摘 要：文章介紹了大噸位散料汽車卸車裝置的結構功能及其技術優(yōu)勢。通過分析其結構、尺寸及荷載情況，并運用有限元分析軟件MIDAS進行有限元分析，驗證其強度和剛度符合相關要求并具有一定的安全系數。最后簡介了該裝置的實際應用情況。

關鍵詞：卸車裝置；有限元；散狀物料

引言

我國正處于轉變經濟增長方式、走新型工業(yè)化道路、建設資源節(jié)約型和環(huán)境保護型社會的重要時期。國民經濟的快速、穩(wěn)定發(fā)展，為面向國民經濟各行各業(yè)，包括第二與第三產業(yè)提供所需大量物料搬運裝備的物料搬運機械制造業(yè)，提供了最好的發(fā)展機遇。

隨著各行業(yè)規(guī)?；a的出現，高成本低效率的人力卸車已經不能滿足生產的需要。通過市場調研：粗略估計人工卸料成本5～10元/噸，而本項目研制的大噸位散料汽車卸車裝置（見圖1）僅為1元/噸。該卸車裝置實現了卸車自動化，使貨物安全快速卸載，大量減少勞動力，提高企業(yè)效益。該卸車裝置適用于港口、各類倉庫、加工廠對散狀物料的自動卸載；廣泛適用于糧食、化工、冶金、礦山、工程建設及一切有散狀物料接收作業(yè)的場所。

文章以100噸散料汽車卸車裝置為例，淺談一下其結構功能設計及應用情況。

1 卸車裝置的結構功能和工況分析

1.1 結構功能分析

100t散料汽車卸車裝置由翻轉架、固定架、導向坡以及液壓系統(tǒng)組成（見圖2）。

100t散料汽車卸車裝置設計主要技術性能：

翻轉角度 0～45°

翻轉速度 100/min

起重量 100t

裝置長度18m，不含導向坡

技術優(yōu)勢：

卸車裝置兩側采用特制的雙支撐結構，PLC系統(tǒng)控制油缸同步，保證轉動平穩(wěn)。

翻轉架配有擋輪器，適合于不同后懸長度的汽車使用。

卸車裝置在水平位置和各個使用角度下，具有足夠的強度和剛度。

液壓系統(tǒng)配有液壓鎖以便在斷電或液壓管破裂的情況下，液壓缸能自鎖，此自鎖機構可以通過手動解鎖。

1.2 載荷工況分析

在卸車裝置翻轉過程中，需要計算的控制工況包括：

貨車滿載靜置于卸車裝置上，假設啟動時兩側液壓缸不同步：一側液壓缸已達到750kN頂升力（油缸與地面初始角度為65°），而另一側未能起動。

貨車滿載靜置于卸車裝置上且翻轉角度根據設計要求達到30°。

貨車空載靜置于卸車裝置上且翻轉角度根據設計要求達到45°。

2 卸車裝置的有限元分析

2.1 有限元模型的建立

文章采用有限元分析軟件MADIS進行力學建模分析，圖3為100t散料汽車卸車裝置計算模型。模型中液壓缸未示出，直接在液壓缸施力點設置載荷或邊界條件，不影響最后結果。汽車荷載根據車輛軸重在模型上進行布置。

2.2 計算分析

2.2.1 工況一

工況一：貨車滿載、卸車裝置啟動，油缸不同步。計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖4、圖5所示。

計算得到100t散料汽車卸車裝置在工況一的最大位移發(fā)生在遠離鉸軸的端部，為47.509mm。

最大應力發(fā)生在翻轉架底部一橫梁上，為219MPa。

219MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/219=1.42，滿足塑性材料的安全系數的取用要求[1]。

2.2.2 工況二

工況二：貨車滿載、卸車裝置翻轉角度根據設計要求達到300。計算時按貨車荷載100t（實際在傾斜過程中，貨車載荷隨著角度的增大而減?。?，則此時計算結果比實際結果大，偏于安全。計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖6、圖7所示。

計算得到貨車滿載時翻轉30°的最大位移為5.59mm。按簡支梁撓度限制要求[2]：

計算滿足簡支梁變形要求。

最大應力發(fā)生在翻轉架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為148.5MPa。

148.5MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/148.5=2.09，滿足塑性材料的安全系數取用要求。

2.2.3 工況三

工況三：貨車空載、卸車裝置翻轉角度根據設計要求達到45度。按貨車空載重量30t計算，計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖8、圖9所示。

計算得到貨車空載卸車裝置翻轉45°的最大位移為1.522mm。按簡支梁撓度限制要求：

計算滿足簡支梁變形要求。

最大應力發(fā)生在翻轉架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為90.7MPa。

90.7MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/90.7=3.42，滿足塑性材料的安全系數取用要求。

