新能源汽車維修專用整車升降機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

劉福華，伍倪燕，斯興瑤

（1.宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 宜賓 644003；2.宜賓市電動(dòng)汽車智能電驅(qū)控制工程研究中心，四川 宜賓 644003；3.四川輕化工大學(xué)，四川 宜賓 644000）

1 引言

隨著新能源汽車的不斷發(fā)展，有助于拓展汽車產(chǎn)業(yè)的消費(fèi)市場(chǎng)，增加新能源汽車產(chǎn)品的數(shù)量、提高產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益發(fā)展水平。在此過程中應(yīng)重點(diǎn)促進(jìn)新能源汽車突破整車維修專用舉升機(jī)的瓶頸和困境，新能源汽車整車維修必須使用舉升機(jī)，而現(xiàn)階段生產(chǎn)的舉升機(jī)有眾多安全隱患，增加維修人員的維修風(fēng)險(xiǎn)[1]，且沒有考慮人體舒適性。新能源汽車維修，是對(duì)出現(xiàn)故障的新能源汽車通過技術(shù)手段進(jìn)行排查，找出故障原因，新能源汽車在維修時(shí)需要將整車升起來對(duì)汽車底盤進(jìn)行觀察[2]。原有的新能源汽車維修專用舉升機(jī)是通過維修人員事先調(diào)整好位置，缺乏靈活性[3]。

本文為了解決整車升降裝置不具備承托機(jī)構(gòu)的問題，當(dāng)整車升起時(shí)，需要人站在車下面進(jìn)行檢查維修，維修人員長時(shí)間抬頭維修會(huì)導(dǎo)致脖頸不適，從而影響維修效率；為此，這里推出一種新能源汽車維修用整車升降裝置，該裝置安全性好、使用方便。

2 汽車維修專用舉升裝置的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案

本文提供一種新能源汽車維修用整車升降裝置，具備承托功能，解決了整車升降裝置不能對(duì)維修人員進(jìn)行承托的問題。

為實(shí)現(xiàn)升降目的，本文提供如下技術(shù)方案：新能源汽車維修用整車升降裝置，設(shè)計(jì)了一個(gè)底箱，在底箱的兩側(cè)均固定連接有豎板并在一側(cè)開設(shè)有滑槽，并在內(nèi)部連接滑塊，滑動(dòng)桿表面的底部活動(dòng)連接有滑塊，滑塊的一側(cè)固定連接有支撐板。設(shè)計(jì)方案提出在支撐板的頂部開設(shè)凹槽，側(cè)面固定連接定位塊，并在定位塊相對(duì)的一側(cè)開設(shè)置物槽，方便放置維修工具。置物槽的內(nèi)腔固定連接電動(dòng)推桿，由電動(dòng)推桿的輸出端固定連接夾持板，支撐板相對(duì)的一側(cè)固定連接連接桿，滑塊的頂部固定連接提拉繩，豎板相對(duì)一側(cè)的頂部固定連接橫板，橫板頂部的兩側(cè)均固定連接電機(jī)，電機(jī)的輸出軸固定連接卷盤，提拉繩的一端與卷盤的表面固定連接。橫板頂部的兩側(cè)均固定連接固定塊，固定塊的頂部活動(dòng)連接轉(zhuǎn)桿，轉(zhuǎn)動(dòng)桿的表面活動(dòng)連接導(dǎo)輪，導(dǎo)輪的表面與提拉繩的表面活動(dòng)連接。橫板的頂部固定連接控制箱，支撐板的底部固定連接掛鉤，底箱內(nèi)腔的底部固定連接承托板，承托板頂部的兩側(cè)均固定連接連接繩，連接繩的一端固定連接掛環(huán)。橫板底部的兩側(cè)均固定連接有固定盒，舉升裝置固定盒的內(nèi)腔的頂部固定連接彈簧，彈簧的底部固定連接活動(dòng)板，活動(dòng)板的底部固定連接安全繩。豎板相反一側(cè)的底部活動(dòng)連接活動(dòng)桿，活動(dòng)桿遠(yuǎn)離豎板的一端活動(dòng)連接制動(dòng)板。活動(dòng)桿的表面活動(dòng)連接氣缸，氣缸遠(yuǎn)離活動(dòng)桿的一端與豎板的表面活動(dòng)連接。還設(shè)置有防滑門和防滑板，保證維修人員安全操作面板。用操作面板進(jìn)行控制照明燈和升降機(jī)，只需要輸入簡單指令即可完成控制，具體舉升裝置如圖1所示。

