一種新型雙柱升降機(jī)的研制

譙正武，張利國，涂文靜，張?zhí)韯?，楊洪波，李明娜，付紅栓，劉　玲

（上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司，上?！?01518）

一種新型雙柱升降機(jī)的研制

譙正武，張利國，涂文靜，張?zhí)韯?，楊洪波，李明娜，付紅栓，劉玲

（上海藍(lán)濱石化設(shè)備有限責(zé)任公司，上海201518）

針對復(fù)合材料板自動生產(chǎn)線上的雙柱升降機(jī)在升、降過程中升降平臺不平穩(wěn)、易晃動，極易造成板材損傷；養(yǎng)護(hù)車進(jìn)、出雙柱升降機(jī)易出現(xiàn)升降平臺翹頭，極易造成養(yǎng)護(hù)車發(fā)生傾覆，引發(fā)安全隱患的這些現(xiàn)象，研制了一種新型雙柱升降機(jī)。該設(shè)備采用平衡繩將兩側(cè)活動體連接，確保起升液壓同步，實(shí)現(xiàn)升、降過程中升降平臺平穩(wěn)可靠；采用液壓缸插銷精確鎖定養(yǎng)護(hù)車進(jìn)、出雙柱升降機(jī)位置，徹底解決升降平臺發(fā)生翹頭現(xiàn)象，消除安全隱患，提高了生產(chǎn)效率。本文以公司承建吉林復(fù)合材料板自動生產(chǎn)線生產(chǎn)板材δ150為背景，詳細(xì)介紹了該新型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理，為今后我國復(fù)合材料板自動生產(chǎn)線上的設(shè)備研究探索了一個新的發(fā)展方向。

板材；升降設(shè)備；雙柱升降機(jī)

雙柱升降機(jī)是復(fù)合材料板生產(chǎn)線上的關(guān)鍵設(shè)備。在復(fù)合材料板自動生產(chǎn)中，需要利用養(yǎng)護(hù)車放置板材，將載有板材的養(yǎng)護(hù)車沿著軌道運(yùn)輸?shù)金B(yǎng)護(hù)窯中養(yǎng)護(hù)。常見的工況現(xiàn)象，由于兩側(cè)雙柱升降裝置的驅(qū)動液壓缸在升降過程中不同步，經(jīng)常導(dǎo)致板材進(jìn)入養(yǎng)護(hù)車不順暢、易損壞板材；養(yǎng)護(hù)車進(jìn)、出雙柱升降機(jī)易出現(xiàn)升降平臺翹頭，極易造成養(yǎng)護(hù)車發(fā)生傾覆，引發(fā)安全隱患?，F(xiàn)有技術(shù)的典型代表如：專利技術(shù)CN204897309U［1］及CN204737687U［2］采用在升降機(jī)四個角上設(shè)置齒輪齒條，通過齒輪齒條配合來保證升降過程平穩(wěn)、不會晃動。這種通過齒輪齒條配合的技術(shù)方法不僅對安裝齒條架的加工精度要求非常高，必須保證整個片架要在一平面內(nèi)才能保證齒輪齒條嚙合，而且在使用過程中經(jīng)常因為兩側(cè)雙柱升降裝置的驅(qū)動液壓缸在升降過程中不同步及齒輪齒條間掉入板材殘渣造成齒輪、齒條損壞，影響配合精度，從而不能保證升降過程中升降平臺及養(yǎng)護(hù)車位置固定可靠、升降自如、平穩(wěn)可靠、不晃動的工藝要求，重者藏有安全隱患，影響安全生產(chǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)并未從根本上解決雙柱升降機(jī)在升、降過程中升降平臺不平穩(wěn)、易晃動［4-5］，極易造成板材損傷；養(yǎng)護(hù)車進(jìn)、出雙柱升降機(jī)易出現(xiàn)升降平臺翹頭，極易造成養(yǎng)護(hù)車發(fā)生傾覆，引發(fā)安全隱患的技術(shù)難題。

針對這一現(xiàn)狀，研制了一種新型雙柱升降機(jī)。實(shí)現(xiàn)了升、降過程中升降平臺平穩(wěn)可靠；徹底解決升降平臺發(fā)生翹頭現(xiàn)象，消除安全隱患，提高了生產(chǎn)效率。

本文以公司承建吉林復(fù)合材料板自動生產(chǎn)線生產(chǎn)板材δ150為背景，詳細(xì)介紹了該新型設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理及工藝流程，為今后我國復(fù)合材料板自動生產(chǎn)線上的設(shè)備研究設(shè)計探索了一個新的發(fā)展方向。