2.3 結論

綜合以上分析結果，工況1：貨車滿載卸車裝置開始啟動時（液壓缸不同步）結構產生的最大位移和最大應力，分別為47.509mm和219MPa。但由于此時的狀態(tài)是由于兩側液壓缸頂升不同步引起的，并非卸車裝置的正常使用狀態(tài)，現場使用時若出現這種情況，應及時對頂升控制系統(tǒng)進行檢修。因此，此時位移偏大只是暫時性的，而應力在允許范圍內，不致造成結構的破壞，滿足使用要求。其它工況下，卸車裝置均滿足使用要求。

3 汽車卸車裝置的應用

大噸位散料汽車卸車裝置擁有自主知識產權（專利號ZL 201330350350.7），能實現安全快速卸貨，大量降低人工成本，提高企業(yè)效益。在張家口，美國辛普勞公司應用40t級卸車裝置4臺，年收15萬噸土豆；在內蒙古，太美公司應用40t級卸車裝置1臺，年收5萬噸土豆；在哈爾濱，加拿大麥肯公司應用100t級卸車裝置2臺，年收20萬噸土豆。該卸車裝置相對國外進口設備，經濟性好、安全系數高，能給客戶節(jié)省投資、提高效益，應用前景好。

參考文獻

[1]宋子康，蔡文安.材料力學2版[M].上海：同濟大學出版社，1998.

[2]鋼結構設計手冊編輯委員會.鋼結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

作者簡介：章遠方，男，2006年6月畢業(yè)于同濟大學，機械制造及其自動化，工程師，鐵五院機械公司設計部主任，研究方向：機械。endprint

摘 要：文章介紹了大噸位散料汽車卸車裝置的結構功能及其技術優(yōu)勢。通過分析其結構、尺寸及荷載情況，并運用有限元分析軟件MIDAS進行有限元分析，驗證其強度和剛度符合相關要求并具有一定的安全系數。最后簡介了該裝置的實際應用情況。

關鍵詞：卸車裝置；有限元；散狀物料

引言

我國正處于轉變經濟增長方式、走新型工業(yè)化道路、建設資源節(jié)約型和環(huán)境保護型社會的重要時期。國民經濟的快速、穩(wěn)定發(fā)展，為面向國民經濟各行各業(yè)，包括第二與第三產業(yè)提供所需大量物料搬運裝備的物料搬運機械制造業(yè)，提供了最好的發(fā)展機遇。

隨著各行業(yè)規(guī)?；a的出現，高成本低效率的人力卸車已經不能滿足生產的需要。通過市場調研：粗略估計人工卸料成本5～10元/噸，而本項目研制的大噸位散料汽車卸車裝置（見圖1）僅為1元/噸。該卸車裝置實現了卸車自動化，使貨物安全快速卸載，大量減少勞動力，提高企業(yè)效益。該卸車裝置適用于港口、各類倉庫、加工廠對散狀物料的自動卸載；廣泛適用于糧食、化工、冶金、礦山、工程建設及一切有散狀物料接收作業(yè)的場所。

文章以100噸散料汽車卸車裝置為例，淺談一下其結構功能設計及應用情況。

1 卸車裝置的結構功能和工況分析

1.1 結構功能分析

100t散料汽車卸車裝置由翻轉架、固定架、導向坡以及液壓系統(tǒng)組成（見圖2）。

100t散料汽車卸車裝置設計主要技術性能：

翻轉角度 0～45°

翻轉速度 100/min

起重量 100t

裝置長度18m，不含導向坡

技術優(yōu)勢：

卸車裝置兩側采用特制的雙支撐結構，PLC系統(tǒng)控制油缸同步，保證轉動平穩(wěn)。

翻轉架配有擋輪器，適合于不同后懸長度的汽車使用。

卸車裝置在水平位置和各個使用角度下，具有足夠的強度和剛度。

液壓系統(tǒng)配有液壓鎖以便在斷電或液壓管破裂的情況下，液壓缸能自鎖，此自鎖機構可以通過手動解鎖。

1.2 載荷工況分析

在卸車裝置翻轉過程中，需要計算的控制工況包括：

貨車滿載靜置于卸車裝置上，假設啟動時兩側液壓缸不同步：一側液壓缸已達到750kN頂升力（油缸與地面初始角度為65°），而另一側未能起動。

貨車滿載靜置于卸車裝置上且翻轉角度根據設計要求達到30°。

貨車空載靜置于卸車裝置上且翻轉角度根據設計要求達到45°。

2 卸車裝置的有限元分析

2.1 有限元模型的建立

文章采用有限元分析軟件MADIS進行力學建模分析，圖3為100t散料汽車卸車裝置計算模型。模型中液壓缸未示出，直接在液壓缸施力點設置載荷或邊界條件，不影響最后結果。汽車荷載根據車輛軸重在模型上進行布置。

