多功能運載裝置的分析及其實施

吳力科 岑確富

摘 要：文章對多功能運載裝置進行了研究，包括履帶式三角輪、剎車系統(tǒng)和減速系統(tǒng)；通過三角形的穩(wěn)定架構組合成了對稱結構的車身，兩副特制三角形輪通過轉動軸承連接起來，再配合減速箱、動力系統(tǒng)和控制電路組成了速度可調的轉動系統(tǒng)；結合履帶式運載小車的設計思路，將其和三角輪結構結合在一起設計出履帶式三角輪，它使裝置在上下樓梯更平緩，另在轉動軸上特設計了剎車鼓，通過剎車手柄控制剎車鼓組成了裝置的剎車系統(tǒng)，可在裝置運載重物時變得受控，可伸縮式手柄也使控制者根據(jù)不同身高的需要調節(jié)把手高度；該種運載裝置不僅解決了儀器輕松上樓梯的難題，也可實現(xiàn)運載裝置在承載重物時候速度可控，從而實現(xiàn)平穩(wěn)下樓梯的功能。

關鍵詞：多功能運載裝置；履帶式三角輪；剎車系統(tǒng)；減速系統(tǒng)

1 多功能運載裝置的背景技術

文章分析的這種多功能運載裝置，為涉及一種電動上下樓梯的多功能運載裝置。

在日常中伴隨人類生活、工作的許許多多電器、工具較重，例如冰箱、空調等，在這些笨重的電器需求量這么大的現(xiàn)實情況下，工人搬運成為了一道難題，往往需要三、四個人才能實現(xiàn)搬運，消耗了較多的人力和物力。

在供電局生產工作中，定檢、試驗等是常見且進行頻率較高的工作內容，并且每一類型的工作所要用到的試驗儀器也有多種，其中較多的試驗儀器體積較大，重量較重，例如繼保試驗儀體積為365（mm）×400（mm）×195（mm），重量約45kg，而不可忽視的是目前所有變電站的繼保室均在二樓或及以上，普通的手推車無法克服上樓梯的難題。若樓梯高且窄，加之儀器的重量，則需要人為費力的搬運。不僅僅降低了工作效率和加重了工作強度，還存在一定的安全隱患，對人身和設備構成威脅。

盡管許多人已經意識到這個問題，并且陸陸續(xù)續(xù)推出了很多電動的運載產品，但是在保證可操作性強、運載重物平緩上下樓梯等相關技術一直沒有較大進展，具體存在的問題如下：在承載重物上下樓梯時，運載裝置受自身重力和車身結構的影響，有十分明顯的震感；在承載重物下樓梯時，運載裝置受物體的重量影響，不能克服三角輪子轉動的慣性，致使裝置速度不可控，不能較為順利地實現(xiàn)下樓梯的功能；使用電動系統(tǒng)的運載裝置較重，移動較為笨拙；目前為止，市場上沒有專門針對廣東電網生產班組設計出符合尺寸的電動運載裝置。

2 多功能運載裝置的要求

這種多功能運載裝置包括履帶式三角輪、剎車系統(tǒng)和減速系統(tǒng)；它的特征如下，通過三角形的穩(wěn)定架構組合成了對稱結構的車身，兩副特制三角形輪通過轉動軸承連接起來，再配合減速箱、動力系統(tǒng)和控制電路組成了速度可調的轉動系統(tǒng)；設計履帶式的三角輪結構使裝置在上下樓梯更平緩，另在轉動軸上特設計了剎車鼓，通過剎車手柄控制剎車鼓組成了裝置的剎車系統(tǒng)，可在裝置運載重物時變得受控，可伸縮式手柄也使控制者根據(jù)不同身高的需要調節(jié)把手高度。

按照上述要求所述的多功能運載裝置，其特征分別在于：文章的履帶式三角輪將履帶的結構和三角轉動輪子結構結合起來；同時這種履帶采用韌性較好的皮帶作為材料；其還將鼓剎設計運用到運載裝置上；涉及到的動力系統(tǒng)運用了質量較輕、容量較大的鋰電池；其中的把手采用了可伸縮的功能設計。

