提升器30W次試驗方案設計探析

孫利明 張治國 王明輝

摘 ?要：為驗證中小輪拖裝配廠自制提升器的可靠性，需對提升器進行重復性試驗，但是外部委托試驗費用高昂，試驗時間不可控，因此計劃進行提升器30W次試驗方案設計，達到自行試驗的目的。

關鍵詞：提升器;試驗;方案;設計

試驗方案設計為對現有的提升器試驗臺（6797-7029）進行局部改造，通過對提升器操縱機構的控制，使提臂帶動配重提升/落下，以周期性的重復動作實現試驗目的。

一、連接方式的選擇

與提升器操縱機構的連接可選擇方式有兩種。

第一，與提升器并行設置，采用直線往復運動的元件（氣/油缸），通過連桿等方式與操縱手柄連接;第二，與提升器垂直設置，采用旋轉往復運動的元件，通過聯軸器與操縱軸連接。

從提升器試驗臺的試驗狀態看，提升器的操縱裝置靠近試驗臺東側，與操縱裝置并行方向，南側為實驗用配重，北側為試驗臺控制臺。提升器試驗臺的現有空間有限，經測算，如采用“方式一”的氣/油缸，易與配重或控制臺出現位置干涉，無合適位置進行安裝固定，且會對配重提升/落下或人員操作造成較大影響，因此選擇“方式二”：與提升器垂直設置，采用旋轉往復運動的元件，與操縱軸連接[1]。

二、動力源的選擇

第一，初步思路：選擇壓縮空氣作為動力源，可使實驗裝置的機械部分結構簡單化。選用亞德客HRQ50回轉氣缸，理論力矩5.0Nm（0.5Mpa），0-190°范圍內可調，回轉時間范圍0.2-0.7S/90°;圖中圓圈內為調整螺釘，可改為油壓緩沖器ACA1412-A，調整角度8.2°/螺距;外形尺寸84×152（mm），帶緩沖器全長203mm，理論重量2060g。控制氣路圖如下圖1所示。

但由于連接方式的選擇為“方式二”：與提升器垂直設置，直接與操縱軸連接。而經工藝部門測算，操縱軸的理論扭矩最低不能低于28N.M，氣動擺動元件的理論力矩為5.0Nm（0.5Mpa），不能滿足使用需要，因此不能將壓縮空氣作為動力源。

第二，在排除壓縮空氣作為動力源的選項后，可選擇的動力源為液壓油和電力拖動。結合操縱軸在≧28N.M、慢速、定角度、往復運動的工作條件，以及工作平穩性、可靠性等多方面的考慮，選擇液壓油為動力源。

三、改進方案的選擇

第一，從提升器試驗臺的總體布局看，液壓站在床身西面，而提升器的操縱軸在床身東面;如從液壓站處取動力源，距離較遠，需對液壓系統、電控系統等進行改造，實施難度大，且在進行試驗時不便于操作;因此計劃原試驗臺只用來固定提升器，并供應壓力油以實現提升/落下的動作。第二，計劃制作一套獨立的試驗裝置，自帶油箱、油泵（電機）、控制油路等，為提升器操縱軸的重復性擺轉提供動力源。在提升器的操縱軸側，通過在床身上焊接支架的方式，用來安裝固定執行元件。

四、執行元件和聯軸器等的選擇

第一，通過咨詢供應商、網上查找等方式，最終選擇的執行元件為螺旋擺動缸，其是一種利用大螺旋升角的螺旋副實現旋轉運動的特殊液壓缸，和其它類型擺動缸相比，具有體積小、重量輕、結構緊湊的特點，其啟動壓力1.5Mpa，工作壓力為5Mpa時輸出扭矩約38Nm，可滿足使用。ME提升器手柄最大旋轉角度為104°，MF提升器手柄最大旋轉角度為93°;選用角度可在0-120 o范圍內調整的螺旋擺動缸（腳架式）[2]。

第二，起初考慮選用萬向聯軸器，對同軸度的要求較低，可使螺旋擺動缸與操縱軸對接調整工作的難度降低，但此類型聯軸器在滿足傳遞扭矩的基礎上，長度尺寸較大，會使安裝支架懸出床身較多，影響安裝支架的穩定性，在連續試驗條件下，可能對執行元件造成較大影響。因此，選擇了波紋管聯軸器，在滿足傳遞扭矩的基礎上，長度尺寸較萬向聯軸器約減少50%。

第三，由于選擇了波紋管聯軸器，其使用比萬向聯軸器對同軸度的要求高，提升器手柄操縱軸的軸心到底面的尺寸， ME為112mm，MF為122mm，中心高度差為10mm;螺旋擺動缸軸心到底面的尺寸為46mm。針對這種情況，設計了可調整的安裝支座和10mm厚度的調整支板。在床身的支架上焊接4根M16螺栓，將安裝支座套在螺栓上，以提升器試驗臺支撐面為參考基準面，將安裝支座的上表面調至112-46=66mm，即使螺旋擺動缸軸心與ME提升器手柄操縱軸的軸心高度尺寸相同，MF可通過在螺旋擺動缸下安裝10mm厚度的調整支板來實現高度尺寸相同;水平方向上可通過安裝支座上預先加工好的長槽進行調整，這樣就滿足了波紋管聯軸器的使用。

五、控制油路的設計

螺旋擺動缸通過聯軸器與操縱軸連接后，在擺轉行程的首/末端安設擋塊，通過光電式接近開關/或其它非接觸式開關，控制換向閥的通/斷，實現擺動缸的自動往復擺轉運動，具體設計見圖2所示。

液壓系統的特點：溢流閥調節系統工作壓力，壓力表顯示;電磁換向閥中位機能選擇“H”形式，油缸停頓時液壓油回油箱，使系統卸荷以降低電機負荷;在兩油路設置液控單向閥，形成液壓鎖，實現對擺動缸兩腔的保壓;單向節流閥用來調節雙向擺動速度，行程末端有

六、電氣控制系統

總電源為380V，開關設在電控柜側方，有漏電保護和過載保護裝置;設油泵電機“啟動/停止”按鈕，與風冷裝置聯動;通過電控PLC來控制電磁閥，實現油路的通/斷;分為“自動”和“調整”兩種模式，并設置“抬起/自動”和“落下”按鈕，PLC程序設計為：

第一，“調整”狀態下，“抬起/自動”按鈕僅實現“抬起”功能，和“落下”按鈕配合使用，控制換向閥的通/斷，實現擺動缸的正/反向擺轉運動，便于使用中對擺轉角度微調等;

第二，“自動”狀態下，“抬起/自動”按鈕僅實現“自動”功能，按下“自動”按鈕后為連續運動，在提臂的上/下行程末端，設置兩個光電式接近開關，確保使提臂到達行程后，光電式接近開關才發出信號，控制換向閥的通/斷，實現擺動缸的自動往復擺轉運動;

第三，設置計數裝置，“自動”模式下對聯軸器端的接近開關的通/斷進行計數，一個擺動循環計數一次，達到預設數值后，“試驗完成”燈亮，提臂延時落下，使配重降落在地面上，自動循環終止。

七、結語

總而言之，通過提升器30W次試驗方案設計，能夠滿足ME和MF兩種型號提升器的試驗需求，達到自行試驗的目的，試驗時間可控，并可極大地降低外部委托試驗費用。

參考文獻

[1]郭啟資，陳龍興，郭付友.新一代中小功率拖拉機提升器概念設計[J].拖拉機與農用運輸車，2017（05）：18-19.

[2]張賓，郭付友.一種新型提升器改進設計[J].農業工程，2017（04）：164-165.