同步提升機構(gòu)設(shè)計中同步裝置的幾種應(yīng)用

季漢琴

（南通四方冷鏈裝備股份有限公司，江蘇 南通 226371）

1 鋁平板焊接裝置同步提升機構(gòu)

該裝置用于兩塊鋁平板的拼縫自動焊接。兩塊鋁平板豎直放置在夾具中，焊縫位置為立焊，正反兩面共有兩條焊縫需要焊接。為了減少焊縫變形，兩條焊縫需要同時焊接。為保證焊縫質(zhì)量，兩側(cè)焊槍行走速度需穩(wěn)定、一致。焊接行程較長，達到2 600 mm。該裝置要求的同步運動屬于速度同步形式，因此決定采用鏈傳動同步提升機構(gòu)來實現(xiàn)同步提升運動，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

鋁平板2和鋁平板4豎直裝夾在夾具1中間，Ⅰ側(cè)焊槍6安裝在機架7上，機架與鏈條3連接；Ⅱ側(cè)焊槍9安裝在機架10上，機架與鏈條5連接；Ⅰ側(cè)主動軸14上同軸裝有過渡鏈輪13和主動鏈輪15；Ⅱ側(cè)主動軸17上同軸裝有過渡鏈輪18和主動鏈輪19；兩側(cè)主動軸由兩個過渡鏈輪和鏈條16連接在一起；驅(qū)動減速電機12驅(qū)動Ⅰ側(cè)主動軸14，