客運索道彈簧組件裝配設備的設計

李 農/浙江省特種設備檢驗研究院

客運索道彈簧組件裝配設備的設計

李 農/浙江省特種設備檢驗研究院

本文主要分析研究了脫掛抱索器彈簧組壓裝彈簧裝配過程中的要點，設計了彈簧組自動機械裝配的專用設備。該設備改進了以前裝配過程中人工效率低、勞動強度大、可控性差的問題，實現了高效、低勞動強度和精準的裝配。經試驗統計，1名工人采用該設備進行此工序裝配，1個工作日可完成50件裝配，裝配質量良好。目前該設計已獲得專利授權，并成功應用于脫掛抱索器裝配線的生產實際中，達到了預期效果，滿足了生產制造需求。

客運索道；彈簧組件；裝配設備；設計

引言：

客運索道主要有單線循環式固定抱索器索道、單線循環脈動式索道、往復式索道、脫開掛結式索道、客運地面纜車和拖牽索道等形式。目前,我國有客運索道300多條,由于起步晚,我國客運索道安全基礎工作較為薄弱以及彈簧組件裝配設備設計不足,與世界發達國家相比有較大差距,傷亡事故率是意大利的2～6倍、法國的2～8倍、挪威的4～7倍。目前索道的安全在我國逐漸受到重視。基于此，本文就針對客運索道彈簧組件裝配設備的設計展開探析。

1.客運索道彈簧組件裝配設備設計的必要性

近年來，我國旅游產業蓬勃發展，各大山川景區游客不斷增加，景區對運行速度高，客運量大的脫掛式客運索道需求量不斷增加。同時，隨著我國成功獲得2022年冬奧會舉辦權，國民滑雪運動加快普及，滑雪客運索道需求量進一步增加。為了滿足當前市場需求，提高脫掛式客運索道的產能，需要設計和改進脫掛式客運索道關鍵部件裝配生產線。脫掛抱索器作為脫掛式客運索道的關鍵部件，其彈簧組件裝配復雜，需求量大，是脫掛抱索器裝配的瓶頸所在。總結該組件的裝配過程，裝配要點為壓縮彈簧到達預定壓縮量后裝配組件上的圓柱銷。在壓縮過程中要精確控制彈簧的壓縮位移和壓裝力大小。而當前該彈簧組件采用液壓手搖泵進行壓裝，依靠人工觀察來判斷彈簧是否壓裝到位。這種裝配方法人工效率低，工廠必須配備2位工人協作完成該工序作業，一天僅完成20件，且裝配勞動強度大，可控性差。為解決上述問題，研發設計了一臺高效脫掛抱索器彈簧組數控壓裝設備。

2.客運索道彈簧組件裝配設備的設計

2.1 設備機身

設備機身是其他各部分聯接固定的基礎，由方鋼框架、上平臺和腳杯組成。采用60mm×60mm×5mm的截面方鋼焊接成機架，上平臺焊接在機架上。將上平臺上表面銑成一基準平面以方便在上方安裝其他部件。將6個不銹鋼重載腳杯安裝在機身的6個支腿下面，這個設備通過6個腳杯支承在地面上，并可螺紋調整6個腳杯高度來調整設備上平面相對水平面的水平度。

2.2 彈簧組筒形工裝

筒形工裝對彈簧組具有封閉導向的作用，保護裝配工人的安全。筒形工裝主要由下半圓筒、上半圓筒組成。下半圓筒通過自身支架固定在機身的平臺上，上半圓筒與下半圓筒聯接有銷軸，上半圓筒可繞銷軸旋轉閉合構成封閉空間，也可繞銷軸旋轉打開。當閉合時，利用兩個門閂式夾鉗把上、下半圓筒鎖緊，以防止壓裝彈簧過程中筒形工裝打開。在壓縮過程中，為保護彈簧免受摩擦損傷，在工裝筒中裝有聚四氟乙烯減摩墊條，彈簧從自然長度到預壓縮狀態，在減摩墊條上滑動。這樣，采用筒形工裝把待裝配的彈簧組件封閉保護起來，同時筒形工裝對壓裝的彈簧組具有導向作用，防止彈簧側滑，保護工人。

2.3 彈簧組導向滑動推臺

滑動推臺的設計制造要點:

