Q48 懸鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)爬坡吊鉤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李建亮，李長(zhǎng)春

（1.山東開(kāi)泰拋丸機(jī)械有限公司，山東 濱州 256217；2.濟(jì)南大學(xué)，山東 濟(jì)南 250022）

懸鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)又稱(chēng)架空式輸送機(jī)，是具有空間封閉線路的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備。輸送的工件懸掛在空中，將工件按照預(yù)定的線路運(yùn)往指定地點(diǎn)，在連續(xù)輸送的同時(shí)可進(jìn)行多種工藝操作，如拋噴丸清理、涂裝、干燥和家禽屠宰等，可實(shí)現(xiàn)有節(jié)奏的自動(dòng)化流水線生產(chǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車(chē)、電子、家用電器、輕工、食品、化工等行業(yè)大批量流水生產(chǎn)作業(yè)中。懸鏈輸送可節(jié)省生產(chǎn)面積，能耗小，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，是實(shí)現(xiàn)企業(yè)物料搬運(yùn)系統(tǒng)綜合機(jī)械化和自動(dòng)化的重要設(shè)備。

Q48懸鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)可采用連續(xù)運(yùn)行、步進(jìn)運(yùn)行或積放推進(jìn)式懸鏈輸送被拋打清理的工件，連續(xù)運(yùn)行式是將工件懸掛在吊鉤上，勻速連續(xù)循環(huán)地通過(guò)拋丸室，工件邊自轉(zhuǎn)、邊隨吊鉤前進(jìn)、邊受到拋打清理；步進(jìn)運(yùn)行或積放推放式懸鏈輸送工件在加卸料區(qū)和拋丸區(qū)分別處于停止?fàn)顟B(tài)，其工作次序?yàn)樯狭稀苿?dòng)→拋丸（自轉(zhuǎn)）→移動(dòng)→下料依次循環(huán)工作，實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)裝卸、定點(diǎn)拋丸清理工件，吊鉤的吊重一般在50kg～2000kg，懸鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)生產(chǎn)效率高，運(yùn)行可靠，對(duì)表面及內(nèi)腔較復(fù)雜的工件，如發(fā)動(dòng)機(jī)缸體缸蓋、電機(jī)殼等清理效果尤佳，是汽車(chē)、拖拉機(jī)、柴油機(jī)、電機(jī)、閥門(mén)等行業(yè)拋丸清理的理想選擇，適用于大批量中小型工件的拋丸處理。

由于環(huán)境場(chǎng)地不同，懸鏈的走向不同，懸鏈的結(jié)構(gòu)樣式也不同，如直線行走樣式、爬坡樣式或回轉(zhuǎn)樣式等，懸鏈上的吊鉤結(jié)構(gòu)也不同。由于懸鏈線比較長(zhǎng)，懸鏈輸送過(guò)程中有時(shí)需要繞過(guò)障礙物，通常會(huì)出現(xiàn)爬坡的現(xiàn)象。懸鏈線爬坡時(shí)，吊鉤傾斜吊掛工件，很容易出現(xiàn)吊鉤彎曲、折斷和變形等現(xiàn)象，懸鏈爬坡導(dǎo)致吊鉤折斷等問(wèn)題將會(huì)影響到生產(chǎn)線的整體運(yùn)行，影響工件拋丸清理的效率。本文基于開(kāi)泰生產(chǎn)的Q48懸鏈?zhǔn)角謇頀佂铏C(jī)因?qū)к壟榔露鴮?dǎo)致吊鉤出現(xiàn)的問(wèn)題，進(jìn)行分析與研究，并提出相應(yīng)的改進(jìn)意見(jiàn)。

1 吊鉤爬坡分析

吊鉤的結(jié)構(gòu)直接影響著設(shè)備的運(yùn)行，而吊鉤的設(shè)計(jì)基于兩點(diǎn)：其一是工件運(yùn)行要足夠平穩(wěn)；其二是輸送時(shí)吊鉤和工件要處于鉛垂?fàn)顟B(tài)。圖1是原來(lái)的吊鉤爬坡時(shí)懸鏈和吊鉤的結(jié)構(gòu)形狀，從圖1可以看出吊鉤的受力桿始終與導(dǎo)軌的運(yùn)行方向垂直，導(dǎo)軌高度變化即爬坡過(guò)程中，吊鉤的受力桿是傾斜的，當(dāng)?shù)蹉^底部懸掛工件時(shí)，工件的重量集中作用在整個(gè)吊鉤上，因吊鉤的受力桿長(zhǎng)度方向與工件重力方向不垂直，一部分應(yīng)力集中在了吊鉤與其連接的防護(hù)板上。從而引發(fā)吊鉤的彎曲甚至斷裂。圖2、圖3是設(shè)備工作現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片，工件重量小于500kg，由于懸鏈運(yùn)行是環(huán)形運(yùn)轉(zhuǎn)，所有吊鉤系統(tǒng)均要經(jīng)過(guò)導(dǎo)軌爬坡部分，因此當(dāng)?shù)蹉^掛滿工件時(shí)，懸鏈系統(tǒng)上的所有吊鉤均有不同程度的折彎，有的甚至產(chǎn)生折斷。由于吊鉤的折彎和折斷導(dǎo)致吊鉤無(wú)法進(jìn)入室體，從而影響了設(shè)備的整體運(yùn)轉(zhuǎn)。

