一种吊斗车篷布顶盖系统的设计与开发
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1 总体设计
1.1 吊斗车介绍 吊斗车为自装自卸、无轨运输车，主要用于钢厂、冶
炼厂、发电厂等厂区及其它场合运输氧化铁皮、小块废 钢 、粉 状 散 料 和 工业垃圾等物 料 。该 车 采 用 标 准底盘上加装 附 车 架 、工 作 大 臂以及液压系 统 等 组 成 。其 工 作 过 程 为 ：吊 斗 的 卸 料 作 业 ，此 时进行吊斗中 物料的倾斜工 作 ；吊 斗 的 整 体 装 卸 作 业 ，此 时 进行吊斗整体 从车辆平台上 吊 运 至 地 面 ，或
考虑到安装公差因素及机构的运行速度低，取安全 系数 n=2，则阻力力矩为：M 阻 =n×M 最大 =2×1747995.13= 3495990.25<M 动。
说明系统动力足够，能够满足篷布系统的正常运行。 2.3 气弹簧的相关计算
经画图测算，气弹簧的长度为 725 mm，其中包括伸 缩长度 150 mm，为了保证篷布顶盖动作的平稳，在关闭 时气弹簧按照 1、2、3、4、5 的顺序收缩，篷布顶盖在开启 时气弹簧按照相反的顺序伸展。现计算气弹簧 5 的阻力 矩 ：M5=FA×LA+FC×LC+FB×（LB+LD）=14.26 ×900+19.02 × 1410+（9.77+5）×（1 820+2 815）=108 111.15 kg·mm。
通过对吊斗车结构及工作状态的分析，先后设计了 多种吊斗车顶盖加装方案，最后经过对比，考虑各方案的
作者简介：张吉胜，中冶宝钢技术服务有限公司。
图 2 篷布顶结构图
第 30 卷第 24 期
张吉胜，等：一种吊斗车篷布顶盖系统的设计与开发
11
优点和缺点，最终选用篷布顶盖加装方案。 篷布顶盖系统由动力系统、支架系统及密封结构三
大部分组成。动力系统通过液压系统马达（转轴）带动篷 布支架旋转，从而使篷布顶盖开启或关闭。关闭时，吊斗 和翻转支架整体被蓬布罩住，从而对其封闭运输；开启 时，可以用吊斗车原工作系统进行吊斗整体吊卸和吊斗 倾翻作业，篷布顶盖结构如图 2 所示。 1.4 主要结构
①动力系统。动力系统采用荷兰海沃的电机泵站组 成的动力单元，由车载 24 V 蓄电池作为电机电源，带动 泵站旋转，操作伸缩油缸带动链条运动，使链轮旋转，最 后使带动支架旋转的转轴做旋转运动。
则 两 驱 动 链 轮 产 生 的 总 力 矩 ：M 总 =M × 2=1962868.95×2=3 925 737.9 N.mm
考虑到系统的传动效率，取 η=0.9，则在最后一根支 架上产生的动力矩为：M 动 =M 总×η=3925×737.9×0.9= 3533 164.11 N.mm 2.2 篷布支架产生的阻力力矩
者从地面吊运至车辆平台上；吊斗放置于吊斗车的平台 上，此时进行运输工作。图 1 即吊斗车外形图。
图 1 吊斗车外形图
1.2 设计原则 根据吊斗车的运输道路通过条件及其实际使用工况，
确定以下设计原则：加装顶盖后，不影响吊斗车原有的工 作性能和工作状态；加装顶盖后，吊斗车总长、总宽、全高 变化不大，不影响其行驶的道路通过性；顶盖系统与原有 的液压工作系统无干涉现象，并存在互锁关系；结构设计 尽量满足标准化、系列化、通用化；顶盖系统性能达到国 内先进水平。 1.3 设计原理
如图 2 所示，此时篷布系统的阻力矩最大，其中篷 布总重为 25 kg，为了计算其在各杆件上产生的力矩，把 其重量平均分配在各横杆上，则为 5 kg，杆 1、杆 2 与转轴 的垂直平面几乎对称，力矩平衡，不考虑其阻力矩，气弹 簧为杆件的系统的内力，不考虑其力矩，气弹簧重量不
计。在此条件下，图中 A、B、C、D、E、F 各点的重力及其力 臂 为 FA=14.26 kg，LA=900 mm，FC=19.02 kg，LC=1 410 mm， FE=19.28 kg，LE=1430 mm，FB=FD=FF= （9.77+5）kg，LB=1820 mm，LD=2 815 mm，LF=2 920 mm。则篷布支架产生的最大 阻力矩为：M 最大 =FA×LA+FC×LC+FE×LE+FB×（LB+LD+LF） =14.26×900+19.02×1410+19.28×1430+ （9.77+5）×（1 820+2 815+1 920）=178 366.85 kg·mm=1747995.13 N·mm
