雙程活塞液壓載重上樓車

呂海霆，陳 欣，胡碧波，陳 瑞，弓 宸（大連科技學院，遼寧 大連 116052）

雙程活塞液壓載重上樓車

呂海霆，陳 欣，胡碧波，陳 瑞，弓 宸
（大連科技學院，遼寧 大連 116052）

筆者設(shè)計了雙程活塞液壓載重上樓車，不僅具備助力功能（兼顧上樓下樓助力），載重能力強，而且結(jié)構(gòu)簡潔、操作方便。本文從研制背景、設(shè)計原理、創(chuàng)新點分析、推廣應用幾個方面向讀者介紹。

雙程活塞；助力；載重

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.255

1　研制背景

搬運重物一直是我們生活中經(jīng)常遇到的問題，人們經(jīng)過不斷改進創(chuàng)新產(chǎn)生了幾種上樓車。通過對現(xiàn)今市面上各種上樓車的研究，發(fā)現(xiàn)其中主要存在兩種弊端：一種是車型結(jié)構(gòu)雖簡單、輕便，但不具有助力功能，載重嚴重受限；一種是雖有助力功能，但靠電機鏈條驅(qū)動，體積較大、載重一般，而且造價昂貴。

圖1　雙程活塞液壓載重上樓車模型

2　設(shè)計原理

我們考慮利用電控液壓驅(qū)動裝置達到助力起重的目的。通過開關(guān)控制電機驅(qū)動壓力油泵往外泵油，并通過單向閥管道壓入大缸內(nèi)，達到頂起重物的目的。為了配合液壓系統(tǒng)，我們還具體分析并設(shè)計了一系列機械結(jié)構(gòu)如曲柄滑塊機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等等。

液壓缸在既定行程內(nèi)上下滑動，驅(qū)動帶有連桿的曲軸轉(zhuǎn)動。而我們特地把曲軸制成曲柄成中心對稱的一體軸，這就是“雙程活塞液壓”名字的由來，也是本作品的最大亮點。眾所周知，一般的汽車發(fā)動機有進氣、點火、做功、排氣四個過程，因此設(shè)計者將曲軸設(shè)計成兩兩中心對稱，提高效率，這也是本作品創(chuàng)新點的靈感所在。

圖2　雙程液壓油路圖

如圖2所示，當右活塞向下滑動時，下方的凸輪軸隨之順時針轉(zhuǎn)動，與此同時左側(cè)同軸的搖桿推動上方的做活塞向上滑動，此為一個沖程。

當兩活塞到達各自行程極限時（兩者反方向），即凸輪軸旋轉(zhuǎn)半周時，軸上凸輪到達既定軌跡定點，頂動頂桿上的彈簧開關(guān)，此時兩油管內(nèi)的截止閥（一個常開，一個常閉）分別處于關(guān)閉和打開狀態(tài)。右側(cè)油缸的高壓油通過常開閥進入左側(cè)液壓缸，此時左側(cè)油缸進油。活塞推動下方的搖桿（連同凸輪軸）轉(zhuǎn)動，使小車再上一個樓梯，此為第二個沖程。

3　創(chuàng)新點分析

（1）針對小車爬樓過程的間斷性選擇運動每個周期僅旋轉(zhuǎn)120°這一特點，我們通過齒輪傳動來解決這一問題。設(shè)計主、副軸齒輪傳動比為3：2，這能保證主軸旋轉(zhuǎn)半周時副軸完成120°的旋轉(zhuǎn)運動，及小車整體爬行一個臺階。

（2）在凸輪軸上設(shè)置兩個呈中心對稱的搖桿分別與上方的活塞連接，使液壓油路形成雙程循環(huán)，達到高效率助力載重的作用。這也是本作品的最大創(chuàng)新點。

（3）針對小車間斷性翻滾而無法實現(xiàn)平穩(wěn)安全下樓的問題，我們在液壓裝置部分加裝了一個電控的先導溢流閥來調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)內(nèi)壓，實現(xiàn)了下樓助力平穩(wěn)的功能，結(jié)構(gòu)簡潔卻動力十足。

4　推廣應用

（1）本產(chǎn)品具有上下樓助力功能，且載重能力強，優(yōu)于目前市面上現(xiàn)有的各種上樓車。

（2）它結(jié)構(gòu)簡單、易操作、且占地面積小，可以在家庭、公司等各種場所使用。

（3）生產(chǎn)成本相對低廉，性價比高，可大批量生產(chǎn)。

（4）經(jīng)過表面掛件加工處理可以搭載乘坐輪椅的殘疾人安全上下樓。

（5）本車主要零部件如齒輪，行星輪架，滾子軸承等均為標準件，可方便維修和更換。

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