雙程活塞液壓載重上樓車

呂海霆，陳 欣，胡碧波，陳 瑞，弓 宸（大連科技學院，遼寧 大連 116052）

雙程活塞液壓載重上樓車

呂海霆，陳 欣，胡碧波，陳 瑞，弓 宸
（大連科技學院，遼寧 大連 116052）

筆者設計了雙程活塞液壓載重上樓車，不僅具備助力功能（兼顧上樓下樓助力），載重能力強，而且結構簡潔、操作方便。本文從研制背景、設計原理、創新點分析、推廣應用幾個方面向讀者介紹。

雙程活塞；助力；載重

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.255

1　研制背景

搬運重物一直是我們生活中經常遇到的問題，人們經過不斷改進創新產生了幾種上樓車。通過對現今市面上各種上樓車的研究，發現其中主要存在兩種弊端：一種是車型結構雖簡單、輕便，但不具有助力功能，載重嚴重受限；一種是雖有助力功能，但靠電機鏈條驅動，體積較大、載重一般，而且造價昂貴。

圖1　雙程活塞液壓載重上樓車模型

2　設計原理

我們考慮利用電控液壓驅動裝置達到助力起重的目的。通過開關控制電機驅動壓力油泵往外泵油，并通過單向閥管道壓入大缸內，達到頂起重物的目的。為了配合液壓系統，我們還具體分析并設計了一系列機械結構如曲柄滑塊機構、齒輪機構、凸輪機構等等。

液壓缸在既定行程內上下滑動，驅動帶有連桿的曲軸轉動。而我們特地把曲軸制成曲柄成中心對稱的一體軸，這就是“雙程活塞液壓”名字的由來，也是本作品的最大亮點。眾所周知，一般的汽車發動機有進氣、點火、做功、排氣四個過程，因此設計者將曲軸設計成兩兩中心對稱，提高效率，這也是本作品創新點的靈感所在。

圖2　雙程液壓油路圖

如圖2所示，當右活塞向下滑動時，下方的凸輪軸隨之順時針轉動，與此同時左側同軸的搖桿推動上方的做活塞向上滑動，此為一個沖程。

當兩活塞到達各自行程極限時（兩者反方向），即凸輪軸旋轉半周時，軸上凸輪到達既定軌跡定點，頂動頂桿上的彈簧開關，此時兩油管內的截止閥（一個常開，一個常閉）分別處于關閉和打開狀態。右側油缸的高壓油通過常開閥進入左側液壓缸，此時左側油缸進油。活塞推動下方的搖桿（連同凸輪軸）轉動，使小車再上一個樓梯，此為第二個沖程。

3　創新點分析

（1）針對小車爬樓過程的間斷性選擇運動每個周期僅旋轉120°這一特點，我們通過齒輪傳動來解決這一問題。設計主、副軸齒輪傳動比為3：2，這能保證主軸旋轉半周時副軸完成120°的旋轉運動，及小車整體爬行一個臺階。

（2）在凸輪軸上設置兩個呈中心對稱的搖桿分別與上方的活塞連接，使液壓油路形成雙程循環，達到高效率助力載重的作用。這也是本作品的最大創新點。

（3）針對小車間斷性翻滾而無法實現平穩安全下樓的問題，我們在液壓裝置部分加裝了一個電控的先導溢流閥來調節液壓系統內壓，實現了下樓助力平穩的功能，結構簡潔卻動力十足。

4　推廣應用

（1）本產品具有上下樓助力功能，且載重能力強，優于目前市面上現有的各種上樓車。

（2）它結構簡單、易操作、且占地面積小，可以在家庭、公司等各種場所使用。

（3）生產成本相對低廉，性價比高，可大批量生產。

（4）經過表面掛件加工處理可以搭載乘坐輪椅的殘疾人安全上下樓。

（5）本車主要零部件如齒輪，行星輪架，滾子軸承等均為標準件，可方便維修和更換。

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