CN111546967A - 一种自卸车货厢及设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种自卸车货厢及设计方法，包括货厢结构设计和货厢参数校核及有限元计算，根据整车载重要求和装载物料的特性确定货厢有效容积，根据整车防碰撞、装载高度等要求，确定货物模型，同时确定货厢长、宽、高和举升、翻转铰点尺寸，并校核整车载重分布和举升性能以及多种工况有限元分析。可以更准确的模拟货物实际堆装容积，确保货厢结构设计的合理性和计算验证理论设计的可靠性，通过每个步骤更准确、合理的建立货厢模型，通过有限元计算，可较快的验证货厢结构是否满足设计要求及安全余量，有效提高容积利用率和计算验证理论设计使用寿命。
Description
技术领域
本发明及矿山机械技术领域，具体是一种自卸车货厢及设计方法。
背景技术
自卸车货厢是用来运输物料的重要装置，是整车的重要组成部分，其结构设计的合理性是提升运输效率和使用寿命的重要保障。露天矿山运输物料通常有煤、金属矿、土石方等，货厢容积的大小主要与运输物料的容重、松散系数有关。货厢容积设计通常主要考虑平装和堆装容积，其附属件通常还要考虑货厢帽檐长度，帽檐两侧需加装防护板，货厢侧板两侧需要加装防护板，需要有限位装置和排石装置等。
传统货厢与新型货厢相比存在自重大，容积利用率底，底板磨损较快、使用寿命较短等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种结构简单、效果良好的自卸车货厢及设计方法。
本发明是以如下技术方案实现的：一种自卸车货厢，包括货厢，所述货厢的前上部设有货厢帽檐，所述货厢帽檐的后部设有帽檐防砸板，所述货厢帽檐的下方设有帽檐防护板，所述货厢帽檐的前端设有货厢下落指示条，所述货厢的两侧设有轮胎防护板，所述货厢的底部设有挡泥板，所述货厢左右纵梁各设置有举升销轴组件、限位组件、减震垫、打石器、后铰接销轴组件、锁具和示廓灯。
其进一步是：所述货厢帽檐延伸至自卸车的水箱罩前侧。
所述货厢底板长度比货物尾部尺寸长50mm。
所述货厢的装载高度为6.1-6.3m，所述货厢的举升最大角度为45°。
包括货厢结构设计和货厢参数校核及有限元计算，具体步骤如下：
STEP1：在平装物料上方以斜度1:2即26.6°向上建立完成2:1堆装货物模型；
STEP2：在2:1堆装模型基础上按照30°向上建立货物的锥装模型；
STEP3：结合锥装货物模型进行货厢轮廓设计；
STEP4：根据使用要求，确定货厢帽檐长度、货厢侧板高度和货厢后悬长度；
STEP5：调整货厢宽度、货厢高度来调整货物和货厢的重心位置，满足空载时前后桥载重分配为1:1，满载时前后桥载荷分配为1:2；
STEP6：根据举升缸行程，初步确定举升铰点位置；
STEP7：根据货厢、货物的重心位置和举升铰点位置，计算1.2倍安全系数下的最小举升力，确保重载举升性能要求；
STEP8：在货厢主体结构确定以后，利用ANSYS有限元分析软件对货厢在特定工况的应力、应变及模态进行分析；
STEP9：通过云图判断最大应力集中点确认板材强度，包括焊缝强度，是否满足设计要求。
步骤STEP1中，按照ISO6483《土方机械自卸车车厢容量标定》标准要求建立堆装货物模型。
步骤STEP4中，货厢侧板高度需满足矿区物料装载设备举升高度要求，货厢后悬长度需满足整车防碰撞要求。
步骤STEP8中，利用ANSYS有限元分析软件分析货厢在凹凸路面工况、举升工况、2倍重力工况、转弯工况和帽檐堆积物料工况下的应力及应变情况。
