一種固定裝置的設(shè)計(jì)分析

李光亮

摘要：固定裝置是載車的重要組成部分，對(duì)起豎臂在運(yùn)輸時(shí)起到一定的約束作用，對(duì)起豎電動(dòng)缸具有一定的保護(hù)功能，能提高起豎電動(dòng)缸的工作穩(wěn)定性。固定裝置對(duì)起豎臂的固定鎖緊和松開需滿足反應(yīng)迅速、行程合理和鎖緊力足夠，因此需對(duì)固定裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)分析。

關(guān)鍵詞：固定裝置;起豎臂;電動(dòng)缸;設(shè)計(jì)分析

一、引言

固定裝置是載車的重要組成部分，其主要作用是在運(yùn)輸時(shí)約束起豎臂，保護(hù)起豎電動(dòng)缸，提高起豎電動(dòng)缸的工作穩(wěn)定性。因此對(duì)固定裝置的設(shè)計(jì)分析對(duì)起豎臂和起豎電動(dòng)缸的影響至關(guān)重要。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）總體設(shè)計(jì)思路

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，為了在運(yùn)輸過程中保護(hù)起豎電動(dòng)缸，提高起豎電動(dòng)缸的工作穩(wěn)定性，需要對(duì)起豎臂進(jìn)行一定的約束?？紤]起豎臂水平狀態(tài)時(shí)，需要對(duì)其進(jìn)行支撐和鎖緊，固定裝置結(jié)構(gòu)需要設(shè)置支承座和鎖緊機(jī)構(gòu)。支承座支撐面需與起豎臂接觸面結(jié)構(gòu)相似（該方案為斜面支撐）;鎖緊機(jī)構(gòu)采用電動(dòng)缸進(jìn)行鎖緊和松開，為了避免鎖緊狀態(tài)下鎖桿會(huì)對(duì)電動(dòng)缸推動(dòng)桿造成影響，考慮設(shè)置導(dǎo)向支座。為了結(jié)構(gòu)的緊湊性，減少空間占用，將支承座與鎖緊機(jī)構(gòu)設(shè)置在同一安裝座上。

考慮鎖緊機(jī)構(gòu)的合理性和支承座的強(qiáng)度，需對(duì)鎖緊力和行程進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)支承座進(jìn)行受力仿真分析，確保整個(gè)機(jī)構(gòu)穩(wěn)定可行。

（二）結(jié)構(gòu)組成

固定裝置由電動(dòng)缸、安裝座、導(dǎo)向支座、支承座、感應(yīng)板、接近開關(guān)、鎖桿、連接銷軸及橡膠板等組成。結(jié)構(gòu)如圖1所示：

（三）工作原理及分析

固定裝置安裝于副車架上，與起豎臂進(jìn)行配合鎖緊。

固定裝置的工作原理：當(dāng)起豎臂回平時(shí)，支承座面支撐起豎臂，接著電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)鎖桿，鎖桿沿著導(dǎo)向支座內(nèi)圓筒軸線方向滑動(dòng)，伸出壓緊起豎臂鎖緊結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)固定裝置對(duì)起豎臂的鎖緊固定。

固定裝置保證安裝高度的準(zhǔn)確性，避免出現(xiàn)干涉、碰撞和無法鎖緊的情況，可通過加裝調(diào)整墊片的方式調(diào)節(jié)安裝高度。導(dǎo)向支座內(nèi)部為圓形孔，主要起到水平直線導(dǎo)向的作用，同時(shí)避免鎖桿受力直接傳遞到電動(dòng)缸連接支耳處損壞電動(dòng)缸。固定裝置零部件均采用機(jī)械加工后裝配的形式，加工精度容易保證，裝配工藝較簡單。

三、性能分析

（一）鎖緊推力分析計(jì)算

固定裝置的鎖緊是通過電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)推桿推動(dòng)鎖桿進(jìn)行鎖緊，如圖2所示為鎖緊機(jī)構(gòu)受力簡圖。

固定裝置進(jìn)行鎖緊，鎖桿推動(dòng)過程中與起豎臂鎖緊接觸面產(chǎn)生摩擦力，鋼材之間摩擦系數(shù)μ的值為0.15，抱臂自身重力為G（此處考慮起豎臂對(duì)鎖桿的支持力FN與重力G相等），取安全系數(shù)s值為2，則有：

由此計(jì)算出F推，可根據(jù)該值選取電動(dòng)缸的推力大小。

（二）鎖緊運(yùn)動(dòng)行程分析

電動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)推桿進(jìn)行鎖緊，則根據(jù)固定裝置的安裝位置以及起豎臂鎖緊結(jié)構(gòu)，保證鎖桿與起豎臂的受力接觸面足夠（根據(jù)具體受力的大小進(jìn)行設(shè)計(jì)），本設(shè)計(jì)綜合考慮接觸面長度為15mm。如圖2所示的固定裝置的具體行程范圍（電動(dòng)缸行程）。

為了實(shí)現(xiàn)推桿的精確運(yùn)動(dòng)，保證鎖緊行程，避免鎖桿發(fā)生碰撞、干涉等問題，考慮在鎖桿上加裝一組接近開關(guān)（如圖1所示），通過調(diào)整接近開關(guān)和感應(yīng)板之間的安裝距離，確保鎖緊機(jī)構(gòu)的行程達(dá)到要求。

（三）支承座受力分析

起豎臂在運(yùn)輸狀態(tài)時(shí)，靠固定鉸接處和固定裝置的支承座進(jìn)行支撐，對(duì)固定裝置支承座進(jìn)行受力分析，得出支承座受力如4所示：

起豎臂重力為G，支承座支撐受力分析如圖4所示，起豎臂重力作用力取自身重力為G。支撐面呈角度α，則有：

四、結(jié)束語

根據(jù)以上對(duì)固定裝置的設(shè)計(jì)分析，詳細(xì)闡述了固定裝置的設(shè)計(jì)思路、組成、工作原理;對(duì)固定裝置的性能進(jìn)行分析，該固定裝置設(shè)計(jì)方案合理可行。本文介紹了一種合理的固定裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，對(duì)需要進(jìn)行固定及鎖緊的設(shè)備提供設(shè)計(jì)參考。

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