自卸汽车顶盖密闭形式介绍和比较

朱爱平 王旭

驻马店中集华骏车辆有限公司 河南驻马店 463000

自卸汽车顶盖密闭形式介绍和比较

朱爱平 王旭

驻马店中集华骏车辆有限公司 河南驻马店 463000

介绍了自卸车密闭式顶盖机构及其系统构成，并对市场上常见的自卸车顶盖从驱动形式和顶盖材质两大方面进行分类和分析，据此对自卸车密闭式顶盖机构的诸多特性进行总结对比，旨在为自卸车顶盖密闭系统的设计者和用户提供更多的结构认识和选购参考。

自卸车 顶盖机构 驱动形式 顶盖材质

1 前言

常规工程自卸车大多无密闭措施或者密闭不严，沿途漏落的货物不仅严重威胁着路人的安全，更对城市环境产生二次污染。近年来，国家对大气雾霾问题引起了高度重视，各地政府部门相继出台规定，特别要求从事城市渣土，垃圾等运输的自卸汽车必须安装符合一定要求的密闭顶盖；各地车辆改装及配套零部件生产厂为此纷纷推出各种形式的自卸汽车密闭顶盖。本文就目前市场上常见的几种顶盖密闭形式进行对比分析，旨在为自卸车顶盖密闭系统的设计者和用户提供更多的选型参考。

2 自卸车顶盖系统的结构

2.1 自卸车顶盖系统简介

自卸车顶盖密闭系统是指在运输中易扬尘、漏撒物料的车辆上加装的一种货箱密封系统；该系统主要由顶盖和控制系统组成，顶盖通过控制系统实现打开和关闭，使货物在运输中处于密闭的空间内，防止货物的漏撒。

2.2 自卸车顶盖的单元组成

自卸车的顶盖密闭系统由顶盖单元、操控单元、管路附件等组成，常规的顶盖单元主要由盖板（或篷布）、侧板、摆臂等组成，操控单元由油缸、电机、驱动装置、控制器、液压阀、电磁阀、遥控器等组成[1]，管路附件主要指连接顶盖单元和操控单元的各种管路、线路等。目前自卸车顶盖密闭系统的驱动形式有手动、液压及电机驱动三种。

3 自卸车顶盖驱动形式

3.1 手动驱动

手动驱动是指依靠人力进行顶盖启闭的形式，如图1、2所示。图1为完全依靠人力进行苫布捆绑，效率低、密闭性差，目前在国内已基本淘汰。图2为手动摇动顶盖手柄实现顶盖启闭，效率较低，使用的也不多。

3.2 液压驱动

液压驱动机构多用于硬质顶盖，由自卸车取力器驱动油泵，经三位四通电磁阀换向和单向节流阀调节来控制液压缸带动链条齿轮副转动，进而驱动主、随动臂以及固定在两者之上的盖板围绕货箱边板转动，以实现顶盖启闭的形式；液压驱动机构的难点在于焊接在盖板上的随动臂固定点的确定及液压管路的调试，确保货箱两侧盖板启闭的同步。液压驱动机构按液压油缸数量的不同可细分为单油缸式、双油缸式和四油缸式，并以双油缸式和四油缸式最为常见；其油缸和链条齿轮副通常布置在货箱前板上,如图3、4所示。

3.3 电机驱动

电机驱动多用于软质顶盖，由车载电瓶带动电机转动，以缠绕在电机轮上的钢丝绳传递动力，带动布置于货箱上方或两侧的滑车机构运动，以使篷布伸展、回缩来实现顶盖启闭。电机驱动机构的难点在于计算顶盖自重及其运行启闭的阻力，进而确定所需电机的功率型号。电机布置形式如图5、6所示。

