底侧卸式矿车空间卸载曲轨设计与探讨

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摘 要：新疆地矿局第九地质大队机械装备中心首次在疆内生产安装了YDCC9-6及YDCC9-10型底侧卸式矿车其及配套空间卸载曲轨，并在新疆和静县查岗诺尔铁矿投入使用，稳定可靠的运行得到了用户的认可。在空间曲轨设计制作过程中积累了一定的经验，文章就对空间卸载曲轨的设计谈些粗浅的认识与读者共同探讨。

关键词：底侧卸式矿车；中心点；轨迹

底侧卸式矿车在卸载过程中，卸载轮与卸载曲轨接触点的运行轨迹可以看成卸载轮绕车厢与车底架连接铰链（0点）的回转运动和矿车水平直线运动两种运动的叠加。由此可假想卸载轨迹在以铰链为中心（0点）、以铰链中心到卸载轮底面中间（A点）的距离为半径的空间圆柱曲线，如图1所示ABCD曲线。卸载曲线就是曲轨和卸载轮接触点的运行轨迹，由此以研究卸载曲线代替卸载曲轨。卸载曲轨一般卸载段和复位段为镜像对称布置，在研究曲轨时只对一半具体研究，另一半镜像制作即可。

1 矿车顺利卸载的基本条件

在卸载时矿车底门不得与曲轨发生干涉就是顺利卸载的最基本条件，因此在曲轨设计时必须先考虑矿车底门结构尺寸，来确定卸载曲线形状。在假想平面内XOY内（如图2）卸载曲线与矿车底门投影，E点是矿车卸载轮与卸载曲线的啮合点，过F'点作F'G垂直X轴。则kmax=■是底门结构尺寸允许卸载曲线f（x）的最大斜率，f（x）的一阶导数是f'（x），曲轨与矿车底门不发生干涉的基本条件就是f'（x）≤kmax，即■？燮■展开即■？燮■，

f'（x）=■ 式（1）

考虑到矿车在制作时会有误差在运行中存在变形，大吨位矿车一般取FF'=90～120mm。

2 卸载曲轨卸载段点及投影长度的确定

卸载曲线的设计难点在卸载或复位段曲线，在对卸载曲线选取时：一般要求卸载坑短工程量少，卸载集中，卸载曲线圆润平滑使卸载平稳，在满足使用的情况下尽量使卸载曲线在卸载段斜率小，以减少矿车和曲轨间的冲击力。以下主要谈卸载段曲线的设计（卸载段与复位段镜像对称，故只需研究一侧即可）。

如图3卸载轮、铰链中心、曲轨、卸载角度等结构尺寸关系。

卸载角度α，在α=0°时铰链中心点O至卸载轮底面中心点A垂直距离h，水平距离b，在任意允许卸载角度α时铰链中心点O至卸载轮底面中心点B垂直距离a，卸载轮在点A点B位置时，垂直距离为c。简化如图4。

显然，回转半径 式（2）

式（3）

式（4）

其中？茁=arctg■， 式（5）

c=a-h=Rsin（？琢+？茁）-h 式（6）

综合矿车顺利卸载的基本条件，卸载曲轨卸载段长度如图5所示：

另L=OB为曲轨卸载段曲线在X轴上投影长度，

则 式（7）

f'（x）是卸载曲线f（x）的一阶导数

得到曲轨卸载段曲线投影长度后，根据卸载角度，将投影长度等分可得出每一等分点的坐标，将这些点依次平滑连接，即可得到所需卸载段曲线。

3 空间卸载曲轨设计实例

以YDCC9-6底侧卸式矿车为例，要求矿车在卸载角度最大时有3m的水平直线运动以便于清扫车厢。

3.1 已知条件如图6

最大卸载角度αmax=50°，在α=0°时铰链中心点O至卸载轮底面中心点A垂直距离h=670mm，水平距离b=1580mm，卸载轮底面与底门水平距离2070mm，垂直距离470mm。

3.2 计算有关参数

斜率由式（1）可得

f'（x）=■ 取F'F=110mm

则f'（x）=■=0.17

回转半径

原始角

卸载轮在最大卸载角度与零位时的垂直距离c

曲轨卸载段曲线在X轴上投影长度L

将L=6000均分成10份，编码（0～10）分别对应0～50°按

x=600n，（n分别对应取0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，10）

y=Rsin（？琢+？茁）

z=Rcos（？琢+？茁）

可得各点坐标如表1：

按点绘制坐标投影图如图7。

按照设计要求在卸车角度最大时增加3m水平清扫段，另一侧复位段与卸载段镜像制作即可，文章不作赘述。

作者简介：梁书广（1982-），男，新疆乌鲁木齐，工作单位：新疆地矿局第九地质大队，职务：助工。