善措施

近年來，在自卸車迅速發(fā)展的同時，自卸車卸貨時發(fā)生側(cè)翻也已經(jīng)成為一個重要的安全問題，據(jù)官方數(shù)據(jù)表明，在車輛事故中，側(cè)翻的危害程度僅次于碰撞事故居第2位。汽車側(cè)傾穩(wěn)定性的研究引起了人們的重視，對自卸汽車的作業(yè)穩(wěn)定性研究具有重大現(xiàn)實意義。本文就自卸車在舉升過程中的側(cè)翻原因進行分析，提出改善措施。

1.自卸車工作環(huán)境分析

1.1 地面傾斜時自卸汽車舉升穩(wěn)定性的分析

自卸汽車作為工程用車，它的工作場地常常凹凸不平或帶有坡度，當(dāng)在斜度為α的路面上舉升工作時，汽車重力的方向與汽車垂直中軸線形成一個α角。當(dāng)舉升機構(gòu)工作時（參見圖1），整車質(zhì)心升高至H并且重力方向的延長線與地面的交點不斷遠離汽車垂直中軸線與地面的交點。當(dāng)傾斜角α確定時，汽車的側(cè)傾斜穩(wěn)定性隨整車質(zhì)心C（XC，YC）升高而變化。假設(shè)整車是一剛體，其數(shù)學(xué)表達式：

α

其中：B為輪胎平均著地寬度；H為整車的瞬時質(zhì)心高度。

上述公式顯示，傾斜角α的正切與車輪輪距成正比，與車輛重心高度成反比，說明底盤越低越穩(wěn)，輪距越寬越穩(wěn)。

車輛的側(cè)傾穩(wěn)定角是車輛的固有特性值。車輛的設(shè)計參數(shù)B、H一旦確立，車輛的側(cè)傾穩(wěn)定角也就相對固定了，如果車輛經(jīng)過超過這一最高限值的橫向坡道，車輛在重力作用方向就會超出輪距范圍，重力就會因為失去地面支承力的制衡而使車輛向外側(cè)翻。

1.2 貨物偏載對自卸汽車舉升穩(wěn)定性的影響

由于自卸車運輸貨物形態(tài)各異、裝載的隨意性等原因，造成偏載，使貨物質(zhì)心相對汽車縱向軸心線有一個初始偏移Xx，貨物的偏載使汽車左右板簧承載不同而發(fā)生不一致的變形，使車架左右產(chǎn)生高度差（hy，hz）（參見圖2），車廂及貨物隨車架平面相對于車橋軸線產(chǎn)生角位移β。當(dāng)舉升機構(gòu)工作時貨物及車箱的質(zhì)心不斷抬高，同時質(zhì)心不斷偏移，進一步加大了汽車左右板簧變形量，使它們之間的相對角位移增加。式（2）可以一定程度的反映偏角β的變化。

β=arc tg（h_（y-h_z ）/b） （2）

其中：b為板簧中心寬度。

貨物偏載質(zhì)心偏移對汽車上非剛性組件及地面都將產(chǎn)生影響。汽車輪胎將隨承載的重量或輪胎氣壓壓差而發(fā)生彈性變形，其著地半徑R發(fā)生變化，左右輪胎承重不一致，產(chǎn)生一個高度差（Ry-Rz）（參見圖3），汽車車橋軸心線相對地面產(chǎn)生側(cè)偏角βR。

〖 β〗_R=arc tg（（R_y-R_z）/B） （3）

貨物質(zhì)心偏載越嚴重，輪胎氣壓壓差越大，側(cè)偏角βR就越大。

β、βR 角在汽車舉升工作時，隨著汽車重心的升高而不斷改變。

2.改善措施

2.1在自卸汽車副車架及車箱縱梁之間設(shè)計穩(wěn)定桿，在采用前頂式多級伸縮油缸為舉升機構(gòu)的自卸汽車中多有應(yīng)用，尤其是貨廂較長的情況下。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，可減小車箱與車架之間由其他原因造成的相對側(cè)位移及扭轉(zhuǎn)變形。

2.2加強自卸車貨廂底板骨架強度，增加邊縱梁和橫梁，車廂中間增加橫撐桿，盡量減少或取消車廂邊板小門，車廂邊板靠近尾部豎筋加密，提高貨廂整體抗扭能力。設(shè)計副車架時設(shè)計"十"字形梁，橫梁盡可能采用截面為封閉形狀的橫梁，以提高副車架的抗扭能力。

2.3提高自卸車整體制造精度，大幅降低由于貨箱后翻轉(zhuǎn)軸軸心線與整車中心線不垂直帶來的重心偏移。

2.4自卸汽車在卸載過程中，車廂繞后翻轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，由于自卸汽車的使用工況較為惡劣，使支架及轉(zhuǎn)軸處于復(fù)雜的受力狀態(tài)，所以支架最好采用鑄鋼或普通碳素鋼鋼板焊接件。因為這兩種結(jié)構(gòu)件的可焊接性能好一些，便于同車廂底架縱梁相焊接。

3.總結(jié)

影響自卸汽車作業(yè)穩(wěn)定性的因素是多方面的，是一個較為復(fù)雜的問題，設(shè)計，制造、使用都是直接原因，僅通過計算是不夠的，更重要的是通過試驗手段來驗證、完善設(shè)計，同時也要注意采用新材料、新工藝來提高強度和剛度，以增強自卸汽車的穩(wěn)定性。本文通過對自卸汽車舉升作業(yè)時側(cè)翻的原因進行簡單分析，為解決自卸車的側(cè)翻問題提出了一些切實可行的方案，同時在自卸車設(shè)計方面具有重要的參考意義。

參考文獻：

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[2]林貝清.重型自卸汽車舉升方式對汽車側(cè)翻的影響研究.專用汽車，2013，6：90～93.