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压件的规格、形状、要求和技术参数,统一进行采购,这将成为高位自卸车未来发展的方向,但目前还没有这样的做法。
1.5.4 高位自卸车市场结构变化
从重型卡车行业市场结构来看,近几年高位自卸车销量比重总体呈现上升趋势。高位自卸车的年需求量近几年快速增长,尤其是“十一五”期间,进入高速增长期。
高位自卸车市场需求受国家宏观经济政策的影响明显,尤其是固定资产投资和基本建设投资,如能源设施投资、市政建设、交通、农田水利等变化直接影响到高位自卸车需求情况。“十一五”期间我国GDP年均增长率在7.5%左右,由于我国还属于发展中国家,国民经济的稳步增长很大程度上还依赖于固定资产的投资,这将为高位自卸车市场的发展提供一个良好的宏观经济环境。08年国家固定资产投资将继续保持较快增长,但增速可能较2007年有所下降。预计08年高位自卸车市场将继续保持较快增长。
从高位自卸车平台结构变化来看,重型化趋势较明显,13T级双级斯太尔平台产品成为市场主流需求。由于高位自卸车载重量较大,对车辆可靠性要求越来越高,斯太尔平台的承载能力强、出勤率高的优势明显,成为用户首选的高位自卸车。
近几年高位自卸车动力升级趋势明显,300PS以上产品需求快速增长,250PS以下产品逐步退出市场。
1.5.5 高位自卸车的市场需求变化及分析
近些年市场需求的变化根据用途分两类:矿用型基本无变化,运输型则有很大变化——动力越来越强,货箱越来越大,尤其是150公里以上的中途运输。
随着计重收费实施范围的扩大,治理超载力度的加强,以及国家对车辆环保要求提高等政策实施的影响, 高位自卸车市场需求逐步发生变化。影响因素主要包括:
1) 计重收费的实施了鼓励多轴大型车辆发展,使用户运营模式由超载型向效率型转变,自卸车轻量化需求增长。实施计重收费后,车辆不超载运输时,通行费收缴情况与现行标准基本持平或有所下降。空车、轻车的总体收费水平明显下降,对超限超载车辆通行费的征收则明显加大了力度。公路运输型高位自卸车超载比例下降,如何应用新技术降低卡车自重、实现轻量化,将成为2008年各企业的制高点。
2) 治理超载力度的加大,进一步抑制车辆超载,部分区域高位自卸车载重需求进一步下降,单级桥自卸车需求将会有所上升。
3) 油价的不断攀升,用户运营成本压力逐步增加,油价车辆经济性要求提高。对主机厂进一步降低油耗,提高车辆整车匹配能力提出更新的挑战。
从国外经验来看,随着基础设施的逐步完善,自卸车的需求可能会有所降低。但我国目前的基建项目非常多,因而未来几年里,我国高位自卸车的市场空间仍然相当巨大,至
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少会占20%至30%的市场份额。我国的高位自卸车市场在今后几年的发展势头会非常迅猛。
1.5.6 高位自卸车使用和维护
发动机运转,取力器位于“接通”,升降手柄位于“举升”而猛抬离合器。由于突然的接合而使取力器、油泵传动轴及油泵引起很大的冲击载荷,易造成早期损坏(一般多发生为油泵传动轴损坏)。在发动机高速运转,车厢满载,冬季寒冷液压油粘度高的情况下更为突出。
在满载举升中途突然将升降手柄推向“下降位置”,这时车厢不是徐徐降落,而是猛然冲下,这会给车架带来很大的冲击力,甚至会发生意外事故。尽管单作用活塞式液压缸设置有节流装置,以保证在车厢下降终了前产生节流作用使车厢降落速度自动减慢,但对于满载的车厢效果已不明显,因此,应尽量避免上述操作,如有特殊情况需要也必须小心操作,尽量放慢降落速度,必须切忌勿猛然将车厢落到底。
卸完货后,不脱开取力器或忘记脱开取力器便行车,这样汽车在行驶时,由于取力器处于“接合”位置,举升油泵则在“小循环”状态下高速长时间无负荷运转。所谓“小循环”即油泵运转时液压油只在油泵高、低压回路之间循环。这种情况下液压油油温上升很快,易造成油泵油封的损坏,甚至发生油泵“烧死”的现象;另外在高速行车时,油泵传动轴也会在过高的离心力作用下导致早期损坏。更严重的是油泵的运转意味着液压系统有动力源,在行车过程中会因各种原因而出现车厢自动升起的事故。因此,在卸完货行车时,必须及时脱开并确认取力器已经脱开再使车辆行驶。
利用猛提车—猛刹车卸货。由于猛提车的惯性力很大(一般是额定举升力的5-20倍),极易造成车架永久变形、车厢和付车架开焊、烧油泵或破坏密封圈、破坏液压缸等损害,车辆的使用寿命降低,严重者还会出现翻车事故。所以一般自卸车禁止举升时行车。
行驶时取力器在\接通\位置:若在\接通\状态(红灯亮着),则油泵将继续转动,液压系统就有动力源,这样就会因为在气控操纵阀上的误操作而引起车厢自动举升;此时气控分配阀即使在\下降\位置,油也要进入油泵,这样会使油泵烧坏。
行驶时将升降手柄置于“中停”位置:此时液压系统处于封闭状态,行车时地面的冲击可以通过举升机构传递到车厢,极易损坏某些联结部件。所以行驶时一定要将升降手柄置于“下降”位置。
在有很大横向坡度的场地卸货:举升时车箱歪斜,车厢翻转轴可能产生永久变形,更严重者可能发生翻车时故。货物未完全卸出时使用安全撑杆可能导致事故,安全撑杆仅用于车箱检查和维修使用。
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2 方案选定及分析