③密封结构。它分为两部分，其中固定部分为工作平 台前部的视窗用钢化玻璃，前部与固定支架下方的空隙 部位用薄钢板密封，活动部分使用防火防折防冻的篷布 固定在支架系统上，从而组成密封结构，满足吊斗车封闭 运输的要求。
2计算
在篷布顶盖系统中，需要计算的主要有：动力转轴的 动力矩是否大于篷布支架的最大阻力矩；支撑气弹簧的 长度及其弹力的确定。 2.1 驱动链轮产生的动力矩
此动力系统额定工作压力为 14 MPa，油缸活塞直径 为 φ63 mm，链轮分度圆直径为 φ90 mm。
油 缸 产 生 的 拉 力 ：F=p×s=14×106×3.14×（63/2× 10-3）2=43619.31 N。
驱 动 链 轮 产 生 的 力 矩 ：M=F× L=43619.31× 90/2= 1962 868.95 N.mm。
篷 布 顶 盖 总 体 设 计 ，结 构 原 理 、结 构 形 式 及 其 主 要 参 数 的 计 算 。
关键词：吊斗车；篷布；顶盖；设计；开发
中图分类Fra Baidu bibliotek：U469
文献标识码：A
文章编号：1006-8937（2011）24-0010-02
长期以来，城市内运输易扬尘、漏洒物质的车辆在行 驶中掉落的物质严重威胁着路人和车辆的安全，并造成 城市道路损坏和污染，还严重破坏了我们的城市环境和 城市形象。在此形势下，国家颁布了 《道路安全处罚条 例》、《城市市容和环境卫生管理条例》等法规，要求在城 市的主要道路，以及穿过主城区国道主干线易扬尘、漏洒 物质运输的车辆，必须加盖进行密闭式运输，淘汰不安 全、不文明、污染环境的运输方式。而钢铁厂等大型厂矿 为了其自身的企业形象，其专用运输车辆吊斗车也有同 样的密闭式运输的要求。
现在，在各大城市的敞开式货运自卸车上都已经安 装上了硬顶的顶盖开闭系统，其货箱比较规则，它主要有 两种方式：两侧开闭式和前移开闭式。这在市场上已经是 比较成熟的技术和应用。宝钢等各大钢铁厂正在使用的 吊斗车，其主要对吊斗进行装斗、卸斗及倒料操作，并且 有多种斗型，采用硬顶顶盖难以满足其工作要求，其加装 顶盖的难度远大于规则的货箱加装。本文就吊斗车设备 进行篷布顶盖的设计开发。
图 3 吊斗车篷布顶盖实施图
参考文献：
[1] 吴建华.重型自卸车车厢顶盖启闭系统的设计[J].汽车研 究与开发,2004,111(6):23- 25.
②支架系统。支架系统是篷布顶盖改制的关键，支架 系统由底部旋转座，直立的方管及横向钢管组成。支架在 前后方向上是在一个平面上，且作扇形旋转，这就要求底 部旋转座安装在一根轴上，动力轴的动力通过花键传递 给最后一根支架上，且各支架在并齐时尽量平行，不会对 其上安装的篷布产生破坏作用。另外，在每两相邻的支架 之间用合适长度和力量的气弹簧支撑，满足顶盖系统平 稳伸展和闭合。
第 30 卷第 24 期 Vol.30 No.24
企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
2011 年 12 月 Dec.2011
一种吊斗车篷布顶盖系统的设计与开发
张吉胜，耿会良
（中冶宝钢技术服务有限公司，上海 200941）
摘 要：11 t 吊斗车作为一种专用运输车辆，在目前密闭运输的要求下，为其设计了一种篷布顶盖。文章阐述了
设 气 弹 簧 5 的 最 小 弹 力 为 F5 最 小 ，系 统 的 效 率 为 η1=0.9,弹力力臂为 L5=940 mm。
则由 2×F5 最小×L5×η1=M5 得：F5 最小 =M5/ （2×L5× η1）=108 111.15（/ 2×940×0.9）=63.9 kg。
取气弹簧 5 的弹力为 F5=65 kg。 同理，其它的气弹簧弹力为 F1=20 kg，F2=20 kg，F3=20 kg，F4=50 kg。 3结语 按照以上的思路为宝钢设计开发试制了一台吊斗车 的篷布顶盖，如图 3 所示，但在篷布顶盖的耐用性上还需 待进一步的实际检验。
