一種新型雙柱升降機的研制

譙正武，張利國，涂文靜，張添剛，楊洪波，李明娜，付紅栓，劉　玲

（上海藍濱石化設備有限責任公司，上海　201518）

一種新型雙柱升降機的研制

譙正武，張利國，涂文靜，張添剛，楊洪波，李明娜，付紅栓，劉玲

（上海藍濱石化設備有限責任公司，上海201518）

針對復合材料板自動生產線上的雙柱升降機在升、降過程中升降平臺不平穩、易晃動，極易造成板材損傷；養護車進、出雙柱升降機易出現升降平臺翹頭，極易造成養護車發生傾覆，引發安全隱患的這些現象，研制了一種新型雙柱升降機。該設備采用平衡繩將兩側活動體連接，確保起升液壓同步，實現升、降過程中升降平臺平穩可靠；采用液壓缸插銷精確鎖定養護車進、出雙柱升降機位置，徹底解決升降平臺發生翹頭現象，消除安全隱患，提高了生產效率。本文以公司承建吉林復合材料板自動生產線生產板材δ150為背景，詳細介紹了該新型設備的結構、工作原理，為今后我國復合材料板自動生產線上的設備研究探索了一個新的發展方向。

板材；升降設備；雙柱升降機

雙柱升降機是復合材料板生產線上的關鍵設備。在復合材料板自動生產中，需要利用養護車放置板材，將載有板材的養護車沿著軌道運輸到養護窯中養護。常見的工況現象，由于兩側雙柱升降裝置的驅動液壓缸在升降過程中不同步，經常導致板材進入養護車不順暢、易損壞板材；養護車進、出雙柱升降機易出現升降平臺翹頭，極易造成養護車發生傾覆，引發安全隱患?，F有技術的典型代表如：專利技術CN204897309U［1］及CN204737687U［2］采用在升降機四個角上設置齒輪齒條，通過齒輪齒條配合來保證升降過程平穩、不會晃動。這種通過齒輪齒條配合的技術方法不僅對安裝齒條架的加工精度要求非常高，必須保證整個片架要在一平面內才能保證齒輪齒條嚙合，而且在使用過程中經常因為兩側雙柱升降裝置的驅動液壓缸在升降過程中不同步及齒輪齒條間掉入板材殘渣造成齒輪、齒條損壞，影響配合精度，從而不能保證升降過程中升降平臺及養護車位置固定可靠、升降自如、平穩可靠、不晃動的工藝要求，重者藏有安全隱患，影響安全生產。

現有技術并未從根本上解決雙柱升降機在升、降過程中升降平臺不平穩、易晃動［4-5］，極易造成板材損傷；養護車進、出雙柱升降機易出現升降平臺翹頭，極易造成養護車發生傾覆，引發安全隱患的技術難題。

針對這一現狀，研制了一種新型雙柱升降機。實現了升、降過程中升降平臺平穩可靠；徹底解決升降平臺發生翹頭現象，消除安全隱患，提高了生產效率。

本文以公司承建吉林復合材料板自動生產線生產板材δ150為背景，詳細介紹了該新型設備的結構、工作原理及工藝流程，為今后我國復合材料板自動生產線上的設備研究設計探索了一個新的發展方向。

1　設計要求

該設備用于升、降養護車，并把板材傳送到養護車上，工作時升降機內的升降平臺升起，升降平臺上的軌道對準地面上的軌道，養護車進入到升降機，升降平臺帶著養護車下降到底部。養護車最上一層空格對準輸送線。每當有一張板材送入養護車，則升降機自動將養護車升起一格，將養護車的空格對準平移機，以便后來的板材能夠依次進入到養護車內。養護車裝滿板材后升起，與地面軌道對齊，滿載養護車推出升降機，進入養護窯進行板材養護，工藝要求雙柱升降機在升、降過程中升降平臺平穩可靠、不晃動；養護車進、出雙柱升降機杜絕出現升降平臺翹頭。

