一種鏈條驅(qū)動橡膠傳送帶卸貨的特殊結(jié)構(gòu)半掛車技術(shù)研究

王東文

山東吉魯汽車改裝有限公司 山東煙臺 265612

1 前言

自2016年我國啟動車輛超限超載治理后，車輛在道路運(yùn)行時的總質(zhì)量已基本恢復(fù)到車輛登記注冊時規(guī)定的最大允許總質(zhì)量。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，現(xiàn)有8×4自卸車的最大允許總質(zhì)量為32 t，其整備質(zhì)量一般在14 t左右，最大可裝載18 t的貨物。而目前三軸自卸半掛車的整備質(zhì)量一般在8 t左右，按照掛車總質(zhì)量40 t進(jìn)行估算，自卸半掛車的載質(zhì)量可達(dá)32 t，超過現(xiàn)有自卸汽車裝載量的2倍，運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。

由于超限超載治理的持續(xù)深入以及2020年三軸倉柵半掛車、三軸欄板半掛車強(qiáng)制安裝盤式制動器和空氣懸掛，導(dǎo)致原有自卸汽車、三軸倉柵半掛車、三軸欄板半掛車已經(jīng)無法滿足實(shí)際運(yùn)輸需求。從2018年起，不少半掛車生產(chǎn)企業(yè)發(fā)現(xiàn)自卸半掛車的優(yōu)勢，開始生產(chǎn)自卸半掛車，并于2019年起大量投放市場。

由于自卸汽車普遍使用的是后翻卸貨模式，因此半掛車生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)自卸半掛車時，直接借鑒自卸汽車的后翻卸貨模式（圖1 a），其技術(shù)路線相對來說較為成熟。此外，也有部分企業(yè)開始生產(chǎn)側(cè)翻式半掛車（圖1 b），但側(cè)翻式半掛車技術(shù)相對復(fù)雜，需要多個油缸配合操作，且卸貨時需要對半掛車進(jìn)行支撐、側(cè)移，操作麻煩，效率低下。

圖1 自卸半掛車

2 國內(nèi)外自卸掛車整體現(xiàn)狀

2.1 國內(nèi)自卸半掛車現(xiàn)狀

近幾年，隨著我國政策的調(diào)整以及國家基礎(chǔ)建設(shè)投資力度的加大，自卸車半掛車市場需求激增，2018年自卸半掛車生產(chǎn)企業(yè)為255家，2019年達(dá)到406家，2020年生產(chǎn)企業(yè)則有近500家[1]。

從產(chǎn)量上來看，2018年自卸車半掛車產(chǎn)量僅5.5萬輛，2019年增長到19萬輛，2020年達(dá)到約30萬輛，相比2018年增長近6倍，相關(guān)增長趨勢見圖2。目前自卸半掛車整體上是后翻式、側(cè)翻式半掛車居多，隨著平板自卸半掛車的取締以及三軸倉柵式、欄板式半掛車相關(guān)技術(shù)要求的加嚴(yán)，不少企業(yè)開始生產(chǎn)欄板式自卸半掛車。

圖2 自卸半掛車市場走勢圖

但總體來講，側(cè)翻式欄板自卸半掛車增速十分明顯。從公告查詢到目前國內(nèi)自卸半掛車的公告數(shù)量為650個（截至2020-12-31），按照2020年產(chǎn)量為30萬輛計(jì)算，平均每公告車型的生產(chǎn)數(shù)量在450多輛，若考慮公告中的可選配置，則單車型的產(chǎn)量60輛左右，產(chǎn)品集中度不高。

從半掛自卸車的品質(zhì)來說，目前相關(guān)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模一般不大，多數(shù)是直接在原有底盤設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改裝，由于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、零部件選型不合理導(dǎo)致的事故（翻車）也層出不窮，對運(yùn)輸安全造成了極大的隱患。

2.2 國外自卸半掛車現(xiàn)狀

整體來講，國外的自卸半掛車已發(fā)展多年，每年增長相對平穩(wěn)，車型結(jié)構(gòu)較為固定，以后翻式（end dump ）為主，下卸式（bottom dump）應(yīng)用也較多。

2019年美國自卸車銷量為1.8萬輛左右，車輛結(jié)構(gòu)型式以后翻式為主，也有部分傳送帶式自卸車。美國僅對車輛軸荷進(jìn)行限定，而對車軸布置位置不進(jìn)行規(guī)定，因此其后翻式自卸半掛車結(jié)構(gòu)與國內(nèi)有所不同，車軸普遍靠后，在最大高度卸貨時，其后輪可作為輔助支撐（見圖3），且液壓油缸不突出于半掛車車體前部，這樣可有效縮小半掛車與牽引車之間的間隙，從而降低行駛中的空氣阻力。

