轻量化全圆弧型车厢的制作方法

1.本发明涉及矿用自卸车车厢技术领域，具体为轻量化全圆弧型车厢。


背景技术：

2.矿用自卸卡车具有效率高、运量大、灵活性强等优点，在大型矿产资源运输中被普遍性应用；矿用自卸卡车的工作特点是运程短、承载重，常用大型电铲配合装载，工作环境多变及行驶路况恶劣，由于其体积庞大，且载重量大，自卸车在路面激励下产生的随机振动会引起自卸车结构部件的破坏失效，特别是装载货物的车厢；而传统的原设计等体积空寂的车厢厢斗重量一般为55吨，加上现在矿用车所用的发动机为有近10吨重的康明斯18缸柴油发动机，以及其使用的52升的排量，每小时要消耗230升柴油，在不包含上下坡更加消耗油量的情况下，整体使用耗油量过高，导致其使用成本加大，且产生的燃油废弃物排量多，不利于节能减排的可持续发展；因此车辆轻量化的发展势在必行，车厢的轻量化，意味着减少燃油消耗和动力上的性能提升，在经济新和节能环保上都有重要的意义，是大型矿车设计中被广泛重视的提升点，减轻车厢整体使用重量，增大容积和承载力，方便其物料卸载。
3.针对上述问题，急需在原有车载车厢的基础上进行创新设计。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供轻量化全圆弧型车厢，以解决上述背景技术提出现有的矿用自卸车车厢整体使用重量过大，承载强度不大，不便于使用运输及物料卸载的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：轻量化全圆弧型车厢，包括：顶部保护板，其末端固定连接于前板的顶部，且前板的两侧边缘均设置有侧板，并且侧板与前板的底部之间安装有底板；还包括：底板，其整体倾斜设置，且底板与所述前板的连接夹角大于90
°
安装，并且其连接处位置还加盖圆弧盖板设置；顶部保护板、前板、底板和两个侧板，其整体均为弧形面设计，并且所述底板与侧板之间采用一体化圆弧柔性过度设计，提高过渡和承载力。
6.采用上述技术方案，从力学布置角度考虑采用柔性圆弧过渡设计，充分利用了圆弧形对结构应力的完美过渡和承载，且容积加大，圆弧流线型符合流体力学结构对于卸载更加有利优选的，所述侧板的自由高度高达200mm，距所述底板尾部的自由长度为200mm时的锥形堆装容积为190m3，每铲物料实际重量为：58m3×
1.73t/m3×
0.857≈87t。
7.采用上述技术方案，提高其使用的装载容积，提高工作效率，获得更大的经济效益。
8.优选的，前板与其底部的圆弧盖板之间固定连接，且前板的边缘位置与底板和侧
板之间均为贴合的相对滑动安装，并且底板和侧板及顶部保护板靠向前板的连接缝隙位置设置有密封件；同时前板的外侧与底板和侧板的外侧壁之间安装有连接件，前板的背面与连接件之间通过连接扣安装定位。
9.采用上述技术方案，活动化前板安装，通过其移动，在狭小空间内，方便下料。
10.优选的，侧板的顶部外侧壁上还固定有收纳管，收纳管与侧板的顶部预加横条之间滑动安装有连接块，并且连接块的末端与前板的内侧壁顶部边角位置之间固定有紧固拉索；其中连接块首端与收纳管外侧壁之间构成贯穿的卡合滑动连接，且收纳管内设置有第一索绳，第一索绳的一端固定于连接块首端，其另一端贯穿收纳管连接于收卷辊的外壁上。
11.采用上述技术方案，利用第一索绳的收卷，实现前板的移动调节。
12.优选的，所述收卷辊活动安装于定位支架上，定位支架通过螺栓定位于底板的底部外壁上，并且定位支架上还固定有电机组件，电机组件的输出轴与收卷辊轴端固定，而且收卷辊整体设置为多段式结构，其中段的辊轴直径小于边段的辊轴直径，所述第一索绳的另一端连接于收卷辊的边段辊轴外壁。
13.采用上述技术方案，便于收卷辊的旋转驱动，在旋转驱动时，具有多样的使用特性。