4 顶盖材质

盖板材质不仅决定着整个顶盖的自重，而且直接影响着整个密闭系统的使用寿命；按照盖板的材质不同，可分为硬质顶盖和软质顶盖两种。

4.1 硬质顶盖

硬质顶盖主要是指顶板用钢板或铝板焊接或铆接而成的结构。这类结构制作方便、抗砸耐用，但自重大、成本高；依据顶盖启闭方式的不同，分为侧开式和前开式两种。

4.1.1 侧开式顶盖

侧开式顶盖是指盖板朝着货箱两侧开启的形式；根据盖板数量的不同，可细分为单侧开和双侧开两种形式。

单侧开结构如图7所示，是指在货箱边板两端安装两个气缸，气缸的另一端与固定在箱顶的盖板中部相铰接，拉动盖板上的把手驱动气缸伸缩以使其围绕箱顶转动来实现盖板的启闭。双侧开结构如图8所示，是指在货箱上部对称加装两个盖板，盖板中部与固定在货箱上边梁两端的主动臂通过销轴铰接，盖板另一端与固定在货箱边板外侧的随动臂通过销轴铰接；以液压泵驱动安装在货箱前板上的液压缸带动链条齿轮轴使主动臂作270°往返转动，进而带动顶盖和随动臂绕货箱边板转动以实现顶盖的启闭。单侧开式顶盖的密封性尚可，但盖板不能完全开启，多用于小型环卫垃圾中转自卸车；双侧开式顶盖多用于工程运输自卸车，完全开启时盖板紧贴货箱边板外侧，不影响装载和卸货；完全闭合时能防止货物漏撒，但盖板与货箱上边梁的缝隙不能完全消除，故货源为大块物料时密闭尚可，当货源为粉粒状物料时密封性能便有所减弱。

4.1.2 前开式顶盖

前开式顶盖是指利用四杆机构[2]的原理使顶盖向货箱前侧开启的形式；根据盖板结构的不同，可细分为整体前开式和折叠前开式。

整体前开式如图9所示，是经自卸车取力器带动双联泵驱动固定于货箱两侧的液压缸伸缩，以使固定在货箱两侧的摆臂和铰接在其上的盖板运动来实现顶盖的启闭。折叠前开式如图10所示，是指自卸车取力器带动双联泵驱动固定于货箱盖板上的液压缸伸缩，以使固定在货箱上边梁上的摆臂和铰接其上的盖板来实现顶盖启闭。两者盖板均具有强度高、抗耐砸、寿命长的特点，但密闭性一般且自重较大，盖板开启时整车质心随之抬高并前移，安全不足且稍显笨重；此外，盖板启闭所需力臂均较大，油缸行程及缸径也都比较大，故整个驱动机构的布置及液压管路的排布比较麻烦；加之这两种机构所用液压管件、接头较多，易因油液渗漏而导致顶盖启闭失效；目前已基本被软质顶盖所取代，在市场上较为少见。

4.2 软质顶盖

软质顶盖主要是指顶板采用耐磨损、耐撕裂的PVC材质布料[3]沿轨道通过折叠或卷起达到顶盖启闭的形式，布置相对复杂，滑车组对、轨道安装、篷布铺盖以及整个顶盖系统运行调试均较为耗时；但这类顶盖具有自重轻，操作方便的优点，是目前新型渣土自卸车普遍采用的结构。根据篷布展、卷方式的不同，可分为滚卷式和折叠式两类。

4.2.1 篷布滚卷式顶盖

篷布滚卷式顶盖运行原理为：货箱前板上方布置有电机和滚筒，货箱后端两侧布置有滑轮，钢丝绳缠绕在电机和滑轮上，篷杆两端布置在货箱上边梁内的轨道上且与钢丝绳相连，篷布的一端滚卷在滚筒上，另一端固定在篷杆上；以车载电瓶作为动力驱动电机转动，经齿轮副和钢丝绳传递动力，带动滚筒和滑轮转动，进而驱动篷布随之伸卷以实现对货箱的密封启闭,如图11所示。篷布滚卷式结构箱内货物受篷布和上边梁的双重遮挡，密封性好，但篷布也会因上帮不耐砸、变形而导致运行失效；电机、滚筒及齿轮副占用货箱前端很大空间，不易布置；此外，滚卷式运动对篷布的扯拉力较大，易对篷布造成损坏；而受轨道和篷杆的限制，箱内货物不易过高，否则篷布运行受阻无法顺利启闭。

