馬知才 何興華

MA Zhi-cai et al

常熟華東汽車有限公司 江蘇常熟 215500

1 前言

隨著社會(huì)發(fā)展，各種工業(yè)廢料、散裝物料、生活垃圾的運(yùn)輸量快速增加，對(duì)相應(yīng)的專用運(yùn)輸工具提出了更高的要求。較發(fā)達(dá)地區(qū)已對(duì)生活垃圾采用壓縮式垃圾車直接運(yùn)輸或采用壓縮站將垃圾壓縮成塊后，采用專用的密封式運(yùn)輸車運(yùn)輸，但對(duì)建筑垃圾、工業(yè)廢料及許多中小城市中的各類垃圾還是采用傳統(tǒng)敞口的活動(dòng)周轉(zhuǎn)箱或普通自卸車來完成，這兩種箱體的缺點(diǎn)是不密閉，在運(yùn)輸過程中易出現(xiàn)跑、冒、滴、漏現(xiàn)象，造成二次污染。因此，如何提高散裝物料的運(yùn)輸效率，減少運(yùn)輸車輛二次污染問題尤為重要。

自卸車目前采用加蓋的方式解決敞口問題，其蓋的種類多種多樣，可以是前后翻、左右翻或前后移動(dòng)等，技術(shù)較為成熟。擺臂式運(yùn)輸車采用周轉(zhuǎn)箱的運(yùn)輸方式，目前國內(nèi)外市場采用的也是在周轉(zhuǎn)箱上加蓋的結(jié)構(gòu)，但周轉(zhuǎn)箱加蓋后貨物的裝卸極為不便，為此，本文介紹一種經(jīng)典的擺臂式運(yùn)輸車周轉(zhuǎn)箱的箱蓋啟閉機(jī)構(gòu)，具有方便、密封、安全、環(huán)保的特點(diǎn)。

2 機(jī)構(gòu)的技術(shù)方案與關(guān)鍵技術(shù)

若要保證擺臂式運(yùn)輸車周轉(zhuǎn)箱的高效裝卸，僅簡單地在箱子上加蓋是不可行的，因?yàn)楹唵渭由w后采用抓斗這類高效設(shè)備裝貨時(shí)會(huì)相當(dāng)不便。設(shè)計(jì)時(shí)，既要避免周轉(zhuǎn)箱在上車、卸車及運(yùn)輸過程中出現(xiàn)貨物抖落、飛灑，又要保證卸貨方便，箱蓋的啟閉要做到不受其它物體干擾影響，能夠保障箱蓋與活動(dòng)箱之間協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，設(shè)計(jì)了一種能夠圍繞中間軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，又能隨周轉(zhuǎn)箱一起上下運(yùn)動(dòng)的箱蓋啟閉機(jī)構(gòu)。

圖1中，箱蓋設(shè)計(jì)為背部相連的一對(duì)翼開型式，該對(duì)箱蓋猶如兩瓣相連著的大小一致的蚌殼，包括下橫梁、上回轉(zhuǎn)軸、箱蓋提升裝置、箱蓋翻轉(zhuǎn)裝置、擺臂、鏈座、定位導(dǎo)向裝置等。

下橫梁為箱蓋與箱蓋翻轉(zhuǎn)裝置的連接中樞，下橫梁整體構(gòu)成為龍門架形狀，通過設(shè)在下橫梁兩端的軸承座使箱蓋與下橫梁連接，并通過安裝在下橫梁中部的箱蓋翻轉(zhuǎn)裝置，實(shí)施對(duì)箱蓋的翻轉(zhuǎn)并打開。蓋的模擬結(jié)構(gòu)如圖2所示。

上回轉(zhuǎn)軸為實(shí)施箱蓋提升與下降的支點(diǎn)，上回轉(zhuǎn)軸與擺臂連接且與下橫梁平行，經(jīng)定位導(dǎo)向裝置的作用，將兩部件相對(duì)位置固定。在上回轉(zhuǎn)軸的兩端設(shè)有安裝在軸承座上的一對(duì)箱蓋提升裝置，通過箱蓋提升缸的作用，直接對(duì)下橫梁進(jìn)行提升和下降，實(shí)現(xiàn)對(duì)箱蓋的提升與下降。該結(jié)構(gòu)在車輛上周轉(zhuǎn)箱與蓋結(jié)合的結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

上回轉(zhuǎn)軸與擺臂連接，保證周轉(zhuǎn)箱蓋與周轉(zhuǎn)箱的相對(duì)位置不變。上回轉(zhuǎn)軸的兩端伸展到裝有軸承的上回轉(zhuǎn)軸孔中，并伸出上回轉(zhuǎn)軸孔一段距離與擺臂聯(lián)接，隨著擺臂的回轉(zhuǎn)，上回轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)箱蓋上部機(jī)構(gòu)一起回轉(zhuǎn)。周轉(zhuǎn)箱運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