14.优选的，所述前板的前侧还设置有侧定位板，并且侧定位板的底部固定有受力底座，侧定位板和受力底座与底板和侧板外壁之间均设置有加强筋，而且侧定位板的中部之间通过连接中轴活动安装有液压推进组件，液压推进组件的输出轴末端转动安装有滑块，该滑块活动连接于前板外侧壁上的支撑滑轨上，同时液压推进组件的底部固定有支撑底座，支撑底座与受力底座之间滑动连接。
15.采用上述技术方案，便于液压推进组件的装配安装，以及使用时的底部支撑受力。
16.优选的，所述受力底座整体呈弧形结构设置，其弧形的弧心位于连接中轴的中轴线上，并且受力底座和支撑底座构成卡合的滑动安装结构。
17.采用上述技术方案，使得液压推进组件在旋转角度调节，及整体的伸缩驱动时，均能够良好使用。
18.优选的，所述连接中轴的轴端安装有收卷轮，收卷轮的外壁与收卷辊中段辊轴之间安装有第二索绳，并且第二索绳通过底板上预设的转向轮移动转向。
19.采用上述技术方案，通过第二索绳的装配，在收卷辊旋转启动时，带动液压推进组件的角度偏转。
20.优选的，所述第二索绳的中段由外置外壳和弹性件组成设置，且外置外壳固定于底板的底部外壁上，第二索绳在外置外壳内断开设置，其断开截面之间安装有弹性件，而且第二索绳与外置外壳构成相对伸缩结构。
21.采用上述技术方案，使得第二索绳在使用时能够进行拉绳驱动液压推进组件角度偏转，也可以改变自身伸缩，不影响液压推进组件的使用。
22.优选的，所述侧定位板的外壁上还可直接安装固定驱动电机，驱动电机的输出轴端与连接中轴的轴端安装有相互啮合的齿轮组件，并且驱动电机和电机组件并联设置。
23.采用上述技术方案，通过驱动电机达到连接中轴和液压推进组件旋转改变驱动角度的目的。
24.与现有技术相比，本发明的有益效果是：该轻量化全圆弧型车厢，满载时装载量大，可提高工作效率，获得更大的经济效益；在保证车辆强度、寿命同时，减少了装载货物时对车厢局部的冲击应力，减少了倾泻物料时粘粘在车厢上的几率，大幅减少车厢自重；提升车辆装载系数，节约燃油消耗，降低轮胎磨损，降低车辆运行成本；同时，圆弧流线型设计有利于车辆卸载速度和卸载后减少厢斗内部残留物料，既经济环保又高效，方便狭窄区域环境中，物料的卸载，其具体方式如下：1、顶部保护板、前板、底板和两个侧板均为弧形面设计，底板与侧板采用一体化圆弧柔性过渡设计，前板与底板连接处采用大于90度连接并加盖圆弧盖板的设计，从力学布置角度考虑采用柔性圆弧过渡设计，充分利用了圆弧形对结构应力的完美过渡和承载，且容积加大，圆弧流线型符合流体力学结构对于卸载更加有利，传统原设计等体积厢斗重量为55吨，本技术采用后的厢斗仅有重量36吨，降重比例达到34.5%；同时车厢连接位置圆滑过渡，装载大吨位物料时对板块连接处冲击载荷更小，长期使用在连接处易相对于现有的车厢各板块连接时均采用两块板材90
°
拼焊，不易发生使用的结构变形、焊缝开裂，并且也不会出现相对于传统电动轮自卸车车厢整体方正，车厢各板块连接时均采用两块板材90
°
拼焊，导致卸载物料时无法完全倾斜，大量物料泥土会堆积粘粘在这些直角连接处，变相减少了车厢可用容积，空车自重增加，导致车辆作业效率降低、运行成本增加问题的发生；2、还设置了配套第二实施方案中的活动式安装前板结构，其整体通过收卷辊驱动，收卷辊在电机组件旋转启动，其边段辊轴通过收卷第一索绳带动连接块与侧板的顶部横条及收纳管之间发生滑动，在连接块进行位置移动改变时，其整体通过紧固拉索给予前板的顶部边角位置横向拉动力，通过收卷辊在旋转时，其中段的辊轴缓慢带动第二索绳先收卷和拉伸，使得液压推进组件在收卷轮和连接中轴安装定位后，因外力拉动发生旋转和定位，达到液压推进组件横置并与底板侧截面相互平行，在液压推进组件发生伸缩时，推动前板的底部推进移动，综上使得前板能够在底板和侧板之间发生贴合滑动，推动车厢内的物料快速卸载，提高卸料效率，同时液压推进组件的底部通过支撑底座和受力底座相互定位，实现液压推进组件支撑受力的效果，防止其伸缩时造成其转动连接节点的刚性破坏；3、本技术方案还设置第三实施例中的驱动电机，利用驱动电机直接实现液压推进组件的旋转单独驱动，便于其角度偏转，并且液压推进组件在旋转时，也能够给予前板背部支撑外力，使其在移动卸料时更加流畅稳定。
