整车卸货翻转平台结构优化设计

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摘 要：整车卸货翻转平台，尤其适用于粮食作物、煤、矿石、沙石等散料运输卸车。解决传统手工卸货的不安全因素，减小工作量，大幅度保证卸车速度，降低成本，从手动卸货到自动卸货。我国运输行业发展很快，运输车辆的运载能力不断加强，车体不断扩大，一般汽车半挂单车载重量超过80吨，对于散装物料，装载通常采用铲车直接装车，但卸料成了很严重问题，在原设计40t翻转平台结构基础上进行局部改造，使之满足100t的承载要求。

关键词：整车卸货；翻转平台；结构设计；MIDAS

前言

为了解决在整车散装料卸货周期长，人工卸货在物料中卸货，安全没有保障，不易用其它通用卸货装置，该装置不仅减轻了工人的劳动强度，消除安全隐患，还大幅度降低人员成本，维护费用低，操作简单方便。解决传统手工卸货的不安全因素，减小工作量，大幅度保证卸车速度，减少卸货人员，降低成本，从手动卸货到自动卸货。对于散装物料，装载通常采用铲车直接装车，有一小部分车有自卸翻斗装载，但大部分汽车由于吨位过的无此功能，对此我们对此项进行研究是否可以把整车纵向翻转40°以上，达到卸料功能。并且对市场进行调研分析，有此方面的需求。

1 翻转平台结构设计及参数

整车卸货翻转平台由翻转架、固定架、导向坡以及液压系统组成，原结构承载力40t，现将负载提高到100t，因此需要对原结构进行加固改造，使之能在100t荷载作用下正常使用。图2为原40t整车卸料翻转平台的结构图。

主要参数：

起重量：100t。

起升角度：40°。

平台有效尺寸：18mx2.8m。

平台占地面积：27mx4.5m。

起升动力：25kw。

适应车辆：整车长度17m。

适应物料范围：农作物、煤、矿石、沙石等散料。对原有40t整车卸料翻转平台的翻转架结构进行改造，对改造后的结构在100t荷载作用下进行分析。使之满足100t的承载要求。图3为改造后的100t整车卸料翻转平台模型。

在原有40t翻转平台上优化的结构部分有：将桁架结构拆除，换为图2中所示型式；两侧顶部连接板之间加设平衡梁；加设桁架斜撑，翻转架入口处直角连接改为斜杆，并在两侧桁架中加设斜撑；外侧底纵梁截面加强；入口处底横梁截面加强。

2 工况分析及截面

需要计算的控制工况包括：（1）货车满载静置于翻转架上开始起动时（不同步）；（2）货车满载翻转30°时；（3）空载翻转至45°时。

各优化结构的截面型式：（1）桁架立柱：箱型400mm×300mm，板厚t=10mm；桁架斜撑：箱型200mm×200mm，板厚t=10mm。（2）外侧底纵梁：箱型400mm×200mm，上下板t=16mm、左右板t=10mm。（3）入口处底横梁：箱型400mm×300mm，上下板t=16mm、左右板t=10mm（4）平衡梁：箱型300mm×200mm，板厚t=10mm；平衡梁立柱：箱型400mm×300mm，板厚t=10mm；平衡梁斜撑：箱型200mm×200mm，板厚t=10mm。

模型中油缸未伸出，直接在油缸施力点设置荷载或边界条件，不影响最后结果。

3 翻转架强度计算

3.1 翻转架开始起动时（不同步）

当满载货车（100t）固定于翻转架末端并开始起动时，如果两侧油缸不同步，会引起结构局部受力过大。假设一侧油缸已达到750kN顶升力（油缸与地面初始角度为65°），而另一侧未能起动，则翻转架反力由末端铰轴和未能起动的油缸承受，翻转架所受荷载的布置和约束情况见图4。

计算后得到翻转架位移以及应力结果，如图5、6。

3.2 货车满载翻转至30°时

当翻转架翻转至30°时，假设货车仍为满载（100t），则此时计算结果必定比实际结果偏大，即偏于安全。翻转架反力由末端铰轴和顶升油缸承受，翻转架所受荷载的布置和约束情况见图7。

计算后得到翻转架翻转30°时反力、位移以及应力结果，如图8、9。

3.3 货车空载翻转至45°时

当翻转架翻转至45°时，假设货车仍为空载（30t），则此时计算结果必定比实际结果偏大，即偏于安全。翻转架反力由末端铰轴和顶升油缸承受，翻转架所受荷载的布置和约束情况见图10。

计算后得到翻转架翻转45°时反力、位移以及应力结果，如图11、12。

根据计算结果得到100t翻转架起动时（同步）的最大位移为15.585mm，最大应力发生在翻转架底部一横梁上为128.3MPa，满载时翻转30°的最大位移为3.572mm。最大应力发生在翻转架靠近铰轴处底部一横梁上为113.1MPa，空载时翻转45°的最大位移为11.1mm，最大应力发生在翻转架靠近铰轴处底部一横梁上为66.4MPa。

4 结束语

综合以上分析结果，工况1情况下：货车满载翻转架开始起动时（不同步）结构产生的位移和应力最大，其强度安全系数为n=215/128.3=1.7，最大位移为15.585mm，小于简支梁挠度限值l/400=9550/400=23.9mm。其强度和刚度均在允许范围内，满足使用要求。

通过对整车卸料翻转平台结构的加强，使其具备了更大的卸料能力，为以后我国的整车卸料提供了新的手段，大大节省了人力，在卸车过程中更加安全快捷，希望该设备能够为社会做出更大的贡献。

参考文献

[1]李家宝.结构力学[M].北京：高等教育出版社，1991.

[2]王重华.结构力学[M].北京：人民交通出版社，1998.

[3]中华人民共和国建设部.钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003.

[4]张质文，虞和谦，等.起重机设计手册[M].北京.中国铁道出版社， 1998.

作者简介：吴敬蓬（1977-），男，工程师，2008年毕业于日本九州产业大学 ，研究生，主要从事铁路施工机械设计工作。