圖3 美洲地區(qū)的自卸半掛車

2020年歐洲半掛車的銷量為23.85萬輛，其自卸半掛車的銷量占比約為13%，遠(yuǎn)超美國2%的占比。歐洲的自卸半掛車以后翻式為主（見圖4），側(cè)翻式、平移卸貨式也有所應(yīng)用，但總量較低。歐洲的自卸半掛車外觀最大特點(diǎn)是車輛后部多為斜坡狀，車輛整體配置較高，輕量化、易用性方面有很大優(yōu)勢，大量使用鋁合金、高強(qiáng)度鋼等材料。

圖4 歐洲的自卸半掛車

澳大利亞是一個礦產(chǎn)資源豐富的國家，根據(jù)運(yùn)輸貨物及工作場所的不同，自卸車半掛車包括后翻式（end dump）、側(cè)翻式（side dump）、下卸式（bottom dum p）、平移卸貨式（moving floor）等幾大類，圖5給出了部分車型示例?？傮w來講，自卸半掛車在澳大利亞半掛車的占比較低，但超過美國占比。澳大利亞自卸車輛走的是精品化線路，車輛可選裝EBS制動系統(tǒng)以及空氣懸掛，車輛品質(zhì)要求嚴(yán)格，整車、工具箱、擋泥板等組件做工精細(xì)。

圖5 澳大利亞自卸半掛車類型

傳統(tǒng)的自卸半掛車在卸貨控制、卸貨場所要求以及卸貨安全性方面存在一定不足，例如后翻式自卸車整車長度一般不超10 m，卸貨時牽引銷處載荷易出現(xiàn)過低、貨箱質(zhì)心過高的情形，在側(cè)斜坡路面或遇上大風(fēng)時，極易出現(xiàn)翻車事故；側(cè)翻式自卸車對卸貨場地的承載面有強(qiáng)度要求，卸貨場地較大，作業(yè)時間長、卸貨效率低，無法封閉運(yùn)輸?shù)?。以上兩種模式存在卸貨有翻車的安全隱患，卸貨效率低、封閉性不好、環(huán)保不達(dá)標(biāo)等劣勢，因此迫切需要在原有設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，改變傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)，開發(fā)適用于封閉運(yùn)輸，卸貨速度可控的安全高效自卸半掛車。

3 相關(guān)技術(shù)改進(jìn)與創(chuàng)新

在充分借鑒國內(nèi)外傳統(tǒng)自卸半掛車特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過在車廂底部使用鏈條加皮帶設(shè)計(jì)，解決了油缸舉升容易翻車的難題；通過控制液壓馬達(dá)的輸出功率，從而實(shí)現(xiàn)對鏈條運(yùn)動速度的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了卸貨速度的可控性；通過使用片狀皮帶堆疊，實(shí)現(xiàn)了維修的便利性；通過使用U型貨箱設(shè)計(jì)以及側(cè)墻振動器，解決了貨物殘留問題；通過使用視頻監(jiān)控終端實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸過程、卸貨過程的實(shí)時監(jiān)測，有效提升了作業(yè)的舒適性以及作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性，相關(guān)產(chǎn)品如圖6所示。

圖6 國內(nèi)水平平移自卸半掛車

為了能夠最大程度上實(shí)現(xiàn)既有功能，同時將相關(guān)機(jī)構(gòu)做到最優(yōu)化，在設(shè)計(jì)時首先考慮到其功能分區(qū)，即頂部液壓開啟的主要機(jī)構(gòu)需布置在半掛車的前部，以便后部為車門打開結(jié)構(gòu)預(yù)留足夠的空間，同時在頂部機(jī)械結(jié)構(gòu)上，采取“平行四邊形結(jié)構(gòu)”，可將車頂向兩側(cè)完全打開，同時對車外側(cè)空間占用極小，有效減少了裝貨時空間的占用。側(cè)墻振動器的安裝，可減少貨物側(cè)墻殘留，同時該振動器可根據(jù)運(yùn)輸貨物類型的不同，選裝不同功率的振動器。傳送帶使用車架進(jìn)行支撐，有效克服了自卸半掛車的雙層結(jié)構(gòu)，有利于降低貨物重心高度。潤滑油儲油箱可有效便捷地對鏈條用潤滑油油位狀態(tài)進(jìn)行觀察，及時補(bǔ)充潤滑油。為了便于掛車在山區(qū)道路行駛，車輛可選裝水箱。同時為了便于車輛后部卸貨方便，在車輛尾部使用了先提升再后翻的模式，設(shè)置了自鎖機(jī)構(gòu)，既可減小對后方空間的要求，又可保證車輛后門不掉落[2]。車輛整體結(jié)構(gòu)布置如圖7所示。