附图说明
25.图1为本发明第一实施例立体俯视结构示意图；图2为本发明第一实施例立体仰视结构示意图；图3为本发明第一实施例正面结构示意图；图4为本发明第一实施例平面仰视结构示意图；图5为本发明第二实施例立体结构示意图；图6为本发明第二实施例正剖结构示意图；
图7为本发明连接块安装结构示意图；图8为本发明第二实施例正面结构示意图；图9为本发明第二实施例侧面结构示意图；图10为本发明收卷辊结构示意图；图11为本发明第二索绳结构示意图；图12为本发明第三实施例正面结构示意图。
26.图中：1、顶部保护板；2、前板；3、底板；4、侧板；5、连接件；6、收纳管；7、连接块；8、紧固拉索；9、第一索绳；10、收卷辊；1001、定位支架；1002、电机组件；11、侧定位板；12、受力底座；13、连接中轴；14、液压推进组件；15、支撑滑轨；16、支撑底座；17、收卷轮；18、第二索绳；1801、外置外壳；1802、弹性件；19、驱动电机。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
28.请参阅图1-4，本发明提供技术方案：轻量化全圆弧型车厢，包括：顶部保护板1，其末端固定连接于前板2的顶部，且前板2的两侧边缘均设置有侧板4，并且侧板4与前板2的底部之间安装有底板3；底板3，其整体倾斜设置，且底板3与前板2的连接夹角大于90
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安装，并且其连接处位置还加盖圆弧盖板设置；顶部保护板1、前板2、底板3和两个侧板4，其整体均为弧形面设计，并且底板3与侧板4之间采用一体化圆弧柔性过度设计，提高过渡和承载力；侧板4的自由高度高达200mm，距底板3尾部的自由长度为200mm时的锥形堆装容积为190m3，每铲物料实际重量为：58m3
×
1.73t/m3
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0.857≈87t；本技术方案中，如图1-4所示，顶部保护板、前板、底板和两个侧板均为弧形面设计，底板与侧板采用一体化圆弧柔性过渡设计，前板与底板连接处采用大于90度连接并加盖圆弧盖板的设计；从力学布置角度考虑采用柔性圆弧过渡设计，充分利用了圆弧形对结构应力的完美过渡和承载，且容积加大，圆弧流线型符合流体力学结构对于卸载更加有利，相对于传统的等体积厢斗重量为55吨，本技术采用后的轻量化全曲线倾卸车斗总重量厢斗仅有重量36吨，降重比例达到34.5%，属于行业内首创；并且轻量化圆弧倾卸车斗不需要额外的耐磨板；选择强度可靠、塑性较好、焊接性能好、抗冲击、耐磨损好的钢板设计车厢，车厢结构三维模型用ansys软件进行有限元理论分析计算，不断优化，最后得到的车厢结构，强度可靠，刚度匹配合理，抗冲击能力强，耐磨损性能好，使用寿命满足用户要求的质量最轻的车厢。目前，轻量化全圆弧型车厢和同吨位车辆的传统型车厢相比，降重比为：20%～25%，轻量化全圆弧型车厢研制的创新点，底板3与两个侧板4的对接焊缝上面用耐磨板保护，既保
证了该焊缝的使用寿命，又保证了车厢底板3的耐磨性要求；厢斗尾部为燕尾形式，当车辆满载运行时，厢斗所装物料不会洒落下来，车厢侧板4前后和前板2左右部位都设计有穿绳座，车厢起吊后，通过穿绳座的绳索牵引和斗销调整垫片的调整，非常方便地将车厢归中安装在车架上；解决了传统电动轮自卸车车厢整体方正，车厢各板块连接时均采用两块板材90
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拼焊，导致卸载物料时无法完全倾斜，大量物料泥土会堆积粘粘在这些直角连接处，变相减少了车厢可用容积，空车自重增加，导致车辆作业效率降低、运行成本增加；同时传统电动轮自卸车车厢各板块连接没有圆滑过渡，装载大吨位物料时对板块连接处冲击载荷更大，长期使用在连接处易发生结构变形、焊缝开裂等问题，严重影响车厢使用寿命；传统电动轮自卸车车厢因结构原因，为确保车厢使用寿命，其自重较大，以载重330t为例，传统的车厢仅自重便达到了55t，导致车辆自重较大，载重比较低，燃油消耗高。