2.1 方案选定
“高位自卸汽车”和其他专用车一样,在设计时受到许多条件的约束。其主要约束条件是:
1)对选用专用汽车底盘改装时,应保持原基型车的主要技术特性; 2)专用底盘只有一定的利用空间;
3)有关标准对专用汽车空载和满载时总质量及轴荷分配的要求。 除了满足上述约束条件外,高位自卸汽车还应满足以下条件: 1)具有一般自卸汽车所具备的一切专用功能;
2)能将满载的车厢在与原始位置保持水平的状态下平稳的举升到一定高度,考虑到应能方便的向火车(货车)车厢内倾斜货物以及举升过程中的稳定性,确定其最大举升高度(即车厢举升到最高位置时地面距车厢底板的平行距离)为3米左右;
3)车厢能停止在举升过程中的任意高度,并能倾卸;
4)为了使高位自卸汽车能停驻在较合理的位置,并使货物倾卸的更远,车厢在举升过程中应能逐步后移。考虑到车厢升高后的纵向稳定性及有关的布置,其最大后移量不超过380mm;
5)举升和翻转机构的安装空间不超过车厢底部与大梁间的空间,后厢门打开机构的安装面不超过车厢侧面。
6)结构尽量紧凑,操作简单、方便、可靠、稳定,具有良好的动力传递性能。 为了使车厢平行举升,经过反复比较、论证,最后决定采用下图所示的方案。该方案只是在一般自卸车上新增了一套液压举升装置,装置中的两个液压缸按照一定的比例动作,其合成运动实现了车厢的平行举升。由于结构紧凑,易于布置,零(部)件易于加工,又能满足前述的各项要求,是较理想的方案。
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2.2 结构及原理概述
图2-1 图2-2
如2-1图所示,高位自卸车的改装部分由驱动系统1(即发动机——取力器——油泵系统),安装在驾驶室内的气控操作系统2,与底盘车大梁14固定联结的底座13,与13联成一体的固定架4,举升臂12,车厢6,车厢底架8,单机连杆摇臂放大式倾斜油缸7,推力油缸3,两级伸缩式套筒油缸11等组成。
如2-2图所示,由于油缸3的上腔和油缸11的下腔及其联接管道内已予先注入液压油并排净空气,所以两缸活塞能同时联动。当油缸3活塞向前推进进行时,使车厢6向前倾斜,同时油缸11的活塞也向前推进,并使车厢6向后倾斜,经过周密计算并精确分配两个油缸活塞推进速度之比例结果两缸活塞运动的合成使得车厢6能在与原始位置保持平行的状态下向上举升。
在油路控制系统中,有两个气控两位四通阀15,16(两阀已设计成一体)。在图7所示位置,先使阀16换位,压力油经过阀16、15进入油缸3下腔,压力油经过阀16、15进入油缸3的下腔,使油缸3的顶杆和油缸11顶杆按比例同时推进,车厢6即相对原始位置平行的向上升起,若在举升到某一高度时关闭油泵,停止供油,车厢6就停止在这一高度,这时再使阀15换位,开启油泵,则油缸7动作,车厢6便向后倾翻。然后切断控制气流,关闭油泵,阀15、16在弹簧作用下自动归位,则油缸7油缸3、油缸11在车厢和举升臂重力作用下自动回缩,直到车厢6和举升臂12复位。若只让阀15单独回位,则此时只有车厢6复位,由于举升臂12未复位,车厢6仍停留在原来的高度,可见车厢6和举升臂12即可同时进行也可分别进行。若车厢6在原始位置时,阀15、16同时都换位,则车厢6只在原始位置向后倾翻,这时与一般自卸车使用情况是一样的,由于油缸3和油缸7内均有缓冲装置,使得举升臂12和车厢6能快速下降,慢速复位。
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为防止车辆在行动过程中的离心力,惯性力的作用以及震动而可能引起的车厢6的位移,本车还设有导向限位,联动自锁及安全报警装置,使车辆在行驶过程中更加安全可靠。
2.3 设计方案分析
按设计要求 ,高位自卸汽车应包括车厢的举升机构、翻转机构和后厢门打开机构 ,这三种机构具有行程大 ,做往复运动及承受较大载荷的共同特点 ,并且要求结构紧凑、简单可靠 ,具有良好的动力传动性能。
2.3.1 凸轮机构
它的优点是:只需设计适当的凸轮轮廓 ,便可以使从动件得到所需的运动规律 ,并且结构简单、紧凑 ,设计方便。它的缺点是:凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触 ,接触应力大 ,易于磨损 ,故通常用于传力不大的控制机构或调节机构中 ,所以凸轮机构不太适于此场合。
2.3.2 齿轮机构
用于传递任意两轴之间的运动和动力 ,依靠两齿轮轮齿的相互啮合传递运动和动力 ,具有保证瞬时传动比恒定 ,使用寿命长 ,传动效率高 ,适用范围广 ,结构紧凑 ,工作可靠等优点 ,但其比较适用于连续的回转运动。
2.3.3 平面连杆机构
具有下列优点:
1) 各构件用低副联接 ,接触方式为面接触 ,因而压强小 ,便于润滑 ,磨损小 ,寿命长 ,适用于传递较大动力;
2)易于制造 ,能获得较高的运动精度;
3)由于构件多为杆状 ,能做成较长的杆 ,可用作实现远距离的操纵控制; 4)能实现比较复杂的运动等优点 ,对于高位自卸汽车的设计较适用。
2.4 设计方案及选定
2.4.1 举升机构
设计要求:
1)能将满载货物的车厢在比较水平的状态下平稳地举升到一定高度,最大升程
?1800mm。
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