圖1 舉升裝置設(shè)計(jì)圖

新能源汽車專用舉升裝置方案的確定為后續(xù)生產(chǎn)提供了理論支撐，解決了維修人員的承托問題，極大方便維修人員進(jìn)行新能源車的維修，解決了維修時(shí)頸部不適的問題。

2.2 舉升裝置的工作原理

新能源汽車專用升降裝置使用時(shí)，維修人員將新能源汽車開至維修專用舉升裝置支撐板的頂部。如圖2所示。

圖2 舉升裝置底部

該車輪鎖定裝置適用于維修時(shí)，固定車輪，防止車滑動(dòng)，增加安全性。鎖止裝置通過定位塊剛性連接到支撐板上，用控制面板命令電動(dòng)推桿向車輪方向運(yùn)動(dòng)，再通過電動(dòng)推桿帶動(dòng)夾持板運(yùn)動(dòng)，直至壓緊，在車輪和夾持板的中間增加防滑塊，目的是增加摩擦力，進(jìn)一步保證維修安全。車輪鎖定裝置如圖3所示。

圖3 車輪鎖定裝置

車輪鎖定裝運(yùn)動(dòng)設(shè)定好極限位置，由夾持板上的防滑塊壓緊車輪壓緊，夾持板向車輪的壓緊力與車輪給裝置施加的反作用力達(dá)到平衡，以此實(shí)現(xiàn)鎖定。

舉升裝置如圖4所示。固定新能源汽車的車輪后，在保證穩(wěn)定性的前提下，卷筒提升裝置，通過起動(dòng)電機(jī)工作提供動(dòng)力源，接著利用安全繩對(duì)汽車的頂部進(jìn)行固定，電機(jī)輸出端帶動(dòng)卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)輪的作用下，使安全繩改變一定角度，保證在最適宜舉升的角度，以此來實(shí)現(xiàn)放在底板和頂板上的新能源車輛舉升工作；在此基礎(chǔ)上，先實(shí)行液壓緩沖裝置，待新能源汽車固定后，再啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行舉升。

圖4 舉升裝置

與此同時(shí)，啟動(dòng)氣缸的輸出端帶動(dòng)活動(dòng)桿移動(dòng)，活動(dòng)桿帶動(dòng)制動(dòng)板和防滑板移動(dòng)至防滑板的底部與地面接觸。液壓緩沖裝置在重力的作用下，活動(dòng)桿運(yùn)動(dòng)，氣缸起到緩沖作用，能夠在車輛開進(jìn)舉升裝置的瞬間防止失重而向前傾斜。

液壓緩沖裝置具有阻尼緩沖功能，利用力學(xué)原理，將壓力轉(zhuǎn)換成地面摩擦力，防止舉升裝置碰撞地面，以此來保障整個(gè)舉升裝置的安全。該裝置也可以調(diào)節(jié)氣缸伸縮長度，可以適應(yīng)不同重量的新能源汽車，在阻力作用下，能夠產(chǎn)生相當(dāng)于汽車2~3倍的力，以此保證汽車穩(wěn)定保持在舉升裝置上。

隨后，啟動(dòng)電機(jī)人輸出端帶動(dòng)卷盤轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行舉升。在卷筒提拉裝置下面還設(shè)計(jì)了阻尼減振裝置，能夠吸收振動(dòng)，避免剛性連接帶來的弊端。阻尼減振裝置通過彈簧緩沖，油缸吸收振動(dòng)，將振動(dòng)轉(zhuǎn)換為熱能進(jìn)行釋放。在維修車輛準(zhǔn)備工作中，安全繩固定車輛的頂端，車輪鎖定裝置穩(wěn)定車輪底端，雙重保證維修人員的安全，能夠更穩(wěn)定的固定好待維修車輛。

新能源汽車專用維修裝置特別設(shè)計(jì)了掛鉤提升裝置，該裝置是卷筒提拉裝置中的提拉安全繩帶動(dòng)滑塊向上移動(dòng)，滑塊帶動(dòng)支撐板向上移動(dòng)，支撐板帶動(dòng)汽車向上移動(dòng)至指定位置，根據(jù)維修需求，維修人員還可以將承托板連接安全繩和掛環(huán)固定在支撐板的底部，便于維修人員躺在上面繼續(xù)維修工作，使其在舉升過程中產(chǎn)生隨動(dòng)效果，并自由調(diào)節(jié)高度，在滿足維修需求的前提條件下，避免頸部不適。

