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      一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法

      文檔序號:6527036閱讀:691來源:國知局
      一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法,包括以下步驟:確定物料運(yùn)動安息角;建立物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓;建立物料堆前面-后面輪廓;確定物料堆上部高度;確定物料堆峰外形;計(jì)算物料堆體積即車廂容量。本發(fā)明所采用的計(jì)算方式,在生成物料堆型過程中,應(yīng)用了物料運(yùn)動安息角,而各種不同類型物料具有不同的運(yùn)動安息角,最終給出了運(yùn)動狀態(tài)下的物料堆型,大大擴(kuò)展了計(jì)算所得車廂容量的適用性。本發(fā)明采用的計(jì)算模型外形呈圓錐形,并且頂部為平臺,更加符合物料堆的實(shí)際形狀,確保了堆型的合理性。用本發(fā)明能夠保證車輛承載的合理性,充分有效地利用車廂容量。本發(fā)明將為車廂及整車的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依據(jù),這對于優(yōu)化產(chǎn)品性能將產(chǎn)生明顯作用。
      【專利說明】一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本發(fā)明涉及一種車廂容量計(jì)算方法,特別是一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法?!颈尘凹夹g(shù)】
      [0002]目前,礦用自卸車主要用于露天礦或土石方工程施工中,實(shí)現(xiàn)從開采場到卸料場之間的短途運(yùn)輸。車廂作為其實(shí)現(xiàn)裝卸物料的功能部件,面臨著承載大量各種類型物料的需求。通常,追求產(chǎn)量和效率的礦山用戶希望更加充分合理的利用車輛,保證其被合理裝載,既不超載也不少裝載。這就意味著,預(yù)先明確應(yīng)用場合時,礦用自卸車制造商要給出合理的堆型估計(jì)以指導(dǎo)車廂設(shè)計(jì),同時得到物料的重心位置對于整車設(shè)計(jì)也很重要,其將被用于車輛載荷分配計(jì)算。當(dāng)前,車廂容量的標(biāo)定僅依賴于標(biāo)準(zhǔn)SAE J1363—1995CAPACITYRATING—DUMPER BODY AND TRAILER BODY,而該標(biāo)準(zhǔn)只是使用多個平面組合形成的空間構(gòu)體近似物料堆體,無法給出實(shí)際承裝物料時有效容量的精確估計(jì),并缺乏對不同類型物料的針對性。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題,本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種既可以針對不同物料類型進(jìn)行計(jì)算,又可以精確和合理計(jì)算的礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法。
      [0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法,包括以下步驟:
      [0005]A、確定物料運(yùn)動安息角
      [0006]散料在堆放時能夠保持自然穩(wěn)定狀態(tài)的最大角度即單邊對地面的角度,稱為“安息角”;車廂的有效容量與物料的運(yùn)動安息角密切相關(guān),因此需要通過實(shí)驗(yàn)測定各種物料的運(yùn)動安息角α ;
      [0007]B、建立物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓
