B类期刊论文输送举升机优化设计

分类：机械论文发表 时间：2017-08-25 14:22 关注：(1)

　　提高举升机的安全性关键在于关键部件的材料选型与产品检验标准，本篇B类期刊论文通过对“输送举升机活档”进行优化设计，提高空中作业安全性。《汽车工程学报》主要发表汽车行业工程应用研究方面有创新性的学术论文，同时发表汽车领域基础理论的学术论文。打造国内最好的汽车工程学术期刊。读者对象为汽车及其相关行业的工程技术人员、科研人员、高校师生及相关企业的高级管理人员。

　　摘要：通过优化设计,探讨现代汽车工业流水线型生产中“输送举升机阻档”在高空中的安全性。通过高速相机拍照v=s/t来算出速度。通过动量守恒定律能计算出碰撞过程中每个碰撞物体所受的冲量和平均受力，优化举升机“活挡”的设计稳定性与维修方便性，提高安全可靠性。经过优化后的活挡，保证输送举升机上的输送线在输送线时能卡住零部件，相较于普通设计更安全，更易于安装与维修。通过对“输送举升机活档”进行优化设计，提高空中作业安全性。

　　关键词：优化设计;举升机;阻挡;空中安全

　　许多机器要求设置完善的安全防护及保安、报警、显示装置等。在现代化汽车工业流水线型生产中经常使用输送举升机，对高空输送举升机更是有严格的安全要求。使用举升机可能发生零部件坠落的原因较多，有安装基础不牢、自锁装置失效等。尤其是举升机上的输送线原本应该静止，但因控制故障突然运转，其上的零部件就会有从空中掉落的风险，这种情况下就必须有物理机械阻挡以保障安全。另外这种物理机械阻挡又必须使零件在升降到位后可以被顺利放行至下一工位，这种机械物理阻挡便被俗称为“活挡”。

　　1设计方法

　　1.1传统设计

　　输送举升机“活挡”的组成是由两部分构成：可打开式阻挡装置与滑动固定支架(图1)。其中可打开式阻挡装置是要安装在升降机输送线的线体上面，滑动固定支架则是固定安装在升降机到位后下一输送工位线(图2)。阻挡装置的基本构成是由固定板，伸出轴，小滚轮组成。固定支架的构成是由固定板，小滚轮滑动轨迹导板组成。当升降机未到达升降的始末位置时，阻挡装置因为重力原因，阻挡的“舌头”为垂直状态(图3)。略高于升降机上输送线的链条高度，这样即使出现控制故障，输送线上的零部件随链条运动会因为碰到“舌头”而停下。

　　这样就可以做到第二重安全保障——机械物理限位。但是在实际运用中会因为各种限制条件而难以保证伸出轴的安装到位，从而导致“舌头”倾斜角度不够，依然会对输送线上零部件传送过程中造成轻微阻挡或摩擦。而且升降机的输送方向经常会是两端输送，即一端进，另一端出，这样“活挡”就需要两组了，而同时满足两组分别在升降机的高位和低位都能正常使用，由于输送举升机在高空作业中的安全极其重要，稍有疏忽就会造成重大事故，本文对输送举升机“活档”进行了优化设计。

　　1.2优化设计

　　利用计算机仿真技术，对汽车举升机进行强度、刚度、稳定性、可靠性等方面进行研究与分析。具有适当的强度是设计时必须满足的最基本要求。“活档”必须保证其强度需求，保证零件失控撞击“活档”时不会发生断裂或不允许的残余变形。通过高速相机拍照获得零部件运行速度约为0.2m/s，碰撞后速度为0，碰撞时间约为1ms，零部件重量按照1吨来计算，通过动量守恒定律能计算出碰撞过程中输送举升机“活档舌头”的冲量为200kg•m/s，“活档”瞬间平均受力为2×105N，因此所用材料需保证达到安全标准。“活档”优化的方向是达到易于安装，便于使用。

　　无论举升机是一端进出或是两端进出，无论举升机与下一工位之间的间距有多么狭窄，也依然能保证实现“活档”功能的可靠性与稳定性。首先伸出轴的缩短可以有效保证“舌头”的重心不会偏摆，保证“舌头”与其固定板之间不会产生相互磨损，从而导致“舌头”的角度无法完全打开，“舌头”在打开状态下未低于链条高度，从而卡住零件的运送。因此将“舌头”伸出轴进行缩短优化是首要手段之一。其次，伸出轴改短后，意味着伸出轴不能与原来固定在地面上的支架相接触，自然也无法产生滑动，使“活档”打开角度。

　　为此原伸出轴的设计就被提出修改，修改的最终方向是利用连杆机构，完成打开功能，因此伸出轴最终被设计成为了90度折弯件(图4).在安装上也进行部分优化：在“活挡舌头”后面延伸短轴，短轴下焊接小配重块;在短轴上焊接一段凸起，用来连接调整活结，活结连接长轴与另一端的活结相连后，与伸出轴上的凸起相配合。90度转弯后的伸出轴中间安装轴承，利用轴承支撑其自重，保证水平位置保证相互间的传动。最后在下一工位输送线的外侧安装一个小的固定架，按照焊接标准将固定架焊接其上，不再需要地面空间安装原固定架，留出更大的空间给地面上线槽等其他工作。至此“活档”的优化工作已经完成(图5)。

　　2结果

　　经过优化后的活挡，相较于普通设计有很大优点：(1)安装上更为简便，空间容错率大大提高。普通活挡，尤其是双开“活档”，位置差一点都不行，否则就会产生活挡“舌头”与其固定架的磨损，时间久了很大可能导致“活档”打开不到位卡住零件输送，在空中维修也有危险性。优化后的活挡，不仅保留了本身的功能外，还通过连杆机构使伸出轴与原固定架之间的滑动关系，由地面改到了输送线外侧，避免了在输送线线体上安装传感器支架等干涉问题。

　　(2)连杆形式的伸出轴，可以自由控制“活档舌头”的安装位置。普通“活档”由于举升机输送线上的零件停靠位置范围很小，因此普通“活档”的位置可调性也大大降低，普通伸出轴伸出长度过长，重心完全偏摆，“活档”的功能实现起来十分困难，现场工作人员调节、维修都十分不便，甚至完全无法使“舌头”打开，造成每个零件运输都会卡住。新连杆采用了机械上常见的连杆机构，靠着轴承的转动与连杆之间的传动，保证了伸出轴的重心有支撑，新“活档”的伸出轴可任意调节设计长度，适用于任意位置安装。新“活档”不会再出现伸出轴过长，重心偏移的问题，大大降低了“活档舌头”无法完全打开角度问题，与其固定架磨损等问题，保证了设备功能的可靠性与稳定性，大大延长了设备的使用寿命。

　　(3)由于举升机具有一定的危险性，容易引发安全问题，多数厂家都很重视举升机日常的维修管理工作，安全建设与发展就是安全生产走向现代化的过程。因此新“活档”在维修上必然要更方便。原举升机“活档”需要在举升机下方或输送下一工位的间隙处进行维修保养，存在安全风险。而新“活档”仅仅需要在线体外侧边即可完成检修保养，降低了维修风险性，更易于维修保养。