在軸承座與擺臂之間的上回轉(zhuǎn)軸上安裝鏈條座，并配置一對(duì)長度固定的鏈條，鏈條的另一端掛或鉤住在周轉(zhuǎn)箱側(cè)部的一對(duì)鏈條掛腳上，鏈條座通過鏈條使周轉(zhuǎn)箱與擺臂式運(yùn)輸車之間構(gòu)成有機(jī)連接；鏈條的擺動(dòng)中心與箱蓋的擺動(dòng)中心是重合的，只需將箱蓋翻轉(zhuǎn)裝置的控制液壓管路沿?cái)[臂布置，即可保證箱蓋擺動(dòng)與鏈條擺動(dòng)同步。設(shè)計(jì)完整的模擬圖如圖5所示。

3 機(jī)構(gòu)啟閉的原理與使用

3.1 周轉(zhuǎn)箱的平移卸貨

周轉(zhuǎn)箱平移卸貨時(shí)，通過擺臂式運(yùn)輸車的液壓泵操作驅(qū)動(dòng)車架后部中央的掛鉤動(dòng)力缸，使掛鉤與周轉(zhuǎn)箱分離，此時(shí)無需操作箱蓋提升缸，保證箱蓋及箱蓋提升裝置、箱蓋翻轉(zhuǎn)裝置等能夠通過軸承座繞上回轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)即可。

操作車廂尾部的一對(duì)支承，微微頂起車輪，使車輛輪胎在整個(gè)裝卸過程中不受力。操縱擺臂缸，使擺臂繞自身的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于此時(shí)掛鉤已與周轉(zhuǎn)箱分離，缸座與鏈條座是可自由轉(zhuǎn)動(dòng)的，因此在吊運(yùn)周轉(zhuǎn)箱的過程中，箱蓋與周轉(zhuǎn)箱的回轉(zhuǎn)角度是同步的，即箱蓋與周轉(zhuǎn)箱呈自由狀態(tài)，它們的相對(duì)位置是固定不變的，既保證了在吊運(yùn)過程中箱蓋與周轉(zhuǎn)箱之間不會(huì)發(fā)生互相干涉，又保證了箱蓋始終蓋置在周轉(zhuǎn)箱的箱口上，所以，周轉(zhuǎn)箱開始由車上向地面平移時(shí)，箱蓋始終伴隨于周轉(zhuǎn)箱，實(shí)現(xiàn)了箱蓋與周轉(zhuǎn)箱自車上吊同步移至地面上。在擺臂油缸作用下二者同步的關(guān)系如圖6所示。

當(dāng)將周轉(zhuǎn)箱吊移至地面上后，只需將吊裝鏈條從活動(dòng)箱的鏈條掛腳解下，操作擺臂缸，箱蓋及吊裝鏈條等可適當(dāng)提升，收起支承后，驅(qū)動(dòng)車輛離開即完成了周轉(zhuǎn)箱從車輛上的平移卸貨。

3.2 周轉(zhuǎn)箱的平移裝載

周轉(zhuǎn)箱平移裝載時(shí)，先驅(qū)車開往需要吊裝的地點(diǎn)，此時(shí)無論車輛處于平移卸貨之后還是處在正常的庫存狀態(tài)下，只需保持箱蓋為自由狀態(tài)并能夠與擺臂同步擺動(dòng)，適度操作擺臂缸，即可將箱蓋扣在另一個(gè)周轉(zhuǎn)箱的箱口上，再將鏈條扣置到周轉(zhuǎn)箱的鏈條掛腳上，按前述相反的操作程序就可將周轉(zhuǎn)箱從地坪水平地吊往車輛上。在整個(gè)吊裝過程中，一對(duì)箱蓋與周轉(zhuǎn)箱自始至終地蓋置在周轉(zhuǎn)箱的箱口部位，不會(huì)出現(xiàn)抖落、拋灑。周轉(zhuǎn)箱的平移裝載如圖7所示。

3.3 周轉(zhuǎn)箱的翻轉(zhuǎn)卸貨

將裝有貨物的車輛開到目的地后，驅(qū)動(dòng)液壓泵提供整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)力，操作驅(qū)動(dòng)車架后部中央的掛鉤動(dòng)力缸，使掛鉤鉤住周轉(zhuǎn)箱后部掛鉤軸，操作箱蓋提升缸，使箱蓋提升，通過定位導(dǎo)向裝置將箱蓋與上回轉(zhuǎn)軸鎖止，保證箱蓋隨上回轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)。操作箱蓋翻轉(zhuǎn)缸，使活塞桿向缸體內(nèi)回縮，打開箱蓋，展開至最大限度。周轉(zhuǎn)箱的翻轉(zhuǎn)示意如圖8所示。