      [0008]由于物料堆為三維空間體,其外部輪廓是由多個面所構(gòu)成的,而將其投影在二維圖中時,面積聚成線,因此在本步驟及以下步驟中,線均代表著面,也就是說線與面是等同的;以一側(cè)車廂側(cè)板內(nèi)側(cè)上邊沿為基線,以運(yùn)動安息角α對應(yīng)的斜度向內(nèi)向上擴(kuò)展形成一條直線,再以另一側(cè)車廂側(cè)板內(nèi)側(cè)上邊沿為基線,以運(yùn)動安息角α對應(yīng)的斜度向內(nèi)向上擴(kuò)展形成另一條直線,這兩條直線即形成兩條物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓線;事實(shí)上,物料被裝入車廂后,堆尖很少形成真正的峰,更多的是形成一個平臺;換句話說,兩條物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓線并未真正相交于一點(diǎn),而是分別與一條水平線相交,這條水平線兩個交點(diǎn)之間的直線段即物料堆峰橫向輪廓線,設(shè)橫向輪廓線的長度相當(dāng)于車廂內(nèi)側(cè)寬度的1/5 ;以上三條線就完整地構(gòu)成了物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓線;
      [0009]C、建立物料堆前面-后面輪廓
      [0010]以車廂前板內(nèi)側(cè)上邊沿為基線,以物料運(yùn)動安息角α對應(yīng)的斜度向后向上擴(kuò)展形成一直線,即物料堆前面輪廓線;考慮到運(yùn)輸現(xiàn)場情況,以車廂底板上與底板內(nèi)側(cè)邊沿距離為150mm處直線為基線,以物料運(yùn)動安息角α對應(yīng)的斜度向前向上擴(kuò)展形成一直線,得到物料堆后面輪廓線;由于存在堆峰平臺,用一條水平直線段連接物料堆前輪廓線和后輪廓線,即物料堆峰縱向輪廓線,縱向輪廓線長度值與步驟B中物料堆峰橫向輪廓線大小相等;至此,以上三條線就完整地構(gòu)成了物料堆前面-后面輪廓線;
      [0011]D、確定物料堆上部高度
      [0012]分別計(jì)算物料堆峰橫向輪廓線、物料堆峰縱向輪廓線與車廂側(cè)板上邊沿的距離,取其小者作為物料堆上部高度;
      [0013]Ε、確定物料堆峰外形
      [0014]實(shí)際上,物料堆峰外形接近頂部為平臺的圓錐形,由于物料堆橫向輪廓線和物料堆縱向輪廓線不一定相等,則物料堆頂就形成了一個矩形平臺;為了更加精確地反映實(shí)際物料堆峰外形,用該矩形內(nèi)切圓或內(nèi)切橢圓取代矩形,命名為物料堆峰輪廓線;將物料堆峰輪廓線以等角度劃分成多個扇形,通過扇形弦與水平面成α角的多個平面即是物料堆外包絡(luò)面;顯然,等分份數(shù)越大,則物料堆峰外形越接近錐面;考慮到實(shí)際情況,份數(shù)取值為30-40 ;
      [0015]F、計(jì)算物料堆體積即車廂容量
      [0016]依據(jù)步驟B-E所確定的操作流程,使用CAD軟件進(jìn)行三維造型,即得到一個三維物料堆,通過CAD軟件計(jì)算其體積十分容易,該三維物料堆的體積就是車廂容量。
      [0017]本發(fā)明步驟E所述的份數(shù)的最佳值為36。
      [0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下有益效果:
      [0019]1、由于本發(fā)明所采用的計(jì)算方式,在生成物料堆型過程中,應(yīng)用了物料運(yùn)動安息角,而各種不同類型物料具有不同的運(yùn)動安息角,最終給出了運(yùn)動狀態(tài)下的物料堆型,大大擴(kuò)展了計(jì)算所得車廂容量的適用性。
      [0020]2、由于本發(fā)明采用的計(jì)算模型外形呈圓錐形,并且頂部為平臺,更加符合物料堆的實(shí)際形狀,確保了堆型的合理性。
      [0021]3、由于本發(fā)明使用CAD軟件進(jìn)行物料堆造型并計(jì)算其體積,造型過程十分便捷,計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確有效。
      [0022]4、采用本發(fā)明能夠保證車輛承載的合理性,充分有效地利用車廂容量。
