自卸汽车液压举升转向联合系统与车厢

        一、液压举升转向联合系统

        在大吨位的矿用重型自卸汽车上，往往采用动力转向和车厢举升联合液压系统。在这样的液压系统中，一般配用两台或两台以上的液压泵，其中转向液压泵除供动力转向外，在车厢举升时（此时自卸汽车一般停在货场，不需转向），自动变换油路向倾卸机构的举升液压缸供油，加速举升，缩短车厢举升时间，提高自卸汽车的运输生产效率。

        上海SH3541型（SH380A型）矿用自卸汽车倾卸机构的液压系统，如图5-14所示。该车装载质量为32吨，它采用气控液压举升转向联合系统。

        1.中停与举升

        （1）中停：操纵杆3处于图5-14所示位置时，虚线所示控制气路中的压缩空气被排除；气控换向阀6保持中位；举升液压缸4下腔的油道被气控换向阀6和单向阀12封住，车厢处于停止或白痴仔某一举升位置。此时，举升液压泵1和转向液压泵2均工作在卸荷状态。

        （2）举升：操纵杆板至“升”的位置时，双联控制阀中B阀的阀芯右移，A阀芯仍处在原位置。压缩空气P经B阀和限位阀5作用于气控换向开关6和合流阀8的下端，使其阀芯上移。举升液压泵1经气控换向阀6向举升液压缸4的下腔供高压油。同时，转向液压泵2经合流阀8、单向阀12与举升液压泵合流向举升液压缸4供油，加快车厢的举升速度。这是，合流阀8将转向助力器的油路切断，不能实现液压助力转向。

        2.降落与限位

        （1）降落：操纵杆扳至“降”的位置时，双联控制阀中A阀的阀芯右移，B阀芯在弹簧力的作用下回到排气位置。限位阀5的控制气体经B阀排出，弹簧便使限位阀5的阀芯回上位，气控换向开关6和合流阀8下端的控制气体经限位阀5排出。合流阀8的阀芯在其弹簧力的作用下移至下位，切断通向单向阀12和举升液压缸4的液压油；同时，使转向液压泵2向转向助力器9供油（卸荷）。气控换向阀6的阀芯在A阀所提供的压缩空气P的作用下移至下位，使举升液压缸4和举升液压泵1均与回油管路接通。车厢在重力的作用下降落。

        （2）限位：当车厢举升到最大角度时，将限位阀5压至图示排气位置，从而使气控换向阀6和合流阀8回中位，切断举升液压缸的供油，举升自动停止。

        二、举升液压缸的受力分析

        自卸汽车与载货汽车的主要区别在于倾卸机构，而举升液压缸倾卸机构中起着重要的作用。为了合理地选用和设置举升液压缸，并计算各举升杆件的强度，必须对倾卸机构在任一举升角时的举升液压缸的受力进行分析。

        举升液压缸的推力可以采用分析计算和图解法来确定。计算机辅助设计使分析计算法和图解法更加准确而快捷。

        1.直推式倾卸机构

        首先合理地选取各支撑点的位置、距离、力的作用线，然后精确地作图，如图5-15所示，最后确定相应几个举升角αi（如0°、10°、20°、30°、40°、50°）时举升液压缸的推力：

式中：P——举升液压缸的推力；

            G——车厢连同装载货物质量的重力；

             a——力G的作用线至车厢转轴O的距离；

            b——力P的作用线至车厢转轴O的距离。

       2.连杆式倾卸机构

        连杆式倾卸机构种类比较多，其受力分析比直推式倾卸机构复杂得多，受到诸参数的影响，要选择一个较理想的设计方案最好借助于计算机进行优化设计。

        图5-16所示为油缸前推连杆式倾卸机构的简图。该种倾卸机构的综合性能好，被广泛用于自卸汽车特别是重型自卸汽车上。通常称为马勒里式倾卸机构，又称T式倾卸机构，对连杆式倾卸机构作图时，可按各支撑点的运动规律，作出车厢在各举升角度时的图，然后求出相应位置时所需的举升液压缸的推力。

