一种抗冲击型矿用自卸车货厢后挡板设计方法技术

本发明专利技术提供一种抗冲击型矿用自卸车货厢后挡板设计方法，通过弧面设计，可以有效改善货厢后挡板受力状态，最大幅度削弱板内剪切力和弯矩，使得后挡门各截面上的剪力趋近于零、弯矩趋近于零，获得优良的受力状态，可以有效改善后挡板承压、受冲击导致的大变形、局部开裂和物料密封不严密等问题。裂和物料密封不严密等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种抗冲击型矿用自卸车货厢后挡板设计方法


[0001]本专利技术设计矿用自卸车
，具体是一种抗冲击型矿用自卸车货厢后挡板设计方法。

技术介绍

[0002]矿用自卸车是露天矿山开采和大规模土方建设中的关键设备，具有载重大、工作效率高等特点。在其实际作业环境下，经常面临着矿山恶劣的复杂路况。在这些复杂路况下，矿用自卸车要经历满载上下坡、崎岖路面行驶、急转弯、制动、越障和沉陷，装料卸料等复杂工况，上述因素导致货厢后挡门承受复杂多变的受力。特别地，在卸料过程中，货厢后挡门经常受到来自上游堆放物料不规则落石群的冲击，这就使得货厢后挡门的主要零件——后挡板承受多重密集的落石群冲击荷载，造成后挡板凸凹变形，不断累积塑性变形和损伤，造成焊缝开裂、后挡板母材撕裂，极大缩短了货厢后挡门的使用寿命，提高产品的养护成本。
[0003]申请人在实践中发现，现有技术中至少存在下述问题：
[0004]1)货厢后挡门变形严重，存在物料不严密、沿路漏料现象。
[0005]2)货厢后挡门结构同质化严重，受力分配不合理。均为一整块平直的后档板与加强筋焊接结构，区别仅为后挡板采用不同的加强筋布置方案，加强筋形貌、个数和位置略有差异。但是，这种后档门结构将冲击外载分散到后挡板中轴线、横截面，产生额外的剪切力和弯矩，加重了后挡门整体结构承载负担，不利于货厢长寿命的实现。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种抗冲击型矿用自卸车货厢后挡板设计方法，可以有效改善货厢后挡板受力状态，最大幅度削弱板内剪切力和弯矩。
[0007]本专利技术采用的技术方案：一种抗冲击型矿用自卸车货厢后挡板设计方法，包括以下步骤：
[0008]S1：确定后挡板的边界范围，高度尺寸定为h，宽度尺寸定为l；建立坐标轴，后挡板高度方向为X轴，宽度方向为Y轴，法向为Z轴；
[0009]S2：建立宽度方向矢高最大的截面外轮廓曲线，其解析表达式为：
[0010][0011]其中，P
max
为后挡板底部承受的最大压强，f为后挡板宽度方向上的最大矢高；
[0012]S3：建立高度方向矢高最大的截面外轮廓曲线，其解析表达式为：
[0013][0014]S4：以步骤S1中的后挡板边界、步骤S2中宽度方向矢高最大的截面外轮廓曲线和步骤S3中高度方向矢高最大的截面外轮廓曲线为基础进行边界混合，得到最终的后挡板曲面。
[0015]优选的，所述的步骤S2中，根据摩擦系数大小，选用摩擦力强形式解或摩擦力弱形式解，确立后挡板底部承受的最大压强P
max
的摩擦力强形式解为：
[0016][0017]摩擦力弱形式解为：
[0018][0019]式中，G表示装载的物料总重量，μ表示摩擦系数
[0020]优选的，还包括步骤
[0021]S5：设定板厚t，对步骤S4中的后挡板曲面的中性面进行双侧对称增厚。
[0022]需要指出的是，不同的边界范围尺寸h、l，最大矢高f根据实际设计需求可以灵活调整，按照式(1)和式(4)的计算方法都能得到满足截面剪力趋于0、弯矩趋于0的后挡门设计要求，均落在本专利技术的保护范围内。