在設(shè)計(jì)中，該舉升裝置每個(gè)裝置相互配合使用，并通過控制面板進(jìn)行操作，能夠控制照明燈開關(guān)和整個(gè)裝置的運(yùn)動(dòng)，不僅能夠方便快捷的固定好待維修車輛，還能提高維修效率[4]。

2.3 舉升裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

新能源汽車維修舉升裝置控制系統(tǒng)為PLC，因?yàn)镻LC控制系統(tǒng)運(yùn)行可靠性高，使用維修方便，抗干擾能力強(qiáng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試周期短，是維修升降機(jī)構(gòu)最佳控制方式[5]。

汽車維修舉升裝置控制系統(tǒng)主要由輸入單元和輸出單元兩個(gè)部分構(gòu)成，由信號(hào)系統(tǒng)和拖動(dòng)控制系統(tǒng)組成。來自操縱箱、呼吸盒、井道裝置及安全裝置的外部信號(hào)通過輸入單元及其擴(kuò)展送入PLC內(nèi)部微處理器進(jìn)行邏輯運(yùn)算與處理，再經(jīng)過輸出單元及其擴(kuò)展模塊分別向顯示、呼吸信號(hào)燈及運(yùn)行方向信號(hào)燈發(fā)出顯示信號(hào)，向門機(jī)發(fā)出開關(guān)門控制信號(hào)，向變頻器發(fā)出上下行、換速等信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)升降裝置運(yùn)行狀態(tài)的控制。具體控制流程如圖5所示。

圖5 舉升裝置控制系統(tǒng)

新能源汽車舉升裝置和控制系統(tǒng)的輸入、輸出單元一般都通過光電隔離和濾波把PLC和外部電路隔開，控制系統(tǒng)的抗干擾能力很強(qiáng)。控制邏輯由存儲(chǔ)在內(nèi)存中的程序?qū)崿F(xiàn)，大大減少了系統(tǒng)中繼電器的使用數(shù)量，使得觸點(diǎn)少、磨損現(xiàn)象少、連線少，減小了控制柜的體積，系統(tǒng)可靠性增強(qiáng)，并有良好的靈活性和擴(kuò)展性。

維修舉升裝置的控制要求，在維修過程中，通過手動(dòng)控制，以用戶的需要選擇上行下行，升降裝置運(yùn)行的速度也可以選擇高速或低速運(yùn)行。需要對(duì)I/O點(diǎn)進(jìn)行分析，包括輸入信號(hào)、上下限位開關(guān)、開門信號(hào)、運(yùn)行信號(hào)、輸入信號(hào)、指示燈信號(hào)和其他控制信號(hào)（超重輸出、升降梯照明及風(fēng)扇輸出）。部分I/O口分配表見下表。

表 部分輸入輸出I/O口分配表

舉升裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用西門子S71500PLC，極大提高了生產(chǎn)效率，新型的SIMATICS7-1500控制器除了包含多種創(chuàng)新技術(shù)之外，還設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)，很大程度提高生產(chǎn)效率，適用于小型汽車維修升降設(shè)備，對(duì)速度和準(zhǔn)確性要求較高的汽車維修升降裝置有很大優(yōu)勢(shì)。滿足汽車維修升降裝置的設(shè)計(jì)要求，為新能源汽車專用升降機(jī)的改進(jìn)提供了方法參考。

3 結(jié)論

本裝置通過底箱、豎板、滑槽、滑動(dòng)桿、滑塊、支撐板、凹槽、定位塊、置物槽、電動(dòng)推桿、夾持板、連接桿、提拉繩、橫板、電機(jī)、卷盤、固定塊、轉(zhuǎn)桿、導(dǎo)輪、控制箱、掛鉤、承托板、連接繩、掛環(huán)、固定盒、彈簧、活動(dòng)板、安全繩、活動(dòng)桿、制動(dòng)板和氣缸的配合，使整車升降裝置可以通過承托機(jī)構(gòu)對(duì)維修人員進(jìn)行承托，避免維修人員長時(shí)間維修導(dǎo)致頸部不適，以此提高了整車升降裝置的使用效率及實(shí)用性。

研究結(jié)果表明，針對(duì)待維修新能源車輛固定問題，提出了液壓緩沖裝置和卷筒提拉裝置配合固定整個(gè)車輛，能夠避免安全事故。

該裝置設(shè)計(jì)了一個(gè)掛鉤提升裝置，解決了維修人員頸部不適的問題，不僅節(jié)省了材料，而且有效利用空間，通過面板控制的方式，使維修人員能輕松操作。