1　設(shè)計要求

該設(shè)備用于升、降養(yǎng)護(hù)車，并把板材傳送到養(yǎng)護(hù)車上，工作時升降機(jī)內(nèi)的升降平臺升起，升降平臺上的軌道對準(zhǔn)地面上的軌道，養(yǎng)護(hù)車進(jìn)入到升降機(jī)，升降平臺帶著養(yǎng)護(hù)車下降到底部。養(yǎng)護(hù)車最上一層空格對準(zhǔn)輸送線。每當(dāng)有一張板材送入養(yǎng)護(hù)車，則升降機(jī)自動將養(yǎng)護(hù)車升起一格，將養(yǎng)護(hù)車的空格對準(zhǔn)平移機(jī)，以便后來的板材能夠依次進(jìn)入到養(yǎng)護(hù)車內(nèi)。養(yǎng)護(hù)車裝滿板材后升起，與地面軌道對齊，滿載養(yǎng)護(hù)車推出升降機(jī)，進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯進(jìn)行板材養(yǎng)護(hù)，工藝要求雙柱升降機(jī)在升、降過程中升降平臺平穩(wěn)可靠、不晃動；養(yǎng)護(hù)車進(jìn)、出雙柱升降機(jī)杜絕出現(xiàn)升降平臺翹頭。

1.1待處理板材的主要技術(shù)

①毛坯板尺寸（長×寬）3250×1300mm

②毛坯板最大厚度150mm

③毛坯板最大重量300kg

1.2生產(chǎn)能力

處理板材能力240張/h

2　設(shè)備總體結(jié)構(gòu)及組成

按板材進(jìn)料工藝流程方向，雙柱升降機(jī)安裝在位移機(jī)后，用于升、降養(yǎng)護(hù)車，并把板材傳送到養(yǎng)護(hù)車上。

根據(jù)工藝需求，雙柱升降機(jī)主要由底座、F架、雙柱升降裝置、主被動輥升降總成、連接梁、升降平臺、液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)等組成。機(jī)械總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　雙柱升降機(jī)設(shè)備機(jī)械總體結(jié)構(gòu)

3　主要機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)

雙柱升降裝置和主被動輥升降總成是新型雙柱升降機(jī)的核心部件。雙柱升降裝置用于升、降養(yǎng)護(hù)車；主被動輥升降總成用于將板材送入養(yǎng)護(hù)車，并為養(yǎng)護(hù)車進(jìn)、出雙柱升降機(jī)提供便利條件。

3.1雙柱升降裝置

雙柱升降裝置是雙柱升降機(jī)的核心部件，主要由立柱、活動體、驅(qū)動液壓缸、平衡繩、動力繩、上定滑輪、下定滑輪組成，如圖2所示，其中立柱主要由叉車槽鋼外加折彎鋼板焊接而成?；顒芋w主要由托架梁、活動輪、矩形管組成，如圖3所示。雙柱升降裝置分別布置在底座兩側(cè)，通過螺栓與底座相連；并通過F架和連接梁連接形成整體框架。升降平臺通過連接板采用螺栓與活動體的矩形管連接，此時，升降平臺與活動體形成框架結(jié)構(gòu)?；顒芋w自帶導(dǎo)輪，置于立柱中，活動體通過動力繩與驅(qū)動液壓缸連接如圖3所示，驅(qū)動液壓升出、縮回帶動活動體在立柱內(nèi)上、下活動，活動體在導(dǎo)向輪與立柱內(nèi)表面相對作用下，可承受較大偏載。平衡繩一頭與一側(cè)立柱的活動體上端連接，繞過該側(cè)的上定滑輪、下定滑輪后，再繞過另一側(cè)立柱的下定滑輪后與活動體下端連接，如圖4所示。

圖2　雙柱升降裝置機(jī)械總體結(jié)構(gòu)

圖3　活動體機(jī)械總體結(jié)構(gòu)

圖4　活動體與平衡繩的布置示意圖

3.2主被動升降托輥總成

主被動升降托輥總成用于將位移機(jī)輸送過來的板材，輸入到養(yǎng)護(hù)車，同時待養(yǎng)護(hù)車裝板材結(jié)束后，自動下降，確保養(yǎng)護(hù)車順利出、入雙柱升降機(jī)。主被動升降托輥總成主要由底座、被動輥道、主動輥道組成。其中主動輥道由安裝在主動輥道架上的電機(jī)經(jīng)鏈條傳動提供輸送動力，如圖5所示。