本发明具有以下优点：本发明的自卸车货厢及设计方法，可以更准确的模拟货物实际堆装容积，确保货厢结构设计的合理性和计算验证理论设计的可靠性，通过每个步骤更准确、合理的建立货厢模型，通过有限元计算，可较快的验证货厢结构是否满足设计要求及安全余量，有效提高容积利用率和计算验证理论设计使用寿命。
附图说明
图1是本发明按照锥装模型设计轻量化货厢的左后视图；
图2是本发明按照锥装模型设计轻量化货厢的左下视图；
图3是本发明按照锥装模型设计轻量化货厢的右下视图；
图4是发明堆装模型的主视图；
图5是发明堆装模型的俯视图；
图6是发明锥装模型的主视图；
图7是发明锥装模型的俯视图；
图中：1、货厢帽檐，2、货厢，3、帽檐防砸板，4、帽檐防护板，5、货厢下落指示条，6、轮胎防护板，7、挡泥板，8、举升销轴组件，9、限位组件，10、减震垫，11、打石器，12、后铰接销轴组件，13、锁具，14、示廓灯。
具体实施方式
如图1至图7所示的一种自卸车货厢，包括货厢2，所述货厢2的前上部设有货厢帽檐1，所述货厢帽檐1的后部设有帽檐防砸板3，所述货厢帽檐1的下方设有帽檐防护板4，所述货厢帽檐1的前端设有货厢下落指示条5，所述货厢2的两侧设有轮胎防护板6，所述货厢2的底部设有挡泥板7，所述货厢2左右纵梁各设置有举升销轴组件8、限位组件9、减震垫10、打石器11、后铰接销轴组件12、锁具13和示廓灯14。所述货厢帽檐1延伸至自卸车的水箱罩前侧。所述货厢2底板长度比货物尾部尺寸长50mm。所述货厢2的装载高度为6.1-6.3m，所述货厢2的举升最大角度为45°。
一种自卸车货厢的设计方法，包括货厢结构设计和货厢参数校核及有限元计算，根据整车载重要求（载重220吨）和装载物料的特性（运输货物土石方容重1.85t/m3，松散系数1）确定货厢有效容积，根据整车防碰撞、装载高度等要求，确定货物模型，同时确定货厢长、宽、高和举升、翻转铰点尺寸；根据甲板宽度和后视镜位置确定货厢帽檐长度和帽檐两侧防护板尺寸，根据整车后轮宽度确定货厢宽度及两侧防护板尺寸；根据货厢、货物重心位置，前后铰接点位置，校核轴荷分布和举升力；根据矿用自卸车使用工况要求，重点分析五种典型工况（凹凸路面工况、举升工况、2倍重力工况、转弯工况、帽檐堆积物料工况下）下货厢应力、应变情况和模态分析情况。通过以上步骤更准确、合理的建立货厢模型，通过有限元计算，可较快的验证货厢结构是否满足设计要求及安全余量，可以更准确的模拟货物实际堆装容积，确保货厢结构设计的合理性和计算验证理论设计的可靠性。
具体步骤如下：
STEP1：按照ISO6483《土方机械自卸车车厢容量标定》标准要求，在平装物料上方以斜度1:2即26.6°向上建立完成2:1堆装货物模型；
STEP2：在2:1堆装模型基础上按照30°向上建立货物的锥装模型；
STEP3：结合锥装货物模型进行货厢轮廓设计；
STEP4：根据使用要求，确定货厢帽檐长度，通常要求帽檐伸长至甲板前侧或者水箱罩前侧；货厢侧板高度，需满足矿区物料装载设备举升高度要求，220吨级车装载高度通常在6200mm左右；货厢后悬长度需满足整车防碰撞要求，且货厢举升到最大角度45°时，后尾不会碰到排土场挡土墙，可将货物顺利倾斜至挡土墙外侧；
STEP5：调整货厢宽度、货厢高度来调整货物和货厢的重心位置，满足空载时前后桥载重分配为1:1，满载时前后桥载荷分配为1:2；调整时倾向于满载时后桥载重略大于前桥的2倍，以确保运行安全（电传动自卸车通常前桥采用单台，后桥采用双胎）；
