世界主流平推式自卸车技术路线方案解析(下)

朱启贤

摘要:以Fliegl公司的推卸式自卸车为例,解析平推式自卸车技术路线中的第三种——推卸式系统的结构原理,以及典型的代表产品。

推卸式系统(Push-Off systems)

采用地板步进式系统和地板活动式系统的自卸车产品,包括现有的举升式自卸车产品,面对牧草或者生活垃圾等松散物料运输时,会因为运输这类轻抛物料的自重极为有限,则显得“有劲使不上”。但是,若采用推卸式系统,则可以完美地将压缩物料和运输物料合二为一,成为松散物料运输客户的最佳选择。

推卸式系统(push-off systems),是将自卸车厢体的前围板做成活动推板式,在前部油缸的水平推力作用下朝着车厢后部移动,将车厢内的物料推卸出去,实现卸载物料的功能。如果在装载物料过程中启动推卸功能,而车厢的后门处于关闭状态时,物料则会被压缩,可以让推卸式自卸车一次运输更多压缩后的货物。

相比较于前两类平推式产品,推卸式自卸车具有以下特有的技术优势而得到越来越多的用户偏爱,逐渐有后来者居上的趋势。

a结构非常简单,没有复杂的驱动传动装置,产品成本低廉,性价比高。

b.没有太多的精密配合结构和易损件,一般情况下很少出故障,可靠性很高。

c整个系统全部装配在外表面,维修拆卸很方便,液压件均为市场上的常见规格,购买方便,维修保养非常省事。

d可以对松散货物进行压缩,一般能够达到50%以上的压缩量,极大地提高了运输量。

e可以在尾部挂接多种设备,实现多种功能,如螺旋输送机、撒布机、输送带,等等。

推卸式系统由于具备压缩的特有功能,目前在发达国家的农业运输领域处于垄断地位,并且可以挂载多种农用器具,实现多种农场作业(如图1),制造该产品的有Fliegl、Bmi、Chieftain等数十家国际企业。

推卸式系统,目前主要有两种结构形式,一种是采用三根单节油缸串联组成的推卸式系统,主要用于长度10 m以内的推卸式自卸车,特别是在底盘改装的自卸车上应用更为广泛。另一种是采用单根多节油缸组成的推卸式系统,主要用于车厢较长的推卸式自卸车,随着多节油缸可靠性的提高和成本的降低,目前全系列产品都有了它的身影。

1.三根单节油缸串联组成的推卸式系统

采用三根单节油缸组成的推卸式系统,需要前半部分车厢底板朝后移动,结构上略微复杂,但是液压系统的可靠性更好,产生的推力也更大。

下面我们以Fliegl公司的产品为例,简单地了解一下由三根单节油缸组成的推卸式系统的主要工作原理和结构。

由于车厢的空间和长度有限,采用单根油缸时,不可能一次性直接将所有货物推出,因此经过长期的优化设计后,Fliegl公司最终选定了三根油缸串联的结构形式(如图2),这种配置也成为了大部分公司推卸式系统的标准配置。

图2所示的三根油缸,从下往上可依次编号为油缸一、油缸二和油缸三,其中油缸二和油缸三是联体缸,可以共用进/回油管,拉杆伸出的方向相反,缸体长度和行程大约只有油缸一的一半,总行程为车厢内部可推卸长度的一半。

采用此种结构的平推式自卸车,车厢底板平均分为前后两部分,前半部分活动底板的下表面和后半部分固定底板的上表面平齐,整个卸货过程分为以下两个步骤(如图3):

第一步是油缸一伸长,推动前半部分活动底板和前围板一起后移,也就是图示黑色部分整体向车尾方向后移,当前半部分活动底板和后半部分固定底板完全重合时,油缸一达到最大行程。 第二步是油缸二和油缸三伸长,推动前围板朝后移动,最终前围板到达车厢的最尾端,将所有的货物推卸出去,完成卸货过程。

Fliegl公司生产的推卸式自卸车品种极为丰富,拥有几十种不同用途和不同长度的产品,笔者在此只列举销量最大的农用推卸式全挂自卸车的一个产品型谱(如表1)。

下面将以Fliegl公司的推卸式自卸车为例,了解一下由三根油缸组成的推卸式系统的主要结构,特别是其中的一些关键设计点值得注意。

在图2所示的三根油缸中,油缸一需要将前活动底板完全推到车厢的后部,整个行程需要达到半个车厢的长度,所以油缸一的外形尺寸很长,为了防止装卸的重物砸坏油缸以及防尘防水,还需要在油缸一的外部布置保护罩,保护罩的后端不能超出前活动底板的后端,以防止密封及强度出现问题。

油缸一的保护罩同时又充当了前推板的下滑道,加上油缸一的上部垂直布置着油缸二和油缸三,为了节约空间,油缸一的保护罩一般选择平顶结构,如图4所示。

如图4所示,为了减少油缸二和油缸三超出车厢前端长度的问题,以避免和主车部件发生干涉,故油缸二和油缸三的部分长度,需要超出前推板的后部。为了防止运输物品残留在保护罩上,油缸二和油缸三保护罩的上部做成了图4所示的斜坡状,也可以设计成尖角等不易残留物品的形状。

在图4中,我们还可以看到,前部活动底板比后部固定底板要高出一个台阶,并且使用了斜坡设计过渡,这样让车厢内部显得更为平坦和美观,同时也让底板间的密封效果更佳。

图5所示的是三根油缸完全推卸时的状态照片,从图中可以看出,为了解决油管伸缩问题,在油缸二和油缸三旁配备了一个滚筒,专门释放油管,也可以设置多层打开的折叠架,将油管固定在折叠架上。