4.2.2 篷布折叠式顶盖

篷布折叠式顶盖的运行原理为：货箱前板和两边板后端分别布置有电机和滑轮，钢丝绳缠绕在电机和滑轮上形成闭合回路；最后一根篷杆与钢丝绳固定，其余篷杆可随滑车机构在钢丝绳上滑行；篷布前端固定在货箱前板上，另一端固定在最后一根篷杆上，中间等距固定在其余篷杆上；以车载电瓶作为动力驱动电机转动并以钢丝绳传递动力，带动滑车和篷杆前后运动完成篷布的折叠和展平，实现货箱的密封启闭，如图12所示。篷布折叠式结构作为滚卷式结构的改良，解决了篷布运行受制于上边梁变形及装载高度受限的问题；折叠式运动使篷布得以柔性收合，不易损坏；但篷布两端位于货箱上边梁外侧，当货源为粉粒物料时易从上帮两侧溢漏，密封性能有所减弱。

5 篷布传动机构和运行轨道

5.1 篷布传动机构

软质顶盖结构篷布的传动载体有钢丝绳和链条两大类。

5.1.1 钢丝绳传动机构

钢丝绳传动机构是指依靠钢丝绳传递布置在货箱前板上的电机动力，拉动布置在货箱边板上的滑车总成和固定在其上的篷布折叠、伸展，以实现货箱密封的方式（如图13）。

5.1.2 链条动传机构

链条传动机构是指依靠链条传递布置在货箱前板上的电机动力，拉动布置在货箱边板上的滑车总成运动和固定在其上的的篷布折叠、伸展，以实现货箱密封的方式（如图14）。

两种传动机构都具有结构简单、制作方便的优点。钢丝绳传动机构运行相对平稳，但钢丝绳易拉长下垂造成篷布中部下坠、易与滑轮打滑降低传动效率，故该机构需定期对钢丝绳预紧。链条传动机构虽不存在打滑现象，但传动过硬运行不稳，阻力大时易拉断链条；因其多了链条齿轮副，成本相对较高，维修难度也较大。

5.2 篷布运行轨道

软质顶盖结构的轨道常见的有钢丝绳轨道、合金钢轨道、钢制轨道三大类。

5.2.1 钢丝绳轨道

钢丝绳轨道如图15所示，是指以钢丝绳作为轨道供带有滑轮和篷杆的滑车单元运行其直径一般为φ18。

5.2.2 合金钢轨道

合金钢轨道如图16所示，是指以合金钢作为轨道供带有滑轮和篷杆的滑车单元运行，常用型材为轨道钢。

5.2.3 钢制轨道

钢制轨道如图17所示，是指以表面光滑的特制圆钢作为轨道供带有滑套和篷杆的滑车单元运行，其材质一般为40号钢。

三种轨道均具有阻力小、平滑顺畅的特点。其中钢丝轨道刚性不足，中部易下垂；合金钢轨道自重大，成本高；特制圆钢轨道需定期润滑，使用及维护不便。前两种轨道结构以前存在滑车易损坏、轴承失效等问题，近年来经过不断的改进，已成为综合性能最好、最常见的篷布轨道。

6 各类顶盖形式的特点对比

自卸车顶盖密闭系统种类繁多，各自均有其优势和缺点，以下结合日常售后反馈信息，分别从生产制作难度、环保密封性、操作方便性及适用货源等特性方面对上述各类顶盖系统进行总结、对比（如表1）。

表1 各类顶盖特点对比

7 结语

随着国家对大气雾霾问题的重视，以及对工程自卸车管控力度的加大，自卸车加装密闭顶盖已是大势所趋。本文通过对自卸车顶盖密闭系统的分类介绍，以及对各类顶盖系统特性的总结、对比，可为自卸车顶盖密闭系统的设计者和客户提供更多的结构认识和选购参考。

[1] 徐福玲,陈尧明.液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社,2004.

[2] 郭仁生.机械设计基础[M].北京:清华大学出版社,2006.

[3] 刘洪文.材料力学[M].上海:高等教育出版社,2001.

Introduction and Comparison on Roof Closed System Used on Dump Truck

ZHU Ai-ping et al

The structure of roof closed system used on dump truck was introduced, as well as the type of common top drive and the roof material.Two aspects about the common closed system, drive mode and material used on dump truck were compared to provide deeper structure knowledge and purchasing preference for designer and customer.

dump truck; roof closed system; drive mode; cover material

U469.4；U463.99.03

C

1004-0226(2016)06-0089-04

朱爱平，女，1968年生，高级工程师，主要从事专用车产品研发及技术管理工作。

2016-05-04