圖7 車輛結(jié)構(gòu)示意圖

貨箱內(nèi)的橡膠傳送帶呈堆疊布置，傳送帶的寬度可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，方便用戶進(jìn)行選用，同時選用非整體式傳送帶的優(yōu)勢在于方便維護(hù)，針對破損的傳送帶只需更換其中的破損部分即可。為了保證貨箱的密封性，在貨箱側(cè)面設(shè)置了壓邊條，可實(shí)現(xiàn)貨物的封閉運(yùn)輸（見圖8）。

圖8 橡膠傳送帶

為了方便對半掛車后方及運(yùn)輸貨物的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，在半掛車設(shè)計(jì)時，在車輛尾部布置了兩組攝像頭，一組用于拍攝車輛倒車影像，另外一組用于監(jiān)測貨箱內(nèi)貨物的卸載情況（圖9）。同時為了便于駕駛員在駕駛室內(nèi)直接操控卸貨流程，結(jié)合通信技術(shù)還開發(fā)了無線控制終端，可實(shí)現(xiàn)車輛行進(jìn)中卸貨，極大提升了作業(yè)效率。

圖9 半掛車尾部攝像頭及駕駛室內(nèi)監(jiān)控終端

4 適用場景

a.對卸貨速度有要求場所。該車型最為適應(yīng)的場所便是道路瀝青混凝土鋪撒以及散裝糧食的運(yùn)輸，由于片狀皮帶更換方便，可在需要時更換成耐高溫或全新皮帶，通過與瀝青鋪路機(jī)器、傳送帶等進(jìn)行配合，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠地將貨物送至指定位置。

b.車輛并排批量卸貨。對于需要批量緊密卸貨來說，該車型有良好的適應(yīng)性，駕駛員可不下車即可實(shí)現(xiàn)貨物卸貨作業(yè)，可盡量縮小卸貨車輛間的距離，并可實(shí)時查看后方卸貨情況，在后方堆積滿之后，直接駕駛車輛向前移動，繼續(xù)進(jìn)行卸貨，大大提高了運(yùn)輸效率。

c.露天貨場堆積貨物。該車型可在堆場持續(xù)卸貨，不需要在卸貨后用鏟車推平，只要是車輛能到達(dá)的位置均可作業(yè)，例如在斜坡頂部、斜坡邊緣等，真正實(shí)現(xiàn)了所見即所達(dá)的效果。

5 結(jié)語

通過研究發(fā)現(xiàn)，該車型仍存在一定的問題需要進(jìn)行解決，主要有以下兩方面：

a.車輛相關(guān)數(shù)據(jù)接口需要標(biāo)準(zhǔn)化。在研究中發(fā)現(xiàn)，目前半掛車上接口使用較多，主要包括ABS接口、燈光控制接口、供能管路接口、控制管路接口、液壓油進(jìn)油口、液壓油回油口、倒車影像監(jiān)測接口、卸貨影像監(jiān)測接口等，共計(jì)8個。未來半掛車設(shè)計(jì)時，需選用更為高效的接口樣式，同時配合影像監(jiān)測系統(tǒng)的總線傳輸模式，提高設(shè)備的集成性以及接口使用效率，以便節(jié)約社會成本。

b.車輛歸類問題。按照目前我國車輛管理的相關(guān)規(guī)定，相關(guān)專用作業(yè)車輛類型在注冊登記時需要在名稱上明確用途，例如粉粒物料運(yùn)輸半掛車、散裝糧食運(yùn)輸半掛車、瀝青運(yùn)輸半掛車等，而由于該車型作為一款適用性廣的半掛車，單獨(dú)將其限定為其中的某一類專用半掛車，無疑限制了其使用范圍，同時也給車輛生產(chǎn)企業(yè)在車輛公告申報(bào)時增加了負(fù)擔(dān)。此外，用戶如要將車輛裝載其他類型貨物，也會面臨道路執(zhí)法部門監(jiān)管問題。因此，需要在管理上對適應(yīng)性廣的車輛進(jìn)行合理界定，以便更好地服務(wù)于社會。