一種礦用自卸車車廂容量計算方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦用自卸車車廂容量計算方法，包括以下步驟：確定物料運動安息角；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；計算物料堆體積即車廂容量。本發(fā)明所采用的計算方式，在生成物料堆型過程中，應用了物料運動安息角，而各種不同類型物料具有不同的運動安息角，最終給出了運動狀態(tài)下的物料堆型，大大擴展了計算所得車廂容量的適用性。本發(fā)明采用的計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)計提供指導依據(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算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種車廂容量計算方法，特別是一種礦用自卸車車廂容量計算方法?！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，實現(xiàn)從開采場到卸料場之間的短途運輸。車廂作為其實現(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，預先明確應用場合時，礦用自卸車制造商要給出合理的堆型估計以指導車廂設(shè)計，同時得到物料的重心位置對于整車設(shè)計也很重要，其將被用于車輛載荷分配計算。當前，車廂容量的標定僅依賴于標準SAE J1363—1995CAPACITYRATING—DUMPER BODY AND TRAILER BODY，而該標準只是使用多個平面組合形成的空間構(gòu)體近似物料堆體，無法給出實際承裝物料時有效容量的精確估計，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)計一種既可以針對不同物料類型進行計算，又可以精確和合理計算的礦用自卸車車廂容量計算方法。
[0004]為了實現(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算方法，包括以下步驟:
[0005]A、確定物料運動安息角
[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動安息角密切相關(guān)，因此需要通過實驗測定各種物料的運動安息角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，以運動安息角α對應的斜度向內(nèi)向上擴展形成一條直線，再以另一側(cè)車廂側(cè)板內(nèi)側(cè)上邊沿為基線，以運動安息角α對應的斜度向內(nèi)向上擴展形成另一條直線，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，而是分別與一條水平線相交，這條水平線兩個交點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，以物料運動安息角α對應的斜度向后向上擴展形成一直線，即物料堆前面輪廓線；考慮到運輸現(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，以物料運動安息角α對應的斜度向前向上擴展形成一直線，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；考慮到實際情況，份數(shù)取值為30-40 ；
[0015]F、計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軟件進行三維造型，即得到一個三維物料堆，通過CAD軟件計算其體積十分容易，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)明所采用的計算方式，在生成物料堆型過程中，應用了物料運動安息角，而各種不同類型物料具有不同的運動安息角，最終給出了運動狀態(tài)下的物料堆型，大大擴展了計算所得車廂容量的適用性。
[0020]2、由于本發(fā)明采用的計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軟件進行物料堆造型并計算其體積，造型過程十分便捷，計算結(jié)果準確有效。
[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)計提供指導依據(jù)，這對于提高設(shè)計質(zhì)量、優(yōu)化產(chǎn)品性能和降低使用風險將產(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%。因為實際上，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，或者此時的物料運動安息角比步驟A中所選用的物料運動安息角小，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，以達到與側(cè)板上邊沿同高。這是車廂設(shè)計者不愿看到的。因此設(shè)計者可以為車廂設(shè)計時加長底板長度值。
[0025]另外，車廂設(shè)計者總是想盡可能的合理設(shè)計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。當然，這也會導致物料重心后移，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，才能達到良好的效果，實現(xiàn)設(shè)計目標。
【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算圖。
[0038]圖12為完全根據(jù)SAEJ1363標準得到的物料堆型體積計算圖。
[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。
【具體實施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行進一步地描述。
[0042]如圖1所示，一種礦用自卸車車廂容量計算方法，包括以下步驟:
[0043]1.確定物料運動安息角。
[0044]車廂的容量與物料的運動安息角密切相關(guān)，因此獲取場礦所運輸物料的運動安息角是十分必要的，各種物料的運動安息角均需要通過實驗測定，表1中列出了一些經(jīng)過測試得到的典型物料的運動安息角。
[0045]表1.典型物料的運動安息角
[0046]
【權(quán)利要求】
1.一種礦用自卸車車廂容量計算方法，其特征在于:包括以下步驟: A、確定物料運動安息角 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動安息角密切相關(guān)，因此需要通過實驗測定各種物料的運動安息角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，以運動安息角α對應的斜度向內(nèi)向上擴展形成一條直線，再以另一側(cè)車廂側(cè)板(2)內(nèi)側(cè)上邊沿為基線，以運動安息角α對應的斜度向內(nèi)向上擴展形成另一條直線，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，而是分別與一條水平線相交，這條水平線兩個交點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，以物料運動安息角α對應的斜度向后向上擴展形成一直線，即物料堆前面輪廓線(6);考慮到運輸現(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，以物料運動安息角α對應的斜度向前向上擴展形成一直線，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；考慮到實際情況，份數(shù)取值為30-40 ； F、計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軟件進行三維造型，即得到一個三維物料堆，通過CAD軟件計算其體積十分容易，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:一重集團大連設(shè)計研究院有限公司, 中國第一重型機械股份公司