29.载重330吨级和360吨级均采用类似结构，应做同等保护。
实施例
30.请参阅图5-11，本发明提供技术方案：轻量化全圆弧型车厢，包括：顶部保护板1，其末端固定连接于前板2的顶部，且前板2的两侧边缘均设置有侧板4，并且侧板4与前板2的底部之间安装有底板3；底板3，其整体倾斜设置，且底板3与前板2的连接夹角大于90
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安装，并且其连接处位置还加盖圆弧盖板设置；前板2与其底部的圆弧盖板之间固定连接，且前板2的边缘位置与底板3和侧板4之间均为贴合的相对滑动安装，并且底板3和侧板4及顶部保护板1靠向前板2的连接缝隙位置设置有密封件；同时前板2的外侧与底板3和侧板4的外侧壁之间安装有连接件5，前板2的背面与连接件5之间通过连接扣安装定位；如图6所示的该技术方案，设置活动式的前板2，其活动安装方式作用，使其能够在底板3上进行前后的位置移动，在实现位置移动时，能够推动车厢内的物料卸料，在矿场的狭窄区域环境中，不需要进行车厢的整体翻转，就能够达到车厢内物料的快速卸载清理，加快卸料的效率；采用如下述技术方案，侧板4的顶部外侧壁上还固定有收纳管6，收纳管6与侧板4的顶部预加横条之间滑动安装有连接块7，并且连接块7的末端与前板2的内侧壁顶部边角位置之间固定有紧固拉索8；其中连接块7首端与收纳管6外侧壁之间构成贯穿的卡合滑动连接，且收纳管6内设置有第一索绳9，第一索绳9的一端固定于连接块7首端，其另一端贯穿收纳管6连接于收卷辊10的外壁上；收卷辊10活动安装于定位支架1001上，定位支架1001通过螺栓定位于底板3的底部外壁上，并且定位支架1001上还固定有电机组件1002，电机组件1002的输出轴与收卷辊10轴端固定，而且收卷辊10整体设置为多段式结构，其中段的辊轴直径小于边段的辊轴直径，第一索绳9的另一端连接于收卷辊10的边段辊轴外壁；如图5和图7及图10所示，通过电机组件1002的使用，其驱动收卷辊10发生旋转运动，收卷辊10的旋转驱动时，其边段的辊轴对第一索绳9进行收卷，使得第一索绳9在收纳管6内发生移动，带动连接块7发生滑动式的位置移动改变，从而达到连接块7通过紧固拉索8给予前板2的顶部边角位置横向拉力，使得前板2能够在车厢内移动，进行车厢内堆积的货
物卸载排出物料；同时前板2的前侧还设置有侧定位板11，并且侧定位板11的底部固定有受力底座12，侧定位板11和受力底座12与底板3和侧板4外壁之间均设置有加强筋，而且侧定位板11的中部之间通过连接中轴13活动安装有液压推进组件14，液压推进组件14的输出轴末端转动安装有滑块，该滑块活动连接于前板2外侧壁上的支撑滑轨15上，同时液压推进组件14的底部固定有支撑底座16，支撑底座16与受力底座12之间滑动连接；受力底座12整体呈弧形结构设置，其弧形的弧心位于连接中轴13的中轴线上，并且受力底座12和支撑底座16构成卡合的滑动安装结构；连接中轴13的轴端安装有收卷轮17，收卷轮17的外壁与收卷辊10中段辊轴之间安装有第二索绳18，并且第二索绳18通过底板3上预设的转向轮移动转向；第二索绳18的中段由外置外壳1801和弹性件1802组成设置，且外置外壳1801固定于底板3的底部外壁上，第二索绳18在外置外壳1801内断开设置，其断开截面之间安装有弹性件1802，而且第二索绳18与外置外壳1801构成相对伸缩结构；如图8-11所示的该技术方案，在电机组件1002带动收卷辊10旋转驱动时，收卷辊10的中段辊轴进行第二索绳18的收卷，由于第二索绳18的中段由外置外壳1801和弹性件1802组成，弹性件