1.1待處理板材的主要技術

①毛坯板尺寸（長×寬）3250×1300mm

②毛坯板最大厚度150mm

③毛坯板最大重量300kg

1.2生產能力

處理板材能力240張/h

2　設備總體結構及組成

按板材進料工藝流程方向，雙柱升降機安裝在位移機后，用于升、降養護車，并把板材傳送到養護車上。

根據工藝需求，雙柱升降機主要由底座、F架、雙柱升降裝置、主被動輥升降總成、連接梁、升降平臺、液壓系統及電控系統等組成。機械總體結構如圖1所示。

圖1　雙柱升降機設備機械總體結構

3　主要機械結構及控制系統

雙柱升降裝置和主被動輥升降總成是新型雙柱升降機的核心部件。雙柱升降裝置用于升、降養護車；主被動輥升降總成用于將板材送入養護車，并為養護車進、出雙柱升降機提供便利條件。

3.1雙柱升降裝置

雙柱升降裝置是雙柱升降機的核心部件，主要由立柱、活動體、驅動液壓缸、平衡繩、動力繩、上定滑輪、下定滑輪組成，如圖2所示，其中立柱主要由叉車槽鋼外加折彎鋼板焊接而成?；顒芋w主要由托架梁、活動輪、矩形管組成，如圖3所示。雙柱升降裝置分別布置在底座兩側，通過螺栓與底座相連；并通過F架和連接梁連接形成整體框架。升降平臺通過連接板采用螺栓與活動體的矩形管連接，此時，升降平臺與活動體形成框架結構?；顒芋w自帶導輪，置于立柱中，活動體通過動力繩與驅動液壓缸連接如圖3所示，驅動液壓升出、縮回帶動活動體在立柱內上、下活動，活動體在導向輪與立柱內表面相對作用下，可承受較大偏載。平衡繩一頭與一側立柱的活動體上端連接，繞過該側的上定滑輪、下定滑輪后，再繞過另一側立柱的下定滑輪后與活動體下端連接，如圖4所示。

圖2　雙柱升降裝置機械總體結構

圖3　活動體機械總體結構

圖4　活動體與平衡繩的布置示意圖

3.2主被動升降托輥總成

主被動升降托輥總成用于將位移機輸送過來的板材，輸入到養護車，同時待養護車裝板材結束后，自動下降，確保養護車順利出、入雙柱升降機。主被動升降托輥總成主要由底座、被動輥道、主動輥道組成。其中主動輥道由安裝在主動輥道架上的電機經鏈條傳動提供輸送動力，如圖5所示。

圖5　主被動輥升降總成機械結構總圖

3.3電控系統

電控系統通過PLC、現場檢測元件和人機界面完成雙柱升降裝置升、降的運動控制以及主動輥輸送板材的自動控制。PLC選用西門子公司S7-300系列。配兩塊DP/DPCOUPLER，一塊以太網卡。具有與其他設備通訊功能。具有自動和手動控制功能。

4　新型雙柱升降機工作原理

以完成養護車從進入雙柱升降機、完成裝板并移出雙柱升降機為例，其工作原理可簡化描述為：開始工作時，雙柱升降裝置的驅動液壓缸伸出，通過動力繩帶動活動體上升，從而帶動與活動體連接成一體的升降平臺上升，上升過程中，活動體在平衡繩的作用下，確保升降平臺平穩上升，不晃動。當升降平臺上布置的軌道對準地面上的軌道時，驅動液壓缸停止工作，此時，安裝在4個F架上插銷液壓缸伸出，托住升降平臺，確保養護車進入到升降機時，升降平臺平穩、不翹頭，養護車到達指定位置后，鎖緊氣缸工作，精確鎖定養護車與升降平臺相對位置。此時，安裝在4個F架上插銷液壓缸縮回，插銷與升降平臺分離，驅動液壓缸縮回，通過動力繩帶動活動體下降，從而帶動與活動體連接成一體的升降平臺下降，下降過程中，活動體在平衡繩的作用下，確保升降平臺平穩下降，不晃動，升降平臺帶著養護車下降到底部。養護車最上一層空格對準位移機輸送線，主被動升降輥道總成升起，當第一張板材從位移機輸送線送來，在慣性的作用下經主被動輥總成的被動輥進入養護車，并經其主動輥輸送，在傳感器和控制系統作用下，板材精確輸送到指定位置后，升降機自動將養護車升起一格，將養護車的空格對準平移機，以便后來的板材能夠依次進入到養護車內。在起升過程中，活動體在平衡繩的作用下，確保升降平臺平穩上升，不晃動。養護車裝滿板材后升起，與地面軌道對齊，此時，安裝在4個F架上插銷液壓缸伸出，托住升降平臺，鎖緊氣缸縮回，養護車與升降平臺可相對滾動。主被動升降輥道總成下降，確保養護車出雙柱升降機時，升降平臺平穩、不翹頭，養護車移出雙柱升降機，完成養護車從進入雙柱升降機、完成裝板并移出雙柱升降機整個工藝流程。養護車載滿板材進入養護窯養護。如此循環作業，設備利用率較高，消除了安全隱患，大大提高了生產效率［3-5］。

