朱启贤
摘要：以下Trail King公司的滚筒式自卸车为例，解析平推式自卸车技术路线中的第二种——地板活动式系统的结构原理，以及典型的代表产品。
地板活动式系统(moving-floor systems)
不同于上篇所讲述的地板步进式系统( walking-floorsystems)，地板活动式系统(moving-floor systems)是指在作业时车厢地板整体或者部分循环往复地前进，不存在停顿和后退等其他的动作。
相较于地板步进式系统中KEITH公司的一枝独秀，地板活动式系统的应用公司可谓是百花齐放，制造该产品的有Trail King. Trout River、ABS等数十家国际企业，并且他们选择的方案都是滚筒式传送带结构（如图1）。
滚筒式传送带结构装配到自卸车上时，车辆尾部会形成一个圆形的驱动滚筒形状（小部分产品尾部带有橡胶滚筒），带动传送带循环运转，所以在国内习惯上称其为滚筒式自卸车，如图2所示。
装配有滚筒式传送带结构的平推式自卸车，工作原理非常简单，与常用的工业传送带的工作原理几乎一样。不同之处则是滚筒式传送带安装在自卸车厢内，不仅要充当自卸车厢的地板而承受所有货物的载质量，还需要和自卸车厢的侧板形成动密封配合，保证在传送带运动过程中，不会产生任何的泄漏。
滚筒式传送带结构的主要工作过程如下：首先牵引车通过取力器和液压泵将发动机的机械能转化为液压系统的液压能，经过液压管路输送给连接有行星齿轮减速机的液压马达，驱动液压马达不停地循环转动，带动连接在液压马达上的后链轮轴，将液压能再次转化为机械能。后链轮轴在液压马达的驱动下不停地转动，成为驱动轴，与链轮链接的链条同样跟随着转动（如图3），将链轮的圆周运动转化为链条的直线运动。贴近车厢两侧外缘各布置着一根链条，两根链条的中间连接着一道道的横梁，组成了车厢的底部地板，随着链条的直线运动，整个车厢的底部地板也做着同样的直线运动，最终达到卸货或者装货的目的。
下面我们以Trail King公司的滚筒式自卸车为例（如图4），便可较为细致地了解滚筒式自卸车的构造。该结构中的一些细节设计考虑得非常周到，值得国内企业参考学习。
Trail King公司一直将滚筒式自卸车作为企业新一代自卸车发展的方向，根据客户的使用反馈和需求总结，他们对滚筒式自卸车做出了大量的研发和改进工作。一直持续改进到1993年，TrailKing公司的滚筒式运输车终于取得了巨大的成功，开发出了一系列具有成熟可靠、低维护、低质心和轻量化特点的滚筒式自卸车产品，获得了客户和市场的高度认可。
为了满足客户对不同细分市场的运输需求，Trail King公司拥有不同长度和轴数的多款滚筒式自卸车（如表1），为了达到减轻自重、降低质心高度的目标，这些产品的厢体全部采用铝合金结构，产品的自重大大低于国内同规格的自卸车产品。
在Trail King公司的滚筒式自卸车发展过程中，所发明的多项专利技术，大大提高了产品的承载能力和可靠性，特别是在滚筒式自卸车最为关键的密封性能方面，Trail King公司研发出了传送系统张紧调节装置，保证了传送带和侧壁密封件始终贴合，即使长期使用，也可以随时调节传送带的松紧，不会因为皮带松弛导致传送跑偏、车厢密封失效等问题。
Trail King公司的滚筒式自卸车能够运输的物品非常广泛，不仅能运输沙土类的低密度物质，也能运输矿石类的高密度物质，还能运输沥青和冰雪等带有一定液态的物质（如图5）。
Trail King公司的滚筒式自卸车产品性能十分优越，这完全取决于该公司对于产品的细节设计把握得非常好，通过不断地产品升级改进，最终形成了下列滚筒式自卸车特有的产品特点和技术优势。
1．自卸车厢体形状
通过图6可以看到，滚筒式自卸车的厢体形状大部分是V字型，或者内部做成V字型，使内部侧壁和水平面的夹角在600以上。
这种V字型设计可以减少货物和侧壁的摩擦，传送货物时不会因为货物和侧壁粘滞，造成传送带受力不均衡，对关键部件如链轮和液压马达等产生冲击，造成部件磨损加剧或者偏磨。传送带系统长期受到冲击载荷，轻则导致整个传送带系统运行不畅，需要拆解维修，重则导致整个传送带系统瘫痪，需要更换损坏的关键部件，最终会降低客户对产品的满意度和认可度。
最大程度的保证传送带平稳、均匀的输送货物，是提高整个传送带系统使用寿命和可靠性的保证，因此滚筒式自卸车的车厢必须根据运输的物质不同，设计适合该物质的厢体形状和夹角。
2．传送链系统
Trail King公司的滚筒式自卸车标配使用36”宽度的传送链系统，该系统是整个滚筒式自卸车的传动核心，主要由前后链轮轴，链条和中间的连接横梁构成。图7展示的传送链系统结构，是属于较先进的改进型传送链结构，在传送链下部装有纵梁支撑，当传送链受力较大产生变形时，会和纵梁上表面产生接触，阻止传送链的更大变形，避免传送链变形和密封失效，但是如何处理接触后两者之间的滑动摩擦问题，这就需要读者自行考虑了。
传送链系统的后链轮轴（如图8）安装在自卸车的后部，一端连接在由液压马达和行星齿轮减速器组成的动力源上（如图9），成为系统的驱动轴，带动整个传送链系统运行，前链轮轴则成为从动轴。
