自卸車前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

石存秀，?！№?，周　瑞

（1.湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院　機(jī)電工程系；2.十堰瑞恒汽車裝備有限公司，湖北十堰442000）

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自卸車前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

石存秀1，危淼1，周瑞2

（1.湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系；2.十堰瑞恒汽車裝備有限公司，湖北十堰442000）

摘要：文章通過建立舉升機(jī)構(gòu)的力學(xué)模型，介紹了自卸車前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)關(guān)鍵幾何尺寸的設(shè)計(jì)原則和計(jì)算方法，以及液壓系統(tǒng)主要元件性能參數(shù)計(jì)算。

關(guān)鍵詞：自卸汽車；舉升機(jī)構(gòu)；設(shè)計(jì)計(jì)算

舉升機(jī)構(gòu)是自卸汽車改裝結(jié)構(gòu)中的核心機(jī)構(gòu)，它直接關(guān)系到自卸車的性能和整車布置。根據(jù)用戶的特殊要求，舉升機(jī)構(gòu)有不同的結(jié)構(gòu)形式和性能指標(biāo)。文章主要針對(duì)國內(nèi)外普遍采用的前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，提出其關(guān)鍵幾何尺寸的設(shè)計(jì)原則和計(jì)算方法，同時(shí)也介紹了液壓系統(tǒng)主要元件性能參數(shù)的計(jì)算。

1　舉升機(jī)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)具有舉升平順，液壓缸活塞的工作行程短、機(jī)構(gòu)布置靈活等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該機(jī)構(gòu)舉升力系數(shù)小、省力、液壓特性好，適用于10t～20t的重型自卸汽車。

前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)工作原理如圖1所示。該機(jī)構(gòu)主要由舉升液壓缸EB、拉桿AD和三角臂ABC構(gòu)成。點(diǎn)O是車廂與車架副梁的鉸接點(diǎn)。工作時(shí)液壓缸進(jìn)油，使活塞桿伸出，三角臂ABC和拉桿AD隨之轉(zhuǎn)動(dòng)并升高，舉升車廂，使其繞點(diǎn)O傾翻。貨物卸完后，車廂靠自重復(fù)位。舉升機(jī)構(gòu)在初始位置所占據(jù)的空間越小越好，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)。

圖1前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)工作原理圖

2　前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)關(guān)鍵幾何尺寸設(shè)計(jì)原則及計(jì)算方法

2.1舉升角的選取

確定車廂最大舉升角的依據(jù)是傾斜貨物的安息角。常見貨物的安息角在27°～50°之間［1］，為了保證把車廂內(nèi)的貨物卸干凈，設(shè)計(jì)車廂最大舉升角＞安息角，選取θmax=51°。

2.2車廂與車架副梁鉸支座O的確定

車廂后支座鉸接點(diǎn)O的位置應(yīng)盡量靠近車廂副梁和車架副梁的尾部，根據(jù)實(shí)際空間和結(jié)構(gòu)確定O點(diǎn)作為舉升機(jī)構(gòu)連桿運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)原點(diǎn)［2］。X軸平行于車架副梁的上平面，指向汽車前方。

2.3三角臂ABC與車廂前支座C的確定

車廂傾斜的原始動(dòng)力依靠C點(diǎn)將液壓缸推力通過組合連桿傳來的，C點(diǎn)布置不宜過于靠前，否則在一定傾角內(nèi)會(huì)增加液壓缸行程。

Xc可按經(jīng)驗(yàn)公式Xc=RL/θmax計(jì)算［3］；

Yc應(yīng)盡量靠近車廂底面，充分利用車廂底部空間減少液壓缸支座沉入車架副梁中的深度。

式中：L為液壓缸最大工作行程；

R為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，可根據(jù)L尺寸進(jìn)行選取。

2.4液壓缸與車架副梁鉸支座E的確定

鉸支座E的位置通常要考慮液壓缸的自由長度、行程、車架間的空間等，為了減少液壓缸的工作壓力，使液壓缸必須具有一定數(shù)值的傾斜角，因此E點(diǎn)的X軸坐標(biāo)XE可按經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算［3］。