STEP6：根据举升缸行程，初步确定举升铰点位置；根据货厢、货物的重心位置和举升铰点位置，计算1.2倍安全系数下的最小举升力，确保重载举升性能要求；
STEP7：根据货厢、货物的重心位置和举升铰点位置，计算1.2倍安全系数下的最小举升力，确保重载举升性能要求；
STEP8：在货厢主体结构确定以后，利用ANSYS有限元分析软件对货厢在特定工况的应力、应变及模态进行分析，采用如表1中的边界条件，重点分析货厢在凹凸路面工况、举升工况、2倍重力工况、转弯工况和帽檐堆积物料工况下的应力及应变情况；
STEP9：通过云图判断最大应力集中点确认板材强度，包括焊缝强度，是否满足设计要求。
表1。
Claims (8)
1.一种自卸车货厢，其特征在于：包括货厢（2），所述货厢（2）的前上部设有货厢帽檐（1），所述货厢帽檐（1）的后部设有帽檐防砸板（3），所述货厢帽檐（1）的下方设有帽檐防护板（4），所述货厢帽檐（1）的前端设有货厢下落指示条（5），所述货厢（2）的两侧设有轮胎防护板（6），所述货厢（2）的底部设有挡泥板（7），所述货厢（2）左右纵梁各设置有举升销轴组件（8）、限位组件（9）、减震垫（10）、打石器（11）、后铰接销轴组件（12）、锁具（13）和示廓灯（14）。
2.如权利要求1所述的一种自卸车货厢，其特征在于：所述货厢帽檐（1）延伸至自卸车的水箱罩前侧。
3.如权利要求1所述的一种自卸车货厢，其特征在于：所述货厢（2）底板长度比货物尾部尺寸长50mm。
4.如权利要求1所述的一种自卸车货厢，其特征在于：所述货厢（2）的装载高度为6.1-6.3m，所述货厢（2）的举升最大角度为45°。
5.一种如权利要求1所述的自卸车货厢的设计方法，其特征在于：包括货厢结构设计和货厢参数校核及有限元计算，具体步骤如下：
STEP1：在平装物料上方以斜度1:2即26.6°向上建立完成2:1堆装货物模型；
STEP2：在2:1堆装模型基础上按照30°向上建立货物的锥装模型；
STEP3：结合锥装货物模型进行货厢轮廓设计；
STEP4：根据使用要求，确定货厢帽檐长度、货厢侧板高度和货厢后悬长度；
STEP5：调整货厢宽度、货厢高度来调整货物和货厢的重心位置，满足空载时前后桥载重分配为1:1，满载时前后桥载荷分配为1:2；
STEP6：根据举升缸行程，初步确定举升铰点位置；
STEP7：根据货厢、货物的重心位置和举升铰点位置，计算1.2倍安全系数下的最小举升力，确保重载举升性能要求；
STEP8：在货厢主体结构确定以后，利用ANSYS有限元分析软件对货厢在特定工况的应力、应变及模态进行分析；
STEP9：通过云图判断最大应力集中点确认板材强度，包括焊缝强度，是否满足设计要求。
6.如权利要求5所述的一种自卸车货厢的设计方法，其特征在于：步骤STEP1中，按照ISO6483《土方机械自卸车车厢容量标定》标准要求建立堆装货物模型。
7.如权利要求5所述的一种自卸车货厢的设计方法，其特征在于：步骤STEP4中，货厢侧板高度需满足矿区物料装载设备举升高度要求，货厢后悬长度需满足整车防碰撞要求。
8.如权利要求5所述的一种自卸车货厢的设计方法，其特征在于：步骤STEP8中，利用ANSYS有限元分析软件分析货厢在凹凸路面工况、举升工况、2倍重力工况、转弯工况和帽檐堆积物料工况下的应力及应变情况。
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