      [0023]5、本發(fā)明將為車廂及整車的設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)依據(jù),這對于提高設(shè)計(jì)質(zhì)量、優(yōu)化產(chǎn)品性能和降低使用風(fēng)險(xiǎn)將產(chǎn)生明顯作用。具體體現(xiàn)在以下方面:
      [0024]通常,物料堆峰橫向輪廓線長不超過步驟B中確定的該值的120%。因?yàn)閷?shí)際上,車廂長度在裝料時很容易被充分地利用,而車廂寬度卻很少被完全使用。也就是說,如果確實(shí)超過了,則表明物料表面與側(cè)板接觸處并不是側(cè)板上邊沿,而是其下某處,或者此時的物料運(yùn)動安息角比步驟A中所選用的物料運(yùn)動安息角小,此時操作者就只能人為地使用裝載工具將物料推向車廂側(cè)板處,以達(dá)到與側(cè)板上邊沿同高。這是車廂設(shè)計(jì)者不愿看到的。因此設(shè)計(jì)者可以為車廂設(shè)計(jì)時加長底板長度值。
      [0025]另外,車廂設(shè)計(jì)者總是想盡可能的合理設(shè)計(jì)以使車廂容量最大化。通過本發(fā)明可知,車廂側(cè)板間的寬度對其容量影響較明顯,單純對側(cè)板加高無法增加容量。在一定程度上說,延長車廂底板長度卻是增加車廂容量可行的方法。當(dāng)然,這也會導(dǎo)致物料重心后移,對整車載荷分配不利,與此同時也會影響傾卸物料時,車尾距地面的距離,而這卻是受相關(guān)法規(guī)所要求必須滿足的??傊?,只有合理匹配車廂寬度與長度,才能達(dá)到良好的效果,實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0026]本發(fā)明共有附圖13張,其中:
      [0027]圖1為本發(fā)明流程圖。
      [0028]圖2為廂內(nèi)物料后視圖。
      [0029]圖3為廂內(nèi)物料側(cè)視圖。
      [0030]圖4為物料堆上部高度確定后的廂內(nèi)物料側(cè)視圖。
      [0031]圖5為物料堆上部高度確定后的廂內(nèi)物料后視圖。
      [0032]圖6為堆峰36等分時的物料二維圖。
      [0033]圖7為物料堆峰輪廓線是圓形時物料堆外表面圖。
      [0034]圖8為物料堆峰輪廓線是橢圓形時物料堆外表面圖。
      [0035]圖9為本發(fā)明得到的最終物料堆三維圖。
      [0036]圖10為本發(fā) 明得到的最終堆型體積計(jì)算圖。
      [0037]圖11為車廂底板尾部物料也保持斜度1:2時得到的物料堆型體積計(jì)算圖。
      [0038]圖12為完全根據(jù)SAEJ1363標(biāo)準(zhǔn)得到的物料堆型體積計(jì)算圖。
      [0039]圖13為加長車廂底板時的物料堆三維圖。
      [0040]圖中:1.車廂前板,2.車廂側(cè)板,3.車廂底板,4.物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓線,5.物料堆峰橫向輪廓線,6.物料堆前面輪廓線,7.物料堆后面輪廓線,8.物料堆峰縱向輪廓線,
      9.物料堆峰輪廓線,10.扇形弦,11.物料堆外包絡(luò)面,12.底板加長板。
      【具體實(shí)施方式】
      [0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。
      [0042]如圖1所示,一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法,包括以下步驟:
      [0043]1.確定物料運(yùn)動安息角。
      [0044]車廂的容量與物料的運(yùn)動安息角密切相關(guān),因此獲取場礦所運(yùn)輸物料的運(yùn)動安息角是十分必要的,各種物料的運(yùn)動安息角均需要通過實(shí)驗(yàn)測定,表1中列出了一些經(jīng)過測試得到的典型物料的運(yùn)動安息角。
      [0045]表1.典型物料的運(yùn)動安息角
      [0046]
      【權(quán)利要求】