5　創新點

與傳統及同類型設備相比主要創新體現在：

1）采用升降平臺與活動體連接形成框架結構，并在升降平臺布置軌道，軌距與養護車軌距相對應，方便養護車進、出雙柱升降機。

2）采用一條平衡繩一頭與一側立柱的活動體上端連接，繞過該側的上定滑輪、下定滑輪后，再繞過另一側立柱的下定滑輪后與活動體下端連接，同樣，另一條平衡繩一頭與該側立柱的活動體下端連接，繞過該側的下定滑輪后，再繞過另一側立柱的下定滑輪、上定滑輪后與活動體上端連接見圖4，在兩條平衡繩的共同作用下，有效消除兩側驅動液壓缸不同步而產生的升、降過程中升降平臺不平穩、易抖動的現象。確保升降平臺升、降平穩、可靠，利于保護板材。

3）采用將輸送板材的被動輥和主動輥集成為主被動升降托輥總成，實現一體化，通過主被動輥升、降，實現輸送板材及養護車進、出雙柱升降機工藝要求，徹底改變因地基施工造成標高誤差，設備無法使用局面，實現設備標準化提供一個發展方向。

4）主被動升降托輥總成的主動輥采用變頻制動電機驅動，可根據生產狀況調節變頻電機轉速來適應工藝需求；

5）采用在4個F架上安裝插銷液壓缸，托住升降平臺，確保養護車出雙柱升降機時，升降平臺平穩、不翹頭，消除安全隱患。

6）采用鎖緊氣缸，精確鎖定養護車和升降平臺的相對位置，實現整個升、降過程養護車和升降平臺相對位置不改變，便于板材進入雙柱升降機。

6　現場運行工業考核結果

①適應毛坯板規格尺寸（長×寬）3250×1300mm

②適應板材厚度范圍δ25-150mm

③毛坯板最大重量300kg

④主動輥道速度（變頻調速）0-30m/min

⑤升降平臺升降速度（變頻調速）0-5m/min

⑥額定載荷5000kg

⑦升降行程2100mm

⑧裝板效率245張/h

⑧整機總功率9kw

設備現場運行表明，新型雙柱升降機實現了升、降過程中升降平臺平穩可靠、不晃動；徹底解決升降平臺發生翹頭現象，消除了安全隱患，提高了生產效率。

7　結論

1）研制開發的新型雙柱升降機設備，已成功應用在吉林板材生產線上，經過半年多的生產證明，實現了升、降過程中升降平臺平穩可靠、不晃動；徹底解決升降平臺發生翹頭現象，消除了安全隱患，提高了生產效率。

2）本設備創造性的集成了3項新技術：平衡繩解決液壓缸不同步技術；插銷液壓缸精確鎖定養護車出升降機位置及鎖緊氣缸精確鎖定升降平臺與養護車位置的新技術；實現主被動輥集成一體化實現設備標準化技術；徹底實現了升、降過程中升降平臺平穩可靠、不晃動；徹底解決升降平臺發生翹頭現象，消除了安全隱患，提高了生產效率。為我國復合材料板自動生產線上的設備研究探索了一個新的發展方向。

［1］ 高艷慧，楊卓舒，徐武錳，等.一種鏈條雙柱升降機［P］.中國專利：201520326847.9，2015-11-4.

［2］ 高艷慧，楊卓舒，徐武錳，等.一種卡合雙柱升降機［P］.中國專利：201520326847.9，2015-12-23.

［3］成大先.機械設計手冊［K］.北京：化學工業出版社，2004.

［4］孔紅梅.液壓舉升機同步系統［J］.液壓氣動與密封，2000，（1）：20-23.

［5］林晨.新型液壓汽車舉升機［J］.林產化工通訊，1995，（2）：22.

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