传送带系统的链条和工业传送带用的链条没有太大的区别，只是为了安装横梁和分担货物的质量，在链条内侧焊接了一块平板，其中安装横梁的平板钻上了螺栓连接孔，如图10所示。
在左右链条之间装有特制的连接横梁（如图11），这样就构成了自卸车的承载地板骨架，从图11中可以看到，连接横梁上有两个孔，靠外侧的孔和链条平板螺栓孔对应，固定连接螺栓用，靠内侧的孔则是固定传送带用，也可以根据传送带的安装需要，自行设计需要的连接孔。
由于滚筒式自卸车在南北不同的地区使用时，温度差异很大，并且均在户外露天使用，所以滚筒式自卸车对于传送带的选择非常关键，既要考虑气候温度差异，又要考虑运输高温物体和低温物体的差异。经过多年的使用对比，以及材料技术的进步，最终TrailKing公司选定AR400丙烯酸酯橡胶作为传送带的基础材质。
AR400丙烯酸酯橡胶(代号ACM)是饱和型主链结构的特种橡胶，具有优良的耐热、耐油、耐臭氧、抗紫外线等性能，正常使用时的最高温度为180℃，断续或短时间使用可达200℃左右，在150℃热空气中历经数年也无明显的老化变化。
按照客户使用需求，滚筒式自卸车运输高温物质为摊铺沥青，出厂时温度最大可达180℃，运输保证的摊铺温度为150℃左右，所以AR400丙烯酸酯橡胶材质制成的传送带，完全适用于摊铺沥青的运输。
传送带安装时需要对接处理，传统方式使用卡扣对接(如图12)，简单方便，易于施工，但是连接强度仅相当于输送带自身强度的28%～45%，故逐渐被淘汰，目前流行的工艺是冷粘接头法和热硫化接头法。
冷粘接头法是采用冷粘粘合剂来进行接头，这种接头方法比较经济，施工比较方便，接头效果也比较好，但是施工工艺要求高，现场配置的粘合剂效果差异等因素，都会导致粘接效果不稳定，粘接强度相当于输送带自身强度的40%-60%。
热硫化接头法是目前最理想的一种接头方法，非常稳定，接头寿命也很长，容易掌握。但是工艺麻烦、费用高、接头时间长，粘结强度相当于输送带自身强度的60%-80%。
3．传送带调节装置
传送带系统运行时最常见的故障是传送带跑偏，主要原因是安装时的前后滚筒中心不平行，以及日常的维护保养差，造成传送带系统出现各种偏差。
传送带系统安装完毕后，头尾滚筒中心线必须相互平行，两侧对齐，以确保输送带不跑偏，长期使用时，必须定期检查，并且根据出现的问题进行调节，保证传送带系统能保持良好的运行状态。
为了解决传送带跑偏问题，以及防止传送带松弛后密封不严，Trail King公司的滚筒式自卸车从动轴采用了独特的连接结构(如图13)，可以前后左右四个方向对从动轴端进行调节，使其与驱动轴端保持位置一致，从结构上保证滚筒式自卸车的可靠性。
另外，Trail King公司的滚筒式自卸车在车身中部开有传送带检修门(如图14)，可以随时使用撬棍等工具拨动传送系统或人工检测传送带的松紧程度，确定是否需要进行调节。
4．传送带系统自动润滑
传送带系统的接触部位需要进行定期的润滑，让传送带减少摩擦，运转顺畅。如果是工业传送带，一般都安装在开阔的空间内，以便于操作人员对整条传送带系统进行润滑保养，但是滚筒式自卸车的传送带系闭在车厢底部，人工进行润滑保养非常困难，需要耗费大量的保养时间。
为了解决滚筒式自卸车传送带的保养难题，Trail King公司专门开发出了一套传送带系统自动润滑装置(如图15)。当传送带系统需要进行保养时，只需要打开截止阀，启动电源开关，通过压缩空气或者其他动力源，将润滑油脂输送到图示的刷桶内，随着传送带的转动，链条就会自动粘上毛刷上溢出的润滑油脂，随后又将润滑油脂传送给了链轮，这样就对传送带系统的两大主要部件进行了自动润滑保养。
如果毛刷上溢出的润滑油脂过多或者过少，可以通过管路上的调速阀调节油量的大小，直到符合润滑的需要为止。
5．传送带与厢体密封
滚筒式自卸车的密封是一个非常关键的问题，传送带需要不停地转动，同时又要和侧壁形成动密封状态，这对密封的要求非常高，并且要保证密封材料之间不会因为摩擦产生损坏，导致密封失效。
Trail King公司的滚筒式自卸车采用了下列密封结构，在车厢靠近底部的位置使用螺钉固定一块压板和密封橡胶带(如图16)，让密封橡胶带和传送带形成柔性的密封结构。请注意压板的下部与地板形成的一个夹角，一方面可以让封头处更加美观，另一方面，形成小三角区域，可以减少密封橡胶带受到的压力，降低密封橡胶带和传送带之间的摩擦，同时又让密封橡胶带受到一定的压力，压紧在传送带上，保证密封效果良好。
滚筒式自卸车的液压系统在国内已经是成熟的产品，液压马达和行星减速器等相关液压件的采购非常方便，和工程机械的配套产品完全通用，笔者在此就不再多述。
随着滚筒式自卸车产品的应用越来越广泛，各种改进型的新结构也层出不穷，如图17所示的针对重型货物开发的大承载传送带结构。但是万变不离其宗，大承载传送带结构的基本原理和主要结构还是如前面所述类同，暂时没有出现完全改进的不同结构。
以滚筒式自卸车为代表的平推式自卸车产品，以其成熟可靠的性能优势，模块化的结构形式，在平推式自卸车市场中占有非常大的份额，成为目前国际平推式自卸车市场中最为耀眼的明星产品。
敬请读者继续关注下一期《世界主流平推式自卸车技术路线方案解析（下）——推卸式系统》。