1802的弹力远大于第二索绳18的强度，第二索绳18和弹性件1802先于外置外壳1801内部移动，带动连接中轴13和收卷轮17旋转，使得液压推进组件14转动改变预设角度，在液压推进组件14旋转时，也能够同时推动前板2进行位置移动；同时在上述的液压推进组件14旋转时，当其转动到与底板3所在平面平行时，其通过支撑底座16和受力底座12的卡合限位，并且第二索绳18收卷至最大程度，随后第二索绳18在弹性件1802的弹性作用下发生伸缩，其伸缩随着收卷辊10的旋转而发生，不会影响液压推进组件14的角度定位；在上述的液压推进组件14转动至与底板3所在平面平行后，整体可以在外界加压组件作用下发生伸缩，推动前板2的底部移动，从而综上使得前板2在底板3和侧板4之间快速移动，进行物料的快速卸料，实现快速稳定，受力底座12通过加强筋受力，利用支撑底座16对液压推进组件14进行伸缩时的底部反作用力进行支撑，达到整体受力效率，避免液压推进组件14在伸缩其转动节点发生刚性断裂。
实施例
31.采用如图11所示的该技术方案，通过侧定位板11的外壁上还可直接安装固定驱动电机19，驱动电机19的输出轴端与连接中轴13的轴端安装有相互啮合的齿轮组件，并且驱动电机19和电机组件1002并联设置，及其上技术的使用；在电机组件1002的使用，其驱动收卷辊10发生旋转运动，收卷辊10的旋转驱动时，其边段的辊轴对第一索绳9进行收卷，使得第一索绳9在收纳管6内发生移动，带动连接块7发生滑动式的位置移动改变，从而达到连接块7通过紧固拉索8给予前板2的顶部边角位置横向拉力时；直接通过驱动电机19的使用，其利用齿轮组件之间的相互啮合，使得液压推进组件14直接发生旋转，在旋转及后续的伸缩运动下，给予前板2的中部和底部推动外力，在前板2顶部边角及底部的同时推动作用力，前板2能够发生快速稳定的位置移动，在车厢位于狭窄的工作环境中，不需要翻转，也能够实现货物物料的快速卸载。
32.尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等
同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.轻量化全圆弧型车厢，包括：顶部保护板（1），其末端固定连接于前板（2）的顶部，且前板（2）的两侧边缘均设置有侧板（4），并且侧板（4）与前板（2）的底部之间安装有底板（3）；其特征在于，还包括：底板（3），其整体倾斜设置，且底板（3）与所述前板（2）的连接夹角大于90
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安装，并且其连接处位置还加盖圆弧盖板设置；顶部保护板（1）、前板（2）、底板（3）和两个侧板（4），其整体均为弧形面设计，并且所述底板（3）与侧板（4）之间采用一体化圆弧柔性过度设计，提高过渡和承载力。2.根据权利要求1所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：物料距所述侧板（4）的自由高度高达200mm，距所述底板（3）尾部的自由长度为200mm时的锥形堆装容积为190m3，每铲物料实际重量为：58m3
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1.73t/m3