XE=Xc-0.5L0-0.2L+400

YE則由結(jié)構(gòu)允許的最小值確定。

式中：L0為液壓缸自由長度。

2.5三角臂B點(diǎn)的確定

B點(diǎn)為液壓缸的上支點(diǎn)，車廂放平時(shí)，B點(diǎn)要盡量靠近車廂底板，要充分利用上部空間，從而減少液壓缸下支點(diǎn)E沉入車架副梁中的深度，同時(shí)還要考慮不產(chǎn)生干涉，從而確定B點(diǎn)。如果出現(xiàn)B點(diǎn)至車廂底板距離小于C點(diǎn)至車廂底板距離的情況，則應(yīng)增大BC線與X軸平行線夾角的大小，重新計(jì)算B點(diǎn)的坐標(biāo)值。

EB即為液壓缸中心線在舉升角θ=0°的位置。

2.6拉桿與三角臂鉸接點(diǎn)A的確定

以C0為圓心，C0B0為半徑畫弧，再以E點(diǎn)為圓心，以液壓缸自由長度與最大有效工作行程為半徑畫弧，兩弧交于B0點(diǎn)，作∠EB0A0=6°（經(jīng)驗(yàn)值取6°～8°）。以B0為頂點(diǎn)，作∠C0B0A0=∠CBA，根據(jù)結(jié)構(gòu)允許尺寸，選取AB桿的長度從而確定A點(diǎn)。

2.7拉桿與車架副梁鉸接點(diǎn)D的確定

YD為結(jié)構(gòu)允許的拉桿AD與車架副梁鉸接點(diǎn)D的最高位置，一般要求YD＞0。

作AA0的垂直平分線交Y=YD線于D點(diǎn)，調(diào)整D點(diǎn)位置使DA桿的長度為整數(shù)。

用作圖法初選出各鉸接點(diǎn)的位置后，需要對(duì)不同舉升角θ作運(yùn)動(dòng)軌跡校核。

3　液壓系統(tǒng)主要元件的性能參數(shù)計(jì)算

3.1舉升液壓缸的性能參數(shù)計(jì)算

舉升液壓缸活塞直徑d（單位m）

液壓缸最大工作行程L=Smax-S0

式中：Fmax—最大舉升力；

p—液壓系統(tǒng)最高工作壓力；

η—液壓系統(tǒng)效率，通常取0.8；

Smax—舉升角θ=θmax時(shí)液壓缸兩鉸接點(diǎn)的距離（m）；

S0—舉升角θ=0°時(shí)液壓缸兩鉸接點(diǎn)的距離（m）。

根據(jù)d、L及液壓系統(tǒng)最高工作壓力p選取合適的液壓缸。

3.2液壓泵性能參數(shù)計(jì)算

式中：t—舉升工作時(shí)間（s）；

ηv—液壓系統(tǒng)容積效率,ηv取0.8～0.85。

液壓泵排量q（ml/r）q=60Q/n0

式中：n0—液壓泵額定轉(zhuǎn)速（r/min）。

根據(jù)q、n0和液壓系統(tǒng)最高工作壓力p選取合適的液壓泵。

4　結(jié)論

通過此種設(shè)計(jì)計(jì)算方法試制的自卸車舉升機(jī)構(gòu)已通過各項(xiàng)性能檢測，能滿足實(shí)際工作需要，筆者認(rèn)為可推廣作為快速設(shè)計(jì)自卸車前推連桿組合式舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，同時(shí)可以為自卸車舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提供必要的參考價(jià)值。

［參考文獻(xiàn)］

［1］馮晉祥.專用汽車［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008:112.

［2］蔣宏宇.自卸車舉升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與分析［J］.信息技術(shù)，2013(1):139

［3］卞學(xué)良.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008:96-118.

中圖分類號(hào)：U469.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

文章編號(hào)：2095-8153（2016）03-0111-02

收稿日期：2016-04-13

作者簡介：石存秀（1981-），女，湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系助教；危淼（1984-），男，湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系教師；周瑞（1985-），男，十堰瑞恒汽車裝備有限公司助理工程師。

Design for Forward Lever-fabrication Lifting Mechanism of Dump Tuck

SHI Cun-xiu1，WEI Miao1，ZHOU Rui2
（1.Dept.of Mechanical Engineering,Hubei Industrial Polytechnic；2.Shiyan Ruiheng Automotive Equpment Co.，Ltd，Shiyan 442000，China）

Abstract:Based on a mechanics model of lifting mechanism,the paper introduces the design principle，computing method of forward lever-fabrication lifting mechanism key geometry for dump truck，and performance parameter calculation of main components in the hydraulic system.

Key words:dump truck；lifting mechanism；design calculation