圖1 爬坡時(shí)懸鏈和吊鉤的結(jié)構(gòu)形狀

圖2 懸鏈爬坡時(shí)吊鉤與工件

圖3 斷裂的吊鉤

2 爬坡吊鉤的結(jié)構(gòu)改進(jìn)

從圖1和圖2可以看出，吊鉤在爬坡時(shí)，工件的大部分重量集中在吊鉤與防護(hù)板之間，吊鉤不僅受到軸向拉力，還受到垂直于吊鉤軸向的載荷，導(dǎo)致吊鉤產(chǎn)生附加的剪切應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。

如圖4所示，將吊鉤的連接套設(shè)計(jì)成鉸接形式，吊鉤上的密封板固定在室體上，通過(guò)鉸接把垂直于吊鉤軸向的載荷轉(zhuǎn)移到傾斜的導(dǎo)軌上，使得吊鉤與吊掛的工件保持鉛垂向下的狀態(tài)，工件的重量通過(guò)鉛垂的吊鉤傳遞給懸鏈及導(dǎo)軌，消除了吊鉤承受的徑向受力，避免了吊鉤產(chǎn)生的附加彎曲應(yīng)力和剪切應(yīng)力。

圖4 吊鉤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

現(xiàn)設(shè)計(jì)的吊鉤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示，吊鉤結(jié)構(gòu)如圖5所示，在圖5中，鏈輪軸連接件9的上部通過(guò)鏈輪軸銷(xiāo)軸8與鏈輪軸7相連，鏈輪軸連接件9的下部通過(guò)連接件銷(xiāo)軸10與吊鉤連接件11相連，鏈輪軸連接件9的下部與吊鉤連接件11可繞連接件銷(xiāo)軸10在吊鉤前進(jìn)方向平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得導(dǎo)軌及吊鉤爬坡時(shí)，由于工件重力作用，吊鉤始終處于垂直狀態(tài)，如圖6所示。吊鉤連接件11與吊鉤（圖4中的7）可在垂直于懸鏈前進(jìn)平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，靈活調(diào)整吊鉤的橫向位置。該結(jié)構(gòu)中鏈輪2被鏈條（圖中未示出）驅(qū)動(dòng)，通過(guò)鍵連接帶動(dòng)鏈輪軸7、鏈輪連接套4、鏈輪軸連接件9、吊鉤連接件11和吊鉤轉(zhuǎn)動(dòng)，工件在拋打清理的過(guò)程中，一方面隨懸鏈移動(dòng)前進(jìn)，另一方面工件要繞吊鉤和鏈輪的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，以拋打到工件的各個(gè)部位。

圖5 鉸鏈連接的吊鉤結(jié)構(gòu)

圖6 （爬坡時(shí)）現(xiàn)設(shè)計(jì)的吊鉤系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

原來(lái)的吊鉤結(jié)構(gòu)要比現(xiàn)在的吊鉤結(jié)構(gòu)復(fù)雜。從密封上來(lái)說(shuō)，原來(lái)的吊鉤將密封板等較重的零件全部固定在吊鉤上，這就局限了吊鉤的活動(dòng)性與靈活性；而現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)將原來(lái)的吊鉤上密封層全部轉(zhuǎn)移到固定的拋丸室體頂部，形成一條密封槽，而吊鉤僅僅是一根簡(jiǎn)單的圓鋼，這樣吊鉤的靈活性大大提高。從吊鉤爬坡時(shí)所承受的力來(lái)說(shuō)，原來(lái)的吊鉤爬坡時(shí)，吊鉤是與導(dǎo)軌的方向垂直的，導(dǎo)軌平面和吊鉤軸向相對(duì)于水平方向都是傾斜的，所以吊鉤承受了垂直于其軸線的徑向力，因此吊鉤承受一定的彎曲應(yīng)力，將會(huì)導(dǎo)致吊鉤產(chǎn)生折彎和斷裂；而改進(jìn)的吊鉤采用鉸接結(jié)構(gòu)，吊鉤的軸線始終垂直于水平方向，吊鉤所受的力只有軸向力，而沒(méi)有彎曲應(yīng)力，所以吊鉤不會(huì)出現(xiàn)折彎和斷裂的現(xiàn)象。因此，無(wú)論是從結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，還是從使用壽命等方面看，改進(jìn)的吊鉤結(jié)構(gòu)更能夠適應(yīng)目前設(shè)備用戶的需求，設(shè)備的使用性能得到改善，使用壽命得到有效增加，設(shè)備維修成本也大大降低。

3 總 結(jié)

Q48懸鏈?zhǔn)綊佂枨謇頇C(jī)將吊鉤的連接套設(shè)計(jì)成鉸接形式。懸鏈線爬坡時(shí)，不論爬坡角度多少，吊鉤只承受到軸向載荷，有效地解決了吊鉤發(fā)生彎曲與折斷的問(wèn)題。