圖5　主被動輥升降總成機(jī)械結(jié)構(gòu)總圖

3.3電控系統(tǒng)

電控系統(tǒng)通過PLC、現(xiàn)場檢測元件和人機(jī)界面完成雙柱升降裝置升、降的運(yùn)動控制以及主動輥輸送板材的自動控制。PLC選用西門子公司S7-300系列。配兩塊DP/DPCOUPLER，一塊以太網(wǎng)卡。具有與其他設(shè)備通訊功能。具有自動和手動控制功能。

4　新型雙柱升降機(jī)工作原理

以完成養(yǎng)護(hù)車從進(jìn)入雙柱升降機(jī)、完成裝板并移出雙柱升降機(jī)為例，其工作原理可簡化描述為：開始工作時，雙柱升降裝置的驅(qū)動液壓缸伸出，通過動力繩帶動活動體上升，從而帶動與活動體連接成一體的升降平臺上升，上升過程中，活動體在平衡繩的作用下，確保升降平臺平穩(wěn)上升，不晃動。當(dāng)升降平臺上布置的軌道對準(zhǔn)地面上的軌道時，驅(qū)動液壓缸停止工作，此時，安裝在4個F架上插銷液壓缸伸出，托住升降平臺，確保養(yǎng)護(hù)車進(jìn)入到升降機(jī)時，升降平臺平穩(wěn)、不翹頭，養(yǎng)護(hù)車到達(dá)指定位置后，鎖緊氣缸工作，精確鎖定養(yǎng)護(hù)車與升降平臺相對位置。此時，安裝在4個F架上插銷液壓缸縮回，插銷與升降平臺分離，驅(qū)動液壓缸縮回，通過動力繩帶動活動體下降，從而帶動與活動體連接成一體的升降平臺下降，下降過程中，活動體在平衡繩的作用下，確保升降平臺平穩(wěn)下降，不晃動，升降平臺帶著養(yǎng)護(hù)車下降到底部。養(yǎng)護(hù)車最上一層空格對準(zhǔn)位移機(jī)輸送線，主被動升降輥道總成升起，當(dāng)?shù)谝粡埌宀膹奈灰茩C(jī)輸送線送來，在慣性的作用下經(jīng)主被動輥總成的被動輥進(jìn)入養(yǎng)護(hù)車，并經(jīng)其主動輥輸送，在傳感器和控制系統(tǒng)作用下，板材精確輸送到指定位置后，升降機(jī)自動將養(yǎng)護(hù)車升起一格，將養(yǎng)護(hù)車的空格對準(zhǔn)平移機(jī)，以便后來的板材能夠依次進(jìn)入到養(yǎng)護(hù)車內(nèi)。在起升過程中，活動體在平衡繩的作用下，確保升降平臺平穩(wěn)上升，不晃動。養(yǎng)護(hù)車裝滿板材后升起，與地面軌道對齊，此時，安裝在4個F架上插銷液壓缸伸出，托住升降平臺，鎖緊氣缸縮回，養(yǎng)護(hù)車與升降平臺可相對滾動。主被動升降輥道總成下降，確保養(yǎng)護(hù)車出雙柱升降機(jī)時，升降平臺平穩(wěn)、不翹頭，養(yǎng)護(hù)車移出雙柱升降機(jī)，完成養(yǎng)護(hù)車從進(jìn)入雙柱升降機(jī)、完成裝板并移出雙柱升降機(jī)整個工藝流程。養(yǎng)護(hù)車載滿板材進(jìn)入養(yǎng)護(hù)窯養(yǎng)護(hù)。如此循環(huán)作業(yè)，設(shè)備利用率較高，消除了安全隱患，大大提高了生產(chǎn)效率［3-5］。

5　創(chuàng)新點(diǎn)

與傳統(tǒng)及同類型設(shè)備相比主要創(chuàng)新體現(xiàn)在：

1）采用升降平臺與活動體連接形成框架結(jié)構(gòu)，并在升降平臺布置軌道，軌距與養(yǎng)護(hù)車軌距相對應(yīng)，方便養(yǎng)護(hù)車進(jìn)、出雙柱升降機(jī)。