[0023]本专利技术的有益效果：可以有效改善货厢后挡门的受力状态，后挡门任一横截面上的内力只有法向力，剪切力和弯矩都趋于零。可有效提高货厢后挡门应对上游堆放物料不规则落石群的冲击耐受力，延缓塑性变形和疲劳损伤的累积进程，减少焊缝开裂、后挡板母材撕裂现象发生的概率，延长其使用寿命，降低产品养护成本。
附图说明
[0024]图1为宽度方向矢高最大的截面外轮廓曲线示意图；
[0025]图2为高度方向矢高最大的截面外轮廓曲线示意图；
[0026]图3为后挡板中性面X向单簇曲线边界混合建模示意图；
[0027]图4为后挡板中性面Y向单簇曲线边界混合建模示意图；
[0028]图5为后挡门中性面曲面示意图。
具体实施方式
[0029]为了进一步说明本专利技术的技术方案细节及其优点，现结合附图及实施例进行具体说明。
[0030]一种抗冲击型矿用自卸车后挡板设计方法，后挡板采用弧面设计，该弧面由两簇曲线渐变包络而成，包括以下步骤：
[0031]S1：确定后挡板的边界范围，高度尺寸定为h，宽度尺寸定为l；建立坐标轴，后挡板高度方向为X轴，宽度方向为Y轴，法向为Z轴；
[0032]S2：建立宽度方向矢高最大的截面外轮廓曲线，其解析表达式为：
[0033][0034]其中，P
max
为后挡板底部承受的最大压强，f为后挡板宽度方向上的最大矢高；宽度方向矢高最大的截面外轮廓曲线如图1所示。
[0035]根据摩擦系数大小，选用摩擦力强形式解或摩擦力弱形式解，确立后挡板底部承受的最大压强P
max
的摩擦力强形式解为：
[0036][0037]摩擦力弱形式解为：
[0038][0039]令式(2)和式(3)中等号右侧的表达式相等，可得摩擦系数的临界值为0.41。当摩擦系数μ大于等于临界值时，选用摩擦力强形式解；反之，选用摩擦力弱形式解。
[0040]S3:建立高度方向矢高最大的截面外轮廓曲线，其解析表达式为：
[0041][0042]高度方向矢高最大的截面外轮廓曲线如图2所示。
[0043]S4：以步骤S1中的后挡板边界、步骤S2中宽度方向矢高最大的截面外轮廓曲线和步骤S3中高度方向矢高最大的截面外轮廓曲线为基础使用proe软件进行边界混合，得到最终的后挡板曲面，如图5所示。
[0044]本实施例中，图3为后挡门宽度方向上，一簇七条曲线边界混合得到，曲线编号分别为1～7；图4为后挡门高度方向上，另一簇七条曲线边界混合得到，其曲线编号分别为1～7。
[0045]S5：设定板厚t，对步骤S4中的后挡板曲面的中性面进行双侧对称增厚。
[0046]需要指出的是，不同的边界范围尺寸h、l，最大矢高f根据实际设计需求可以灵活调整，按照式(1)和式(4)的计算方法都能得到满足截面剪力趋于0、弯矩趋于0的后挡门设计要求，均落在本专利技术的保护范围内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗冲击型矿用自卸车货厢后挡板设计方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：确定后挡板的边界范围，高度尺寸定为h，宽度尺寸定为l；建立坐标轴，后挡板高度方向为X轴，宽度方向为Y轴，法向为Z轴；S2：建立宽度方向矢高最大的截面外轮廓曲线，其解析表达式为：其中，P
max
为后挡板底部承受的最大压强，f为后挡板宽度方向上的最大矢高；S3：建立高度方向矢高最大的截面外轮廓曲线，其解析表达式为：S4：以步骤S1中的后挡板边界、步骤S2中宽度方向矢高最大的截面外轮廓曲线和步骤S3中高度方向矢高最大的截...

【专利技术属性】
技术研发人员：张炜，崔慕春，姚红，
申请(专利权)人：徐州徐工矿业机械有限公司，
类型：发明
国别省市：