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0.857≈87t。3.根据权利要求1所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：所述前板（2）与其底部的圆弧盖板之间固定连接，且前板（2）的边缘位置与底板（3）和侧板（4）之间均为贴合的相对滑动安装，并且底板（3）和侧板（4）及顶部保护板（1）靠向前板（2）的连接缝隙位置设置有密封件；同时前板（2）的外侧与底板（3）和侧板（4）的外侧壁之间安装有连接件（5），前板（2）的背面与连接件（5）之间通过连接扣安装定位。4.根据权利要求3所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：所述侧板（4）的顶部外侧壁上还固定有收纳管（6），收纳管（6）与侧板（4）的顶部预加横条之间滑动安装有连接块（7），并且连接块（7）的末端与前板（2）的内侧壁顶部边角位置之间固定有紧固拉索（8）；其中连接块（7）首端与收纳管（6）外侧壁之间构成贯穿的卡合滑动连接，且收纳管（6）内设置有第一索绳（9），第一索绳（9）的一端固定于连接块（7）首端，其另一端贯穿收纳管（6）连接于收卷辊（10）的外壁上。5.根据权利要求4所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：所述收卷辊（10）活动安装于定位支架（1001）上，定位支架（1001）通过螺栓定位于底板（3）的底部外壁上，并且定位支架（1001）上还固定有电机组件（1002），电机组件（1002）的输出轴与收卷辊（10）轴端固定，而且收卷辊（10）整体设置为多段式结构，其中段的辊轴直径小于边段的辊轴直径，所述第一索绳（9）的另一端连接于收卷辊（10）的边段辊轴外壁。6.根据权利要求5所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：所述前板（2）的前侧还设置有侧定位板（11），并且侧定位板（11）的底部固定有受力底座（12），侧定位板（11）和受力底座（12）与底板（3）和侧板（4）外壁之间均设置有加强筋，而且侧定位板（11）的中部之间通过连接中轴（13）活动安装有液压推进组件（14），液压推进组件（14）的输出轴末端转动安装有滑块，该滑块活动连接于前板（2）外侧壁上的支撑滑轨（15）上，同时液压推进组件（14）的底部固定有支撑底座（16），支撑底座（16）与受力底座（12）之间滑动连接。7.根据权利要求6所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：所述受力底座（12）整体呈弧形结构设置，其弧形的弧心位于连接中轴（13）的中轴线上，并且受力底座（12）和支撑底座（16）构成卡合的滑动安装结构。8.根据权利要求6或7所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：所述连接中轴（13）的轴端安装有收卷轮（17），收卷轮（17）的外壁与收卷辊（10）中段辊轴之间安装有第二索绳
（18），并且第二索绳（18）通过底板（3）上预设的转向轮移动转向。9.根据权利要求8所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：所述第二索绳（18）的中段由外置外壳（1801）和弹性件（1802）组成设置，且外置外壳（1801）固定于底板（3）的底部外壁上，第二索绳（18）在外置外壳（1801）内断开设置，其断开截面之间安装有弹性件（1802），而且第二索绳（18）与外置外壳（1801）构成相对伸缩结构。10.根据权利要求6或7所述的轻量化全圆弧型车厢，其特征在于：所述侧定位板（11）的外壁上还可直接安装固定驱动电机（19），驱动电机（19）的输出轴端与连接中轴（13）的轴端安装有相互啮合的齿轮组件，并且驱动电机（19）和电机组件（1002）并联设置。

技术总结
本发明公开了轻量化全圆弧型车厢，包括：顶部保护板，其末端固定连接于前板的顶部，且前板的两侧边缘均设置有侧板，并且侧板与前板的底部之间安装有底板；还包括：底板，其整体倾斜设置，且底板与所述前板的连接夹角大于90


技术研发人员：张慧军
受保护的技术使用者：上海昱硕检测有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/7/6