1.1 吊斗车介绍 吊斗车为自装自卸、无轨运输车，主要用于钢厂、冶
炼厂、发电厂等厂区及其它场合运输氧化铁皮、小块废 钢 、粉 状 散 料 和 工业垃圾等物 料 。该 车 采 用 标 准底盘上加装 附 车 架 、工 作 大 臂以及液压系 统 等 组 成 。其 工 作 过 程 为 ：吊 斗 的 卸 料 作 业 ，此 时进行吊斗中 物料的倾斜工 作 ；吊 斗 的 整 体 装 卸 作 业 ，此 时 进行吊斗整体 从车辆平台上 吊 运 至 地 面 ，或
考虑到安装公差因素及机构的运行速度低，取安全 系数 n=2，则阻力力矩为：M 阻 =n×M 最大 =2×1747995.13= 3495990.25<M 动。
说明系统动力足够，能够满足篷布系统的正常运行。 2.3 气弹簧的相关计算
经画图测算，气弹簧的长度为 725 mm，其中包括伸 缩长度 150 mm，为了保证篷布顶盖动作的平稳，在关闭 时气弹簧按照 1、2、3、4、5 的顺序收缩，篷布顶盖在开启 时气弹簧按照相反的顺序伸展。现计算气弹簧 5 的阻力 矩 ：M5=FA×LA+FC×LC+FB×（LB+LD）=14.26 ×900+19.02 × 1410+（9.77+5）×（1 820+2 815）=108 111.15 kg·mm。
通过对吊斗车结构及工作状态的分析，先后设计了 多种吊斗车顶盖加装方案，最后经过对比，考虑各方案的
作者简介：张吉胜，中冶宝钢技术服务有限公司。
图 2 篷布顶结构图
第 30 卷第 24 期
张吉胜，等：一种吊斗车篷布顶盖系统的设计与开发
11
优点和缺点，最终选用篷布顶盖加装方案。 篷布顶盖系统由动力系统、支架系统及密封结构三
大部分组成。动力系统通过液压系统马达（转轴）带动篷 布支架旋转，从而使篷布顶盖开启或关闭。关闭时，吊斗 和翻转支架整体被蓬布罩住，从而对其封闭运输；开启 时，可以用吊斗车原工作系统进行吊斗整体吊卸和吊斗 倾翻作业，篷布顶盖结构如图 2 所示。 1.4 主要结构
①动力系统。动力系统采用荷兰海沃的电机泵站组 成的动力单元，由车载 24 V 蓄电池作为电机电源，带动 泵站旋转，操作伸缩油缸带动链条运动，使链轮旋转，最 后使带动支架旋转的转轴做旋转运动。
则 两 驱 动 链 轮 产 生 的 总 力 矩 ：M 总 =M × 2=1962868.95×2=3 925 737.9 N.mm
考虑到系统的传动效率，取 η=0.9，则在最后一根支 架上产生的动力矩为：M 动 =M 总×η=3925×737.9×0.9= 3533 164.11 N.mm 2.2 篷布支架产生的阻力力矩
者从地面吊运至车辆平台上；吊斗放置于吊斗车的平台 上，此时进行运输工作。图 1 即吊斗车外形图。
图 1 吊斗车外形图
1.2 设计原则 根据吊斗车的运输道路通过条件及其实际使用工况，
确定以下设计原则：加装顶盖后，不影响吊斗车原有的工 作性能和工作状态；加装顶盖后，吊斗车总长、总宽、全高 变化不大，不影响其行驶的道路通过性；顶盖系统与原有 的液压工作系统无干涉现象，并存在互锁关系；结构设计 尽量满足标准化、系列化、通用化；顶盖系统性能达到国 内先进水平。 1.3 设计原理
如图 2 所示，此时篷布系统的阻力矩最大，其中篷 布总重为 25 kg，为了计算其在各杆件上产生的力矩，把 其重量平均分配在各横杆上，则为 5 kg，杆 1、杆 2 与转轴 的垂直平面几乎对称，力矩平衡，不考虑其阻力矩，气弹 簧为杆件的系统的内力，不考虑其力矩，气弹簧重量不
计。在此条件下，图中 A、B、C、D、E、F 各点的重力及其力 臂 为 FA=14.26 kg，LA=900 mm，FC=19.02 kg，LC=1 410 mm， FE=19.28 kg，LE=1430 mm，FB=FD=FF= （9.77+5）kg，LB=1820 mm，LD=2 815 mm，LF=2 920 mm。则篷布支架产生的最大 阻力矩为：M 最大 =FA×LA+FC×LC+FE×LE+FB×（LB+LD+LF） =14.26×900+19.02×1410+19.28×1430+ （9.77+5）×（1 820+2 815+1 920）=178 366.85 kg·mm=1747995.13 N·mm