2.2 計算分析

2.2.1 工況一

工況一：貨車滿載、卸車裝置啟動，油缸不同步。計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖4、圖5所示。

計算得到100t散料汽車卸車裝置在工況一的最大位移發(fā)生在遠離鉸軸的端部，為47.509mm。

最大應力發(fā)生在翻轉架底部一橫梁上，為219MPa。

219MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/219=1.42，滿足塑性材料的安全系數的取用要求[1]。

2.2.2 工況二

工況二：貨車滿載、卸車裝置翻轉角度根據設計要求達到300。計算時按貨車荷載100t（實際在傾斜過程中，貨車載荷隨著角度的增大而減?。?，則此時計算結果比實際結果大，偏于安全。計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖6、圖7所示。

計算得到貨車滿載時翻轉30°的最大位移為5.59mm。按簡支梁撓度限制要求[2]：

計算滿足簡支梁變形要求。

最大應力發(fā)生在翻轉架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為148.5MPa。

148.5MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/148.5=2.09，滿足塑性材料的安全系數取用要求。

2.2.3 工況三

工況三：貨車空載、卸車裝置翻轉角度根據設計要求達到45度。按貨車空載重量30t計算，計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖8、圖9所示。

計算得到貨車空載卸車裝置翻轉45°的最大位移為1.522mm。按簡支梁撓度限制要求：

計算滿足簡支梁變形要求。

最大應力發(fā)生在翻轉架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為90.7MPa。

90.7MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/90.7=3.42，滿足塑性材料的安全系數取用要求。

2.3 結論

綜合以上分析結果，工況1：貨車滿載卸車裝置開始啟動時（液壓缸不同步）結構產生的最大位移和最大應力，分別為47.509mm和219MPa。但由于此時的狀態(tài)是由于兩側液壓缸頂升不同步引起的，并非卸車裝置的正常使用狀態(tài)，現場使用時若出現這種情況，應及時對頂升控制系統(tǒng)進行檢修。因此，此時位移偏大只是暫時性的，而應力在允許范圍內，不致造成結構的破壞，滿足使用要求。其它工況下，卸車裝置均滿足使用要求。

3 汽車卸車裝置的應用

大噸位散料汽車卸車裝置擁有自主知識產權（專利號ZL 201330350350.7），能實現安全快速卸貨，大量降低人工成本，提高企業(yè)效益。在張家口，美國辛普勞公司應用40t級卸車裝置4臺，年收15萬噸土豆；在內蒙古，太美公司應用40t級卸車裝置1臺，年收5萬噸土豆；在哈爾濱，加拿大麥肯公司應用100t級卸車裝置2臺，年收20萬噸土豆。該卸車裝置相對國外進口設備，經濟性好、安全系數高，能給客戶節(jié)省投資、提高效益，應用前景好。

參考文獻

[1]宋子康，蔡文安.材料力學2版[M].上海：同濟大學出版社，1998.

[2]鋼結構設計手冊編輯委員會.鋼結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

作者簡介：章遠方，男，2006年6月畢業(yè)于同濟大學，機械制造及其自動化，工程師，鐵五院機械公司設計部主任，研究方向：機械。endprint

摘 要：文章介紹了大噸位散料汽車卸車裝置的結構功能及其技術優(yōu)勢。通過分析其結構、尺寸及荷載情況，并運用有限元分析軟件MIDAS進行有限元分析，驗證其強度和剛度符合相關要求并具有一定的安全系數。最后簡介了該裝置的實際應用情況。

關鍵詞：卸車裝置；有限元；散狀物料

引言

我國正處于轉變經濟增長方式、走新型工業(yè)化道路、建設資源節(jié)約型和環(huán)境保護型社會的重要時期。國民經濟的快速、穩(wěn)定發(fā)展，為面向國民經濟各行各業(yè)，包括第二與第三產業(yè)提供所需大量物料搬運裝備的物料搬運機械制造業(yè)，提供了最好的發(fā)展機遇。

隨著各行業(yè)規(guī)?；a的出現，高成本低效率的人力卸車已經不能滿足生產的需要。通過市場調研：粗略估計人工卸料成本5～10元/噸，而本項目研制的大噸位散料汽車卸車裝置（見圖1）僅為1元/噸。該卸車裝置實現了卸車自動化，使貨物安全快速卸載，大量減少勞動力，提高企業(yè)效益。該卸車裝置適用于港口、各類倉庫、加工廠對散狀物料的自動卸載；廣泛適用于糧食、化工、冶金、礦山、工程建設及一切有散狀物料接收作業(yè)的場所。