需要保證4個導桿和中間推桿軸線的一致性，保證推板和中間推桿的組合體可以在4個導桿上以最小的摩擦阻力滑動，從而減小功率損耗；

（1）同時為了增加抗磨損性能，4個導向桿和推桿表面鍍硬鉻，鍍層厚度為0.15mm；

（2）為了進一步降低摩擦因數，導向桿與推板之間，推桿與左固定板之間加裝直線滾珠導套；

（3）為了檢測壓裝壓力，液壓缸活塞桿與推板通過輪輻式稱重傳感器相連接，可實時監測液壓缸活塞推壓的壓力大小；

（4）為了檢測壓裝彈簧組的壓裝位移，推板與固定端加裝磁致伸縮位移傳感器，以實時監測推板的前進位移，獲取彈簧組壓裝的位移參數。采用滑動推臺推動壓頭壓裝筒形工裝內的彈簧組件，這種結構保證壓頭壓裝方向與筒形工裝同軸，避免液壓缸活塞工作過程中受到側向力，從而提高其使用壽命，而且滑動推臺結構可方便安裝位移傳感器和測力傳感器，從而易于檢測彈簧壓裝位移和壓力。

3.液壓系統

該系統的工作需求及設計特點為:

（1）液壓工作需求最大壓裝彈簧力為30kN；系統最大流量為Q=7L/min，可調；液壓缸活塞的工進速度為20～30mm/s；液壓缸活塞的回退速度為60～100mm/s；系統壓力為10MPa；液壓缸采用63/35－450mm；計算的電機功率為1.5kW；工進過程中液壓缸活塞可以在0～420mm的行程內任意位置停止并保壓。

（2）電動和手動模式的格局為了增加液壓系統的可靠性，當電動機、齒輪泵或電磁閥等電動模塊中部件出現問題時，裝配作業可繼續進行，液壓系統增加了手動控制壓裝模塊。手搖泵提供壓裝動力，手動換向閥實現手動換向。手動壓裝可實現液壓缸活塞的前進和后退。本液壓系統的電動和手動模式是相互獨立的，互不影響，任何一種模式都可實現壓裝。

（3）關鍵液壓元件的選擇在電動模式部分，為了實現油路左、右電控換向和電控停止，采用24V電壓控制的H型三位四通換向閥；壓裝彈簧到位后為實現保壓功能，在換向閥后安裝疊加式液控單向閥(液壓鎖)。在手動模式部分中，需要采用具有鋼球定位結構的三位四通手動換向閥。無論在電動模式還是手動模式，都需安裝溢流閥以防止系統過載。

4.電控系統

索道的電氣控制系統在索道系統設備的總投資中只占很小的比例,但它的優劣程度和水平在很大程度上顯示了索道的技術水平,在提高索道的運輸效率、減輕工作人員的勞動強度、降低運營成本、保證機電設備和操作人員的安全以及乘客的乘坐舒適性等方面都起著決定性的作用。索道電氣控制系統的主要任務是接受操作人員的指令,接收各安全裝置傳感器的監測信號,管理索道的機械和電氣拖動安全可靠地運轉,保證索道運行的安全。

一般而言,索道的電氣控制系統可以分為監測和控制2大功能,盡管往復式、循環式等各類不同形式的客運索道安全檢測的點位和方法各不相同,但由于國家在這方面有強制性的規定,同種類型索道的檢測點位和手段則大同小異,而由于索道設計時間、索道的復雜程度以及其他諸方面的原因,索道的主控部分卻有較大的差異。目前,我國客運索道的電氣控制主要有繼電接觸式系統、標準PLC系統、三PLC安全系統以及安全PLC系統等幾種形式。

隨著我國旅游業的進一步發展,由于客運架空索道具有能適應復雜地形、跨越山谷、克服地面障礙物等優勢,作為解決景區內交通的現代化索道還將進一步發展。在山岳風景名勝區,為了和國際旅游接軌,安全現代化的交通設施是必需的。盡管大型客運索道建設在我國起步較晚,經驗較少,但國外先進索道設備的引進,使得我國索道的設計技術起點較高。代表索道技術水平的控制系統應該有所突破。在今后一段時期內,索道的控制系統仍將會在保證運行安全性、乘坐舒適性和提供人性化服務方面有所發展。

5.結語

綜上可知，針對當前客運索道脫掛抱索器中的彈簧組裝配效率低、勞動強度高、可控性差等問題，提出了相應的解決方案，設計了脫掛抱索器彈簧組裝配專用設備；該設備的筒形工裝可對彈簧組進行封閉、導向和保護，液壓系統可對彈簧組件施加平穩可控的壓裝力，控制系統可對壓裝力和壓裝位移實現準確控制。設備實現了高效準確自動的彈簧組裝配作業。

[1]曹天才.客運索道電氣控制系統的技術分析[J].2013.

[2]盛智華，周翠紅，徐敏.客運索道的安全保護[J].2014.

[3]嵇煥章.單線循環式客運索道的設備設計與計算(下)[J].2014.