③密封结构。它分为两部分，其中固定部分为工作平 台前部的视窗用钢化玻璃，前部与固定支架下方的空隙 部位用薄钢板密封，活动部分使用防火防折防冻的篷布 固定在支架系统上，从而组成密封结构，满足吊斗车封闭 运输的要求。
2计算
在篷布顶盖系统中，需要计算的主要有：动力转轴的 动力矩是否大于篷布支架的最大阻力矩；支撑气弹簧的 长度及其弹力的确定。 2.1 驱动链轮产生的动力矩
此动力系统额定工作压力为 14 MPa，油缸活塞直径 为 φ63 mm，链轮分度圆直径为 φ90 mm。
油 缸 产 生 的 拉 力 ：F=p×s=14×106×3.14×（63/2× 10-3）2=43619.31 N。
驱 动 链 轮 产 生 的 力 矩 ：M=F× L=43619.31× 90/2= 1962 868.95 N.mm。
篷 布 顶 盖 总 体 设 计 ，结 构 原 理 、结 构 形 式 及 其 主 要 参 数 的 计 算 。
关键词：吊斗车；篷布；顶盖；设计；开发
中图分类Fra Baidu bibliotek：U469
文献标识码：A
文章编号：1006-8937（2011）24-0010-02
长期以来，城市内运输易扬尘、漏洒物质的车辆在行 驶中掉落的物质严重威胁着路人和车辆的安全，并造成 城市道路损坏和污染，还严重破坏了我们的城市环境和 城市形象。在此形势下，国家颁布了 《道路安全处罚条 例》、《城市市容和环境卫生管理条例》等法规，要求在城 市的主要道路，以及穿过主城区国道主干线易扬尘、漏洒 物质运输的车辆，必须加盖进行密闭式运输，淘汰不安 全、不文明、污染环境的运输方式。而钢铁厂等大型厂矿 为了其自身的企业形象，其专用运输车辆吊斗车也有同 样的密闭式运输的要求。
现在，在各大城市的敞开式货运自卸车上都已经安 装上了硬顶的顶盖开闭系统，其货箱比较规则，它主要有 两种方式：两侧开闭式和前移开闭式。这在市场上已经是 比较成熟的技术和应用。宝钢等各大钢铁厂正在使用的 吊斗车，其主要对吊斗进行装斗、卸斗及倒料操作，并且 有多种斗型，采用硬顶顶盖难以满足其工作要求，其加装 顶盖的难度远大于规则的货箱加装。本文就吊斗车设备 进行篷布顶盖的设计开发。
图 3 吊斗车篷布顶盖实施图
参考文献：
[1] 吴建华.重型自卸车车厢顶盖启闭系统的设计[J].汽车研 究与开发,2004,111(6):23- 25.
②支架系统。支架系统是篷布顶盖改制的关键，支架 系统由底部旋转座，直立的方管及横向钢管组成。支架在 前后方向上是在一个平面上，且作扇形旋转，这就要求底 部旋转座安装在一根轴上，动力轴的动力通过花键传递 给最后一根支架上，且各支架在并齐时尽量平行，不会对 其上安装的篷布产生破坏作用。另外，在每两相邻的支架 之间用合适长度和力量的气弹簧支撑，满足顶盖系统平 稳伸展和闭合。
第 30 卷第 24 期 Vol.30 No.24
企业技术开发 TECHNOLOGICAL DEVELOPMENT OF ENTERPRISE
2011 年 12 月 Dec.2011
一种吊斗车篷布顶盖系统的设计与开发
张吉胜，耿会良
（中冶宝钢技术服务有限公司，上海 200941）
摘 要：11 t 吊斗车作为一种专用运输车辆，在目前密闭运输的要求下，为其设计了一种篷布顶盖。文章阐述了
设 气 弹 簧 5 的 最 小 弹 力 为 F5 最 小 ，系 统 的 效 率 为 η1=0.9,弹力力臂为 L5=940 mm。
则由 2×F5 最小×L5×η1=M5 得：F5 最小 =M5/ （2×L5× η1）=108 111.15（/ 2×940×0.9）=63.9 kg。
取气弹簧 5 的弹力为 F5=65 kg。 同理，其它的气弹簧弹力为 F1=20 kg，F2=20 kg，F3=20 kg，F4=50 kg。 3结语 按照以上的思路为宝钢设计开发试制了一台吊斗车 的篷布顶盖，如图 3 所示，但在篷布顶盖的耐用性上还需 待进一步的实际检验。