      1.一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法,其特征在于:包括以下步驟: A、確定物料運(yùn)動安息角 散料在堆放時能夠保持自然穩(wěn)定狀態(tài)的最大角度即單邊對地面的角度,稱為“安息角”;車廂的有效容量與物料的運(yùn)動安息角密切相關(guān),因此需要通過實(shí)驗(yàn)測定各種物料的運(yùn)動安息角α ; B、建立物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓 由于物料堆為三維空間體,其外部輪廓是由多個面所構(gòu)成的,而將其投影在二維圖中時,面積聚成線,因此在本步驟及以下步驟中,線均代表著面,也就是說線與面是等同的;以一側(cè)車廂側(cè)板(2)內(nèi)側(cè)上邊沿為基線,以運(yùn)動安息角α對應(yīng)的斜度向內(nèi)向上擴(kuò)展形成一條直線,再以另一側(cè)車廂側(cè)板(2)內(nèi)側(cè)上邊沿為基線,以運(yùn)動安息角α對應(yīng)的斜度向內(nèi)向上擴(kuò)展形成另一條直線,這兩條直線即形成兩條物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓線(4);事實(shí)上,物料被裝入車廂后,堆尖很少形成真正的峰,更多的是形成一個平臺;換句話說,兩條物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓線(4)并未真正相交于一點(diǎn),而是分別與一條水平線相交,這條水平線兩個交點(diǎn)之間的直線段即物料堆峰橫向輪廓線(5),設(shè)橫向輪廓線的長度相當(dāng)于車廂內(nèi)側(cè)寬度的1/5 ;以上三條線就完整地構(gòu)成了物料堆側(cè)面-側(cè)面輪廓線; C、建立物料堆前面-后面輪廓 以車廂前板(I)內(nèi)側(cè)上邊沿為基線,以物料運(yùn)動安息角α對應(yīng)的斜度向后向上擴(kuò)展形成一直線,即物料堆前面輪廓線(6);考慮到運(yùn)輸現(xiàn)場情況,以車廂底板(3)上與底板內(nèi)側(cè)邊沿距離為150mm處直線為基線,以物料運(yùn)動安息角α對應(yīng)的斜度向前向上擴(kuò)展形成一直線,得到物料堆后面輪廓線(7);由于存在堆峰平臺,用一條水平直線段連接物料堆前面輪廓線(6)和物料堆后面輪廓線(7),即物料堆峰縱向輪廓線(8),縱向輪廓線長度值與步驟B中物料堆峰橫向輪廓線(5)大小相等;至此,以上三條線就完整地構(gòu)成了物料堆前面-后面輪廓線; D、確定物料堆上部高度 分別計(jì)算物料堆峰橫向輪廓線(5)、物料堆峰縱向輪廓線(8)與車廂側(cè)板(2)上邊沿的距離,取其小者作為物料堆上部高度; Ε、確定物料堆峰外形 實(shí)際上,物料堆峰外形接近頂部為平臺的圓錐形,由于物料堆橫向輪廓線(5)和物料堆縱向輪廓線(8)不一定相等,則物料堆頂就形成了一個矩形平臺;為了更加精確地反映實(shí)際物料堆峰外形,用該矩形內(nèi)切圓或內(nèi)切橢圓取代矩形,命名為物料堆峰輪廓線(9);將物料堆峰輪廓線(9)以等角度劃分成多個扇形,通過扇形弦(10)與水平面成α角的多個平面即是物料堆外包絡(luò)面(11);顯然,等分份數(shù)越大,則物料堆峰外形越接近錐面;考慮到實(shí)際情況,份數(shù)取值為30-40 ; F、計(jì)算物料堆體積即車廂容量 依據(jù)步驟B-E所確定的操作流程,使用CAD軟件進(jìn)行三維造型,即得到一個三維物料堆,通過CAD軟件計(jì)算其體積十分容易,該三維物料堆的體積就是車廂容量。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種礦用自卸車車廂容量計(jì)算方法,其特征在于:步驟E所述的份數(shù)的最佳值為36。
      【文檔編號】G06F17/50GK103714217SQ201310752538
      【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
      【發(fā)明者】張寶 申請人:一重集團(tuán)大連設(shè)計(jì)研究院有限公司, 中國第一重型機(jī)械股份公司
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