        以O点取矩：

        以E点取矩：

故：

式中：P——举升液压缸的推力；

            G——车厢连同装载货物质量的重力；

            a——力G的作用线至车厢转轴O的距离；

            b——力Q的作用线至车厢转轴O的距离。

            c——力Q的作用线至三角臂E点的距离；

            d——力P的作用线至三角臂E的距离。

        由上式可以确定车厢在各举升角时的举升液压缸的推力。

        三、车厢

        车厢对自卸汽车的质量利用系数影响很大，对其使用寿命也有一定的影响。为了减轻车厢的自重，提高其强度，除了在结构和形状上采取了许多措施以外，还采用了高强度合金和铝合金材料。经使用表明，自卸汽车若以运输煤、焦炭为主，则铝合金车厢的磨损比钢板车厢还要小。

        自卸汽车车厢的基本结构形状有平底式、船底式、尾部上翘的半簸箕式和全长上翘的簸箕式四种，如图5-17所示。平底式车厢主要用于侧倾式和三面倾卸式的轻、中型自卸汽车；大中型后倾式汽车可用船底式、半簸箕和簸箕式车厢。

        图5-18所示为平底三面厢板开启的车厢，用于三面倾卸的自卸汽车，车厢由车厢底架总成3、侧厢板4、后厢板2、后板挂销总成1、侧厢板锁6和车厢锁启机构等组成。车厢地板10下面设有由两根槽形纵梁和若干横梁组成的车厢底架，且与车厢底板焊接在一起，以提高其强度，便于连接倾卸机构的三角臂（连杆）和举升液压缸。侧厢板可向上开启（铰链在上面），也可向下开启（铰链在下面），侧厢板板锁手柄由人工操纵。后厢板则由自动锁启机构控制。

        前厢板9与厢底板10焊接在一起，中部开有后视窗8，便于驾驶员向后观看。顶部设有防护板7，以保护驾驶室，适应于装货机械化。

        船式车厢和簸箕式车厢的强度较高，为了进一步增加车厢的强度，采用纵向V形厢底板结构。

        四、车厢板的锁启机构

        自卸汽车车厢板的锁启机构有手动和自动两种，现在大都采用自动锁启机构。当自卸汽车卸货时，车厢逐渐倾卸，当倾斜到一定程度，倾斜方向的车厢板便自动开启，使厢内的货物卸出。卸完货后，车厢逐渐下落，知道落到原始位置，锁启机构便自动将车厢板锁住。自动锁启机构常采用“手搭手”式，虽然其结构形式很多，但其原理基本相同。

        图5-19所示为摆杆“手搭手”式车厢板锁启机构。主要由导轨1、摆杆11、拉杆6、滚轮5、锁钩8、拉簧7等组成。导轨固定在副车架上，其他均固定在车厢底架上。

        当自卸汽车车厢举升时，滚轮5沿着导轨1的斜面上升直至离开导轨，在车厢内货物和拉簧7的作用下，摆杆上轴3右移，锁钩8开启，后厢板10打开而实现卸货。车厢卸完货后降落到一定角度（5°左右）时，厢板在重力的作用下靠近车厢，车厢继续降落，摆杆11下部滚轮与导轨接触并逐渐右移，而摆杆上部则以摆杆轴4为圆心向左移动，通过压簧2拉动拉杆6左移，进而拉紧锁钩锁住厢板10，完成它的锁启过程。只要车厢不举升至一定的角度，车厢板就保持在锁止状态，只有当车厢举升到相应的角度车厢板才自动开启。

        图5-20所示为摆差“手搭手”式车厢板锁启机构。该机构的主要特点是靠车厢举升过程的摆差（轨迹的差）来锁启车厢板。它主要由锁钩4、扭转弹簧5、拉杆11等组成。转轴12中间穿有拉杆11，转轴12两端与支承架9铰接，以满足拉杆11以转轴为圆心转动。支承架的下部通过销轴8固定在副车架上，车厢1可以绕该轴转动，而支承架相对与车架来说是不动的。锁钩4固定在车厢底架上，可绕其锁钩轴6转动。扭转弹簧5力图使锁钩逆时针转动，使之紧紧地锁住车厢板3.