3 多功能運載裝置的分析

文章課題的裝置針對現(xiàn)有技術的不足，研制開發(fā)出了一種使用方便、上下樓梯較為順暢的運載裝置。此種研制出的裝置運用了下面的技術解決方案：

這種多功能運載裝置包括履帶式三角輪、剎車系統(tǒng)和減速系統(tǒng)；通過三角形的穩(wěn)定架構組合成了對稱結構的車身，兩副特制三角形輪通過轉動軸承連接起來，再配合減速箱、動力系統(tǒng)和控制電路組成了速度可調的轉動系統(tǒng)；結合履帶式運載小車的設計思路，將其和三角輪結構結合在一起設計出履帶式三角輪，它使裝置在上下樓梯更平緩，另在轉動軸上特設計了剎車鼓，通過剎車手柄控制剎車鼓組成了裝置的剎車系統(tǒng)，可在裝置運載重物時變得受控，可伸縮式手柄也使控制者根據(jù)不同身高的需要調節(jié)把手高度。

由于采用了上述技術方案，文章提供的多功能運載裝置，運用履帶和三角轉動的思想設計出了履帶式三角轉動輪，大大減輕了運載裝置在承載重物上下樓梯時的震感；設計的手動剎車系統(tǒng)可使裝置在承載重物下樓梯時，可根據(jù)運行速度和受控程度對裝置速度進行調節(jié)和控制，克服了三角輪子轉動的慣性影響，大大減低了運載裝置受物體的重量影響，實現(xiàn)裝置較為順利下樓梯的功能；此外，人性化地進行對手柄進行可伸縮設計和挑選容量大、重量輕的鋰電池，不僅減輕了裝置的重量，并且適合不同身高控制者的使用，讓裝置易于控制；針對廣東電網生產班組設計出符合尺寸的電動運載裝置，可在廣東電網生產班組推廣使用。

4 多功能運載裝置的具體實施方式

由圖2～圖9所示，本課題的多功能運載裝置主要由車架、履帶式三角輪、可伸縮把手、剎車系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、減速系統(tǒng)構成，其中通過三角形的穩(wěn)定架構組合成了對稱結構的車架，在車身的頂部設計了根據(jù)個人身高調節(jié)的可伸縮把手，然后采用履帶式技術思路設計出履帶式三角形輪，再通過轉動軸承將兩副履帶式三角輪連接起來完成了裝置主車體的設計；選用2kg、容量為24V20AH的鋰電池和電動機構成了裝置的動力系統(tǒng)，配合齒輪減速機構成的減速系統(tǒng)就可以實現(xiàn)運載裝置的動力控制；并且在轉動軸承特制了剎車鼓，它使用了耐磨、剎車效果好的橡膠材料，剎車手柄安裝在伸縮把手上。

整個車架有不銹鋼鋼材制造而成，經試驗承載物體的重量可以達到100kg，人性化地進行對手柄進行可伸縮設計，操控者可根據(jù)身高調節(jié)手柄，使車架和樓梯平行，更為順暢實現(xiàn)裝置上下樓梯，操控者也更為舒適地對設備進行操控；挑選韌性較好、耐磨的傳動皮帶作為履帶，和圍繞軸承轉動的三角轉動輪構成履帶式三角輪，三角輪之間的距離根據(jù)標準的樓梯的寬度作了調節(jié)，并且輪子圓心的連線保持了等邊三角形，在輪子轉動的時候保持平穩(wěn)；減速系統(tǒng)選用了齒輪減速機，該減速機經過精密加工，確保軸平行度和定位軸承要求，形成斜齒輪傳動總成的減速機配置了電機，組合成機電一體化，配合控制器和選用的鋰電池構成了速度可調的動力系統(tǒng)；其中的剎車系統(tǒng)也屬于本課題的一大設計，將圓形空心的剎車鼓裝置在軸承上，通過安裝在伸縮把手上的剎車手柄控制剎車鼓的松緊程度，從而實現(xiàn)對裝置速度的調節(jié)，進而令裝置在運載重物下樓梯時候不會因為慣性大而失控。

5 結束語

以上所述只是本課題裝置較佳的具體實施方式，但是此裝置的設計還有不足和缺陷，任何熟悉本技術領域的專業(yè)技術人員都能合理地根據(jù)本課題的技術方案及其設計構思加以等同替換或改變，希望本課題的設計裝置能給同行帶來參考與借鑒，以促使該行業(yè)的不斷快速進步與發(fā)展。

參考文獻

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作者簡介：吳力科，男，廣東恩平，汕頭大學，研究生，通信與信息系統(tǒng)。

岑確富，男，廣東恩平，長沙理工大學本科，電力系統(tǒng)及自動化。