推卸式自卸车卸货时,为保证前推板一直平行移动,以保持最佳的密封效果和推卸效果,防止因为受力不均匀,推板产生倾斜情况,车厢内部的上端需要设置专门的导向滑道结构,如图6所示。

在图6中我们可以看到,前推板和车厢接触的三面全部安装了密封胶条,可以让平推式自卸车运输泥土、砂石等颗粒较小的物体,甚至可以运输热态沥青,配合摊铺机一起对道路进行施工,如图7所示。

2.单根多节油缸组成的推卸式系统

采用单根多节油缸组成的推卸式系统,由于较长的推卸距离容易对油缸产生侧向力,会导致油缸拉杆和筒壁产生异常磨损,然而车厢的密封性能更优于三根单节油缸组成的推卸式系统,且结构更为简单。

随着单根多节油缸的产品质量越来越高,成本也越来越低,单根多节油缸推卸式系统的应用也越来越多,并逐渐有取代三根单节油缸串联系统的迹象。

特别是单根多节油缸闭合后的长度非常短,布置起来非常方便,同时不需要有活动底板结构,车厢结构也因此简单到了极致,这两大优点让企业在研发推卸式自卸车时,也越来越多地考虑采用单根多节油缸组成的推卸式系统。

由于单根多节油缸组成的推卸式系统非常简单,笔者在此仅提出两个需要注意的两个问题:一是当车厢过长时,在多节油缸上必须增加中间稳定架(如图8),防止油缸受到侧向力造成拉杆和缸壁偏磨,导致油缸出现漏油等致命问题;二是必须考虑好导向滑道和相应的密封问题,保证推板行进过程中不会出现偏移,同时也要防止长行程下,密封件和厢体摩擦较大,容易发热变形,导致密封失效等问题,图9所示的分块式长厚体密封结构,可以作为我们设计同类产品时的一个参考。

推卸式自卸车,以其独特的压缩功能,简单可靠的结构,多功能的选装搭配,逐渐展现出了后来者居上的姿态,从农用市场一统天下后,逐渐进入到多种货物的运输领域,继而在垃圾运输、矿用运输(如图10)等领域崭露头角,并且不断地向其他物品运输领域扩张,得到了越来越多的企业和客户的认可。

综述

在此回顾前两期与此文所讲述的三种世界主流平推式自卸车的技术路线方案,即地板步进式系统(walking-floorsystems)、地板活动式系统(moving -floorsystems)和推卸式系统(Push-Offsystems),主要是介绍了它们的工作原理和大致结构。现在笔者根据这三类产品的特点,并结合国内的现状,简单概括一下最适合我国所应用的平推式自卸车的技术路线方案。

地板步进式系统,可以说是欧美先进技术的集大成者,采用了自动化的液电控制设计,为此专门开发出一套驱动控制系统,并且依托先进的加工工艺水平,开发出大量需要高精度配合的配件,完全超出了国内现有产品的制造水平。即使国内能够加工出这些配件,也需要投入大量的模具费用,才能开发出适应不同物品运输的配件,所需费用极为高昂。因此,地板步进式系统只能作为一个先进的技术产品榜样,值得国内企业学习提高,但不适合引进开发,即使有客户需求,也只适合采用进口核心配件的方式进行生产。

地板活动式系统,主要是滚筒式自卸车产品,同样也需要开发传送系统所需要的配件,虽然成本不算太高,但是可靠性仍需要经历长时间的使用验证,特别是传送带的密封问题,笔者认为这属先天性的结构缺陷,就像举升式自卸车容易导致翻车一样,暂时无法彻底解决这一问题,但是该系统具有装卸货的双重功能,具有一定的产品优势。目前国内已经有企业开发了这一产品(如图11),相关的配件全部是从国外进口,价格暂时偏高。因此,地板活动式系统可以作为国内企业的一个开发参考,进行部分关键配件的国产化,特别是在需要自动装货的领域内使用。

推卸式系统,笔者认为这是适合中国国情最好的技术路线方案,无论是三根单节油缸串联组成的推卸式系统,还是单根多节油缸组成的推卸式系统,在国内全部都有成熟的配件产品,特别是整个系统不需要开发任何的模具,产品的开发成本非常低廉。

目前一套行程在10 m以上的多节缸推卸式系统包括控制阀在内,国产化的价格不超过5万元,同时不需要安装稳定架、转轴等传统结构,降低了产品的成本,性价比非常高。

然而,10 m以上的推卸式自卸车产品,由于大行程多节油缸生产的难度较大,能够制造的企业较少,目前产品的制造成本略高于举升式自卸车产品,差价在2万元左右:而10m以内的自卸车产品,多节油缸的制造难度大大降低,生产企业也较多,产品的成本不会高于举升式自卸车,如果采用三根单节油缸串联组成的推卸式系统,产品的成本将远低于目前举升式自卸车产品。

以上两款三根单节油缸和单根多节油缸,目前国内配套企业都已经开始小批量生产,但是市场售价比举升式自卸车高出太多,甚至超出10万元以上,严重阻碍了推卸式自卸车产品的大规模推广应用,让客户望而生畏,无法接受这样的价格。

另外,影响平推式自卸车应用的最大难题是,至今没有任何平推式自卸车产品的国家标准规范,生产企业无法取得相应的公告准入,目前销售的产品大部分都是场内用车,或者是违规套牌。

这一切让平推式自卸车的市场应用处于极为尴尬的境地,正规企业生产出该类产品进入国内市场销售就是违反国家法规,而客户又有着强烈的需求。

面对着国际上大规模应用平推式自卸车的发展势头,再回过头来看看国内举升式自卸车层出不穷的翻车事故,更为安全的平推式自卸车产品究竟还需要等到多久才能在国内合法上路呢?

浏览次数:  更新时间:2015-09-28 14:09:10
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