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矿用自卸车要革新?轻量化车厢这样说
文章来源:http://www.caoshanhu.net  发表时间:2016-11-21
矿用自卸车在矿物装载的实际工作过程中,由于矿物对厢体的冲击,磨损等极易使厢体发生破坏,对厢体材料的选择与结构设计一直是研发人员的重要考量。然而随着矿山对采矿成本控制要求的提高,有效降低矿用自卸车运输吨成本正成为矿用自卸车未来发展趋势。矿用自卸车轻量化设计正成为当前研究的热门。
车厢轻量化是指采用轻量化材料、轻量化结构设计、集成应用轻量化制造技术,从而达到减少矿用自卸车整车质量,在运输相同矿物材料的过程中减少能源消耗,节约矿用自卸车使用成本的目的。
矿用自卸车车厢一般采取全焊接结构,铲斗型车厢底板一般采用后部翘起式设计,无后拦板,坡角为12度,这样的斜坡角可以保证矿用自卸车即使在上坡时,矿石不会从车尾滚落,底板一般采用高强度,高耐磨性,高硬度,抗冲击的优质钢板焊接而成,以适应非公路恶劣工况的运输和现场粗暴的石料装载方式,并保证其使用寿命。
另一方面,随着新材料的技术不断取得突破,新材料正不断的应用于矿用自卸车厢体。目前,市场出现的新型高强度的耐磨合金钢,相比传统材料的车厢,可以减轻车厢自重20%以上,同时还可降低维修频率。另外,国内现已出现了配备碳纤维全复合材料车厢的自卸车,相比金属厢体减重29%,复合材料在矿用自卸车车厢中应用,意味着矿用自卸车轻量化领域的应用技术有了新的突破。
此外,碳纤维全复合材料车厢对建立完善复合材料建模、结构设计及应力分析技术体系以及在各种复杂工况下的应力分析数据模型,为矿用自卸车厢体制造奠定了坚实的应用基础。同时,车厢板单板采用复合材料成型技术,利用其优越的抗冲、耐腐蚀、耐磨等特点,有效提高了复合材料表面附着层的性能,拓宽了新材料在矿用自卸车领域应用。
针对矿用自卸车车厢的结构,目前市场主流车厢结构按用途不同,可分为普通矩形车厢和矿用铲斗车厢,矿用铲斗车厢适用于大石块等粒度较大矿物的运输,考虑到矿石对厢体的冲击和碰撞,矿用自卸车车厢的结构设计较复杂。其中,有针对矿用自卸车车厢的模态,刚度,强度等力学特征进行分析并采用模态提取方法(Block lanczos法)进行设计,通过提取车厢的前十阶模态,将车厢的低阶模态与路面激振和发动机激振进行对比,发现车厢空载时的频率与路面的激振频率接近,易产生疲劳破坏,对车厢模态做了灵敏度分析并进行优化设计。
针对翼展车厢采用有限元方法,对车厢的弯曲,弯扭,制动,转弯四种工况进行分析,并对车厢采用仿真技术ANSYS自带的优化模块APDL参数化做轻量化设计,并针对矿用自卸车车厢的典型样式做出进一步修改,使车厢在对抗冲击,落物保护,倾卸等性能方面得到有效提高。同时对腹板,U型板弯板的优化结构设计,有效的保护车厢的焊缝,增强底板的抗冲击能力,更加贴合工程实际。另外,还可以用U型车厢替代方型车厢,加强筋也多采用U型结构,抵御重向力的增强,充分考虑到施加载荷时矿石等自重的分布情况,其结构设计和分析方法对研发同类车型结构设计上具有一定的参考价值。