2）采用一條平衡繩一頭與一側(cè)立柱的活動體上端連接，繞過該側(cè)的上定滑輪、下定滑輪后，再繞過另一側(cè)立柱的下定滑輪后與活動體下端連接，同樣，另一條平衡繩一頭與該側(cè)立柱的活動體下端連接，繞過該側(cè)的下定滑輪后，再繞過另一側(cè)立柱的下定滑輪、上定滑輪后與活動體上端連接見圖4，在兩條平衡繩的共同作用下，有效消除兩側(cè)驅(qū)動液壓缸不同步而產(chǎn)生的升、降過程中升降平臺不平穩(wěn)、易抖動的現(xiàn)象。確保升降平臺升、降平穩(wěn)、可靠，利于保護(hù)板材。

3）采用將輸送板材的被動輥和主動輥集成為主被動升降托輥總成，實(shí)現(xiàn)一體化，通過主被動輥升、降，實(shí)現(xiàn)輸送板材及養(yǎng)護(hù)車進(jìn)、出雙柱升降機(jī)工藝要求，徹底改變因地基施工造成標(biāo)高誤差，設(shè)備無法使用局面，實(shí)現(xiàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化提供一個發(fā)展方向。

4）主被動升降托輥總成的主動輥采用變頻制動電機(jī)驅(qū)動，可根據(jù)生產(chǎn)狀況調(diào)節(jié)變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速來適應(yīng)工藝需求；

5）采用在4個F架上安裝插銷液壓缸，托住升降平臺，確保養(yǎng)護(hù)車出雙柱升降機(jī)時，升降平臺平穩(wěn)、不翹頭，消除安全隱患。

6）采用鎖緊氣缸，精確鎖定養(yǎng)護(hù)車和升降平臺的相對位置，實(shí)現(xiàn)整個升、降過程養(yǎng)護(hù)車和升降平臺相對位置不改變，便于板材進(jìn)入雙柱升降機(jī)。

6　現(xiàn)場運(yùn)行工業(yè)考核結(jié)果

①適應(yīng)毛坯板規(guī)格尺寸（長×寬）3250×1300mm

②適應(yīng)板材厚度范圍δ25-150mm

③毛坯板最大重量300kg

④主動輥道速度（變頻調(diào)速）0-30m/min

⑤升降平臺升降速度（變頻調(diào)速）0-5m/min

⑥額定載荷5000kg

⑦升降行程2100mm

⑧裝板效率245張/h

⑧整機(jī)總功率9kw

設(shè)備現(xiàn)場運(yùn)行表明，新型雙柱升降機(jī)實(shí)現(xiàn)了升、降過程中升降平臺平穩(wěn)可靠、不晃動；徹底解決升降平臺發(fā)生翹頭現(xiàn)象，消除了安全隱患，提高了生產(chǎn)效率。

7　結(jié)論

1）研制開發(fā)的新型雙柱升降機(jī)設(shè)備，已成功應(yīng)用在吉林板材生產(chǎn)線上，經(jīng)過半年多的生產(chǎn)證明，實(shí)現(xiàn)了升、降過程中升降平臺平穩(wěn)可靠、不晃動；徹底解決升降平臺發(fā)生翹頭現(xiàn)象，消除了安全隱患，提高了生產(chǎn)效率。

2）本設(shè)備創(chuàng)造性的集成了3項新技術(shù)：平衡繩解決液壓缸不同步技術(shù)；插銷液壓缸精確鎖定養(yǎng)護(hù)車出升降機(jī)位置及鎖緊氣缸精確鎖定升降平臺與養(yǎng)護(hù)車位置的新技術(shù)；實(shí)現(xiàn)主被動輥集成一體化實(shí)現(xiàn)設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)；徹底實(shí)現(xiàn)了升、降過程中升降平臺平穩(wěn)可靠、不晃動；徹底解決升降平臺發(fā)生翹頭現(xiàn)象，消除了安全隱患，提高了生產(chǎn)效率。為我國復(fù)合材料板自動生產(chǎn)線上的設(shè)備研究探索了一個新的發(fā)展方向。

［1］ 高艷慧，楊卓舒，徐武錳，等.一種鏈條雙柱升降機(jī)［P］.中國專利：201520326847.9，2015-11-4.

［2］ 高艷慧，楊卓舒，徐武錳，等.一種卡合雙柱升降機(jī)［P］.中國專利：201520326847.9，2015-12-23.

［3］成大先.機(jī)械設(shè)計手冊［K］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［4］孔紅梅.液壓舉升機(jī)同步系統(tǒng)［J］.液壓氣動與密封，2000，（1）：20-23.

［5］林晨.新型液壓汽車舉升機(jī)［J］.林產(chǎn)化工通訊，1995，（2）：22.

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