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1、第15卷 第2期石家庄铁道学院学报Vol115No122002年6月 JOURNALOFSHIJIAZHUANGRAILWAYINSTITUTEJun12002重型自卸车倾卸机构受力分析麻士琦 周 亮 邢海军(石家庄铁道学院机械工程分院 石家庄 050043)【摘要】重型自卸汽车设计中经常选用三角臂组合式倾卸机构,应用的是铰链四连杆机械运动工作原理。通常对自卸汽车倾卸机构的计算是以三角臂为受力分析的研究对象;而若全面表达倾卸机构的受力状态,则须将倾卸机构作为受力分析的研究对象。实践证明,后者明显优于前者,具有应用的广泛性和较强的
2、实用价值。【关键词】自卸车 机构 受力分析【中图分类号】TH24 【文献标识码】A 【文章编号】100623226(2002)02200482041 引言自卸汽车通常采用液压倾卸机构实现自动卸载。目前,多数重型自卸汽车的倾卸机构选用三角臂组合式。它一般由车厢、三角臂、拉臂和副车架组成铰链四连杆机构,通过动力源——液压油缸的作用而产生举升运动,实现自卸汽车的自动卸载功能。以总质量20t的重型自卸汽车为例,采用两种方法对三角臂组合式倾卸机构进行受力分析,并进行比较。2 三角臂组合式倾卸机构的工作原理三角臂组合式倾卸机构由三角臂ABC、拉臂
3、EC、油缸OB等组成,如图1所示。点A为车厢支架与三角臂之铰接点;点B为油缸与三角臂之上铰接点;点C为拉臂与三角臂之铰接点;点E为拉臂与副车架之铰接点;点H为车厢架之铰接点,点O为油缸与副车架之下铰接点。当倾卸机构工作时,液压油缸无杆腔进油,使油缸OB伸长,驱动三角臂ABC和拉臂EC转动升高举起车厢,使车厢绕点H倾翻卸载。货物卸完后,油缸停止进油,并打开回油阀,车厢靠自身重量落回原位。其运动简图如图2所示。3 倾卸机构的受力分析311 以三角臂为受力研究对象的受力分析对倾卸机构进行力的分析,通常的作法是把其中的三角臂、拉臂等视为分离体
4、,分别作为研究对象进行受力分析。设三角臂为一个独立体,由于三角臂的质量与有效载荷质量(车厢自身质量与车厢载荷质量之和)相 收稿日期 2002203221 麻士琦 男 1969年1月出生 工程师©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第2期 麻士琦等:重型自卸车倾卸机构受力分析 49图1 三角臂组合式倾卸机构简图 图2 三角臂组合式倾卸机构运动简图比很小,故可忽略三角臂与拉臂等构件间铰接处的转动
5、摩擦阻力及各构件的惯性和惯性力矩,则使三角臂受力简化,如图3所示。从图3中可以看到,三角臂仅受倾卸机构中的油缸推力f、拉臂拉力f1及车厢支架力f2作用。根据平面汇交力系平衡的几何条件,车厢支架力f2必通过油缸OB与拉臂EC的交点D。在该平衡力系中,油缸推力f是拉臂拉力f1和车厢支架力f2的合图3 以三角臂为研究对象的受力分析力平衡力。以上分析只是表示了三角臂的受力方向,却不能表示出力的大小,同时也没有把车厢与副车架之铰接点的车厢铰接力f3考虑进去,这是一个不小的缺陷。若以车厢为受力分析的研究对象,则其除受有效载荷质量形成的重力W作用外
6、,还要受方向相反的车厢支架力f2的反作用力和车厢铰接力f3的作用,形成一个平面汇交力系,因此f2、f3二力的合力即是重力W的平衡力。与前述对三角臂进行的受力分析组合在一起,才是对整个倾卸机械完整的受力分析。312 以倾卸机构为受力分析研究对象的受力分析图4 以倾卸机构为研究对象的受力分析(单位:mm)采用以倾卸机构为研究对象的几何受力分析。如图4所示,首先作垂直于副车架的有效载荷质量W的重心线NJ与车厢支架力f2的延长线AN交于N点,连接NH,作NH的平行线JU,则NU为车厢支架力f2的代数值,JU为车厢铰接力f3的代数值;作拉臂EC
7、的平行线与油缸OB的平行线UV交于V点,则NV、UV分别为拉臂拉力f1、油缸推力f的代数值。由受力分析图得知,在倾卸机构中,拉臂所承受©1995-2004TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.50石 家 庄 铁 道 学 院 学 报第15卷的拉力最大,油缸推力次之,均大于重力W,说明在三角臂组合式倾卸机构中三角臂并没有起到使油缸推力节省的作用。而这种机构由于其举升位置点A在车厢中部,因此对车厢结构,特别是承受载荷较大的重型自卸汽车车厢结构十分有利。4 倾卸机构各力的计算
8、411 以三角臂为受力分析研究对象的力的计算在图3中,通过点A作OB、EC的垂线AS、AT。在形成的△AOS、△AET中:AS=OA·sinB;AT=EA·sinK根据三角臂静力矩平衡∑MA=0,得:f·AS-f1·AT