文章以100噸散料汽車卸車裝置為例，淺談一下其結構功能設計及應用情況。

1 卸車裝置的結構功能和工況分析

1.1 結構功能分析

100t散料汽車卸車裝置由翻轉架、固定架、導向坡以及液壓系統(tǒng)組成（見圖2）。

100t散料汽車卸車裝置設計主要技術性能：

翻轉角度 0～45°

翻轉速度 100/min

起重量 100t

裝置長度18m，不含導向坡

技術優(yōu)勢：

卸車裝置兩側采用特制的雙支撐結構，PLC系統(tǒng)控制油缸同步，保證轉動平穩(wěn)。

翻轉架配有擋輪器，適合于不同后懸長度的汽車使用。

卸車裝置在水平位置和各個使用角度下，具有足夠的強度和剛度。

液壓系統(tǒng)配有液壓鎖以便在斷電或液壓管破裂的情況下，液壓缸能自鎖，此自鎖機構可以通過手動解鎖。

1.2 載荷工況分析

在卸車裝置翻轉過程中，需要計算的控制工況包括：

貨車滿載靜置于卸車裝置上，假設啟動時兩側液壓缸不同步：一側液壓缸已達到750kN頂升力（油缸與地面初始角度為65°），而另一側未能起動。

貨車滿載靜置于卸車裝置上且翻轉角度根據設計要求達到30°。

貨車空載靜置于卸車裝置上且翻轉角度根據設計要求達到45°。

2 卸車裝置的有限元分析

2.1 有限元模型的建立

文章采用有限元分析軟件MADIS進行力學建模分析，圖3為100t散料汽車卸車裝置計算模型。模型中液壓缸未示出，直接在液壓缸施力點設置載荷或邊界條件，不影響最后結果。汽車荷載根據車輛軸重在模型上進行布置。

2.2 計算分析

2.2.1 工況一

工況一：貨車滿載、卸車裝置啟動，油缸不同步。計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖4、圖5所示。

計算得到100t散料汽車卸車裝置在工況一的最大位移發(fā)生在遠離鉸軸的端部，為47.509mm。

最大應力發(fā)生在翻轉架底部一橫梁上，為219MPa。

219MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/219=1.42，滿足塑性材料的安全系數的取用要求[1]。

2.2.2 工況二

工況二：貨車滿載、卸車裝置翻轉角度根據設計要求達到300。計算時按貨車荷載100t（實際在傾斜過程中，貨車載荷隨著角度的增大而減?。?，則此時計算結果比實際結果大，偏于安全。計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖6、圖7所示。

計算得到貨車滿載時翻轉30°的最大位移為5.59mm。按簡支梁撓度限制要求[2]：

計算滿足簡支梁變形要求。

最大應力發(fā)生在翻轉架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為148.5MPa。

148.5MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/148.5=2.09，滿足塑性材料的安全系數取用要求。

2.2.3 工況三

工況三：貨車空載、卸車裝置翻轉角度根據設計要求達到45度。按貨車空載重量30t計算，計算后得到的卸車裝置位移及應力結果，如圖8、圖9所示。

計算得到貨車空載卸車裝置翻轉45°的最大位移為1.522mm。按簡支梁撓度限制要求：

計算滿足簡支梁變形要求。

最大應力發(fā)生在翻轉架靠近鉸軸處底部一橫梁上，為90.7MPa。

90.7MPa<[σ]=310MPa，

安全系數為 n=310/90.7=3.42，滿足塑性材料的安全系數取用要求。

2.3 結論

綜合以上分析結果，工況1：貨車滿載卸車裝置開始啟動時（液壓缸不同步）結構產生的最大位移和最大應力，分別為47.509mm和219MPa。但由于此時的狀態(tài)是由于兩側液壓缸頂升不同步引起的，并非卸車裝置的正常使用狀態(tài)，現場使用時若出現這種情況，應及時對頂升控制系統(tǒng)進行檢修。因此，此時位移偏大只是暫時性的，而應力在允許范圍內，不致造成結構的破壞，滿足使用要求。其它工況下，卸車裝置均滿足使用要求。

3 汽車卸車裝置的應用

大噸位散料汽車卸車裝置擁有自主知識產權（專利號ZL 201330350350.7），能實現安全快速卸貨，大量降低人工成本，提高企業(yè)效益。在張家口，美國辛普勞公司應用40t級卸車裝置4臺，年收15萬噸土豆；在內蒙古，太美公司應用40t級卸車裝置1臺，年收5萬噸土豆；在哈爾濱，加拿大麥肯公司應用100t級卸車裝置2臺，年收20萬噸土豆。該卸車裝置相對國外進口設備，經濟性好、安全系數高，能給客戶節(jié)省投資、提高效益，應用前景好。

參考文獻

[1]宋子康，蔡文安.材料力學2版[M].上海：同濟大學出版社，1998.

[2]鋼結構設計手冊編輯委員會.鋼結構設計手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

作者簡介：章遠方，男，2006年6月畢業(yè)于同濟大學，機械制造及其自動化，工程師，鐵五院機械公司設計部主任，研究方向：機械。endprint