        当自卸汽车车厢举升时，由于锁轴和转轴通过支承架固定在副车架上，车厢以销轴8为圆心，以R2为半径转动。与此同时，拉杆以转轴12为圆心，以R1为半径转动。随着车厢举升角度的增大，R1和R2轨迹的差也相应地增大，由拉杆拉动锁钩下销7左移，克服扭转弹簧的弹力，迫使锁钩开启，打开车厢板，使车厢中的货物卸下。随着车厢的降落，R1与R2轨迹间的距离逐渐缩小，直至两轨迹相交，扭转弹簧使锁钩锁住车厢板。从图5-20中可以看出，若车厢再继续逆时针转动，R1与R2轨迹间则产生负间隙，使调节螺母10左移而离开转轴12一定的距离。

        图5-21所示为上下均可开启的车厢板锁启机构。该机构由手动板锁2、锁钩4、车厢板3、拉杆5等组成。锁启的传动方式可以采用上述的摆杆式或摆差式，其主要特点是车厢板的上下锁钩均可根据所运货物的不同和卸货的需要开启或锁止。上板锁为手动的，下锁钩是靠车厢自身的倾卸控制的。图5-21a所示为车厢板关闭状态；图5-21b所示为车厢板自动开启状态，以车厢板锁为铰向下翻，车厢关闭也是靠人工来完成；若板锁和锁钩均开启，车厢板可取下来（见图5-21d）。由此可见，这种车厢板锁启机构适应性强。

        车厢板锁启机构工作的可靠性和协调性应予以重视，要保证在车厢倾卸时，锁钩的开启应超前于车厢板打开；而在车厢回落时，锁钩的锁止要滞后于车厢板的关闭，并保证锁止牢固可靠。

        五、车厢的废气加热

        对于工作在北方寒冷地区的自卸汽车，特别是矿用自卸汽车，除了对发动机、驾驶室、传动系统的储油部位、液压油箱及燃油等进行保温或加热以外，还需对其车厢进行加热，以免在装运货物的过程中，使货物冻结在车厢底板和侧板上，影响自卸汽车的卸货速度或减小其实际装载质量，降低其运输效率和经济效益。

        自卸汽车车厢的加热都是利用发动机排出的废气。即在车厢底板和侧板上借助于型梁形成加热气道，车厢底部设有进气口，排气口都设在侧板上边梁的下翼板上，以保证如热气体的畅通，防止异物落入加热气道。发动机排出的高温废气，由车厢底部的进气口进入车厢的底板气道、侧板气道对车厢进行加热，然后废气由侧板上边梁下翼板的排气孔排出。

        图5-22所示为法国贝利埃T60型矿用自卸汽车车厢废气加热示意图。发动机排气管1经接口3与车厢9底部的废气入口相通。在自卸汽车的车厢落在车架上时，发动机排出的部分废气经排气管1、接口3、车厢板废气道7，由车厢板上边梁下翼板的车厢加热废气出口8排出。当车厢举起时，排气管接口与车厢底部的废气入口分开。这样就可保证自卸汽车在低温条件下正常工作。

        在车厢废气加热系统中设有转换阀，当环境温度较高不需对车厢加热时，可使发动机排出的高温废气不进入车厢加热气道，而直接通过发动机原排气系统排入大气。

        该车还利用发动机排出的废气对液压举升系统液压油箱4中的液压油和发动机燃油箱中的燃油进行加热，由废气控制阀2来控制。

        北京重型汽车制造厂生产的BJZ23480 型自卸汽车的车厢和中国北方重型汽车有限责任公司TEREX系列自卸汽车的车厢均设有废气加热系统。TEREX自卸汽车的车厢废气入口为四个，均设在车厢底架的纵梁上，这样使车厢加热较均匀，结构更合理。

        六、副车架

        自卸汽车副车架一般是由型钢焊接而成，用U型螺栓或连接支架固定在车架上。图5-23所示为自卸汽车副车架及装在副车架上的有关零件图。副车架也有两根纵梁、若干根横梁，并设有举升液压缸下支座、车厢倾卸的铰链座、车厢导向板和车厢固定锁等。

        自卸汽车副车架主要用来安装倾卸机构，并改善其受力情况。车厢与副车架之间非固定性连接，而图5-23所示的后倾式自卸汽车仅靠尾部的两个铰链连接。为了保证车厢准确地降落在副车架上，并防止自卸汽车行驶时车厢前端的左右摆动，在副车架上设有两个车厢导向板11.为了防止车厢在自卸汽车空载行驶时，车厢在副车架上窜动，还设有两组车厢固定锁27.

        车厢固定锁的结构如图5-24所示。它是由滚轮1、压板2、橡胶块4等组成的。图示位置中，橡胶块4迫使压板2夹住滚轮1，使车厢与垫木6保持可靠的接触；车厢举升时，滚轮推动压板使橡胶块变形量增大，滚轮与压板2脱离；当车厢降落时，滚轮沿压板的弧形面推动压板，落入压板的下弧面而起到固定锁的作用。

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