同樣，操作車廂尾部的一對(duì)支承，微微頂起車輪。操作擺臂，使擺臂圍繞自身的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由于之前掛鉤已鉤住了周轉(zhuǎn)箱的掛鉤軸，因此當(dāng)擺臂作向后回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，驅(qū)動(dòng)周轉(zhuǎn)箱翻轉(zhuǎn)，將貨物傾卸。在此過程中，由于箱蓋已受到上回轉(zhuǎn)軸的限定，所以在傾斜過程中，箱蓋與上回轉(zhuǎn)軸的回轉(zhuǎn)角度相同，即箱蓋與周轉(zhuǎn)箱的相對(duì)位置也是固定不變的，從而既保證了在卸貨過程中箱蓋不會(huì)與周轉(zhuǎn)箱發(fā)生干涉，又保證了箱蓋的合理開啟，且開啟時(shí)無需考慮空間障礙因素。卸貨后，將周轉(zhuǎn)箱回復(fù)到原來位置的操作程序與前述相反。用該方式卸貨時(shí)貨物主要從周轉(zhuǎn)箱的下部卸出，可有效避免對(duì)活動(dòng)箱蓋的沖擊。周轉(zhuǎn)箱的卸貨示意如圖9所示。

4 對(duì)比分析與特點(diǎn)

擺臂式運(yùn)輸車的裝卸過程是類同的，但能具備與周轉(zhuǎn)箱一起裝卸的、具有活動(dòng)功能的周轉(zhuǎn)箱蓋是首次介紹。

原活動(dòng)箱上并未設(shè)置箱蓋(習(xí)慣稱為吊斗蓋)，當(dāng)裝滿貨物無箱蓋的周轉(zhuǎn)箱被吊置于車上的過程及整個(gè)運(yùn)輸過程中，會(huì)造成各類二次污染。

圖10所示為常見的與周轉(zhuǎn)箱相配的活動(dòng)箱蓋啟閉機(jī)構(gòu)示意圖，它是在車輛的前端箱壁上加裝一只由連桿動(dòng)力缸推動(dòng)的連桿機(jī)構(gòu)，再由連桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)箱蓋，實(shí)現(xiàn)箱蓋的開啟和關(guān)閉。這種結(jié)構(gòu)對(duì)防止貨物在運(yùn)輸途中出現(xiàn)拋灑有良好的作用。但是存在以下缺陷：一是箱蓋自身表現(xiàn)為懸梁的結(jié)構(gòu)形式，整個(gè)箱蓋僅靠鉸鏈與車架箱壁鉸接，而啟閉機(jī)構(gòu)的連桿跨度大，受側(cè)向力后容易失穩(wěn)而引發(fā)意外；其次，箱蓋的啟閉必須有足夠的空間高度保障，因?yàn)樵趯?shí)際的啟閉情況下，車輛往往會(huì)受到驅(qū)車地的其他物體阻礙而難以使箱蓋啟閉。三是如果周轉(zhuǎn)箱內(nèi)已裝滿貨物，在打開箱蓋后，因箱蓋過早地與周轉(zhuǎn)箱分離，在卸貨時(shí)箱內(nèi)貨物易抖落、飛灑。且在裝貨過程中，因箱蓋并不對(duì)周轉(zhuǎn)箱箱口產(chǎn)生管束，同樣存在貨物的抖漏，會(huì)造成二次污染。

另外，在周轉(zhuǎn)箱上直接加蓋，由于需要人工翻蓋，且蓋子翻在箱的頂部，對(duì)采用高效裝卸裝備進(jìn)行作業(yè)十分不便。圖11為目前國外較為普通的一種帶蓋的周轉(zhuǎn)箱。

本文介紹的周轉(zhuǎn)箱蓋開啟時(shí)的高度未超過車輛的總高度，因而啟閉箱蓋所需的空間幾乎可以忽略不計(jì)，不會(huì)受外界物體之影響。箱蓋的分體設(shè)計(jì)使得箱蓋的剛度足夠，只需充分考慮與箱的配合，即可適合各種規(guī)格的活動(dòng)箱。工作時(shí)，箱蓋與擺臂同時(shí)動(dòng)作，動(dòng)作過程不會(huì)失穩(wěn)。箱蓋啟閉時(shí)箱蓋始終與周轉(zhuǎn)箱保持同步，提高了裝卸效率。

采用本文介紹的技術(shù)研發(fā)的一款重型周轉(zhuǎn)箱蓋如圖12所示，實(shí)踐證明此種箱蓋性能優(yōu)越，能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

5 結(jié)語

本文所介紹活動(dòng)箱蓋啟閉機(jī)構(gòu)突破了常規(guī)的設(shè)計(jì)理念，為擺臂式運(yùn)輸車運(yùn)送周轉(zhuǎn)箱提供了一種可靠、安全、環(huán)保的箱蓋技術(shù)。本箱蓋機(jī)構(gòu)的啟閉不會(huì)受到其他物體干擾影響，能保證箱蓋與周轉(zhuǎn)箱之間同步，避免了裝、卸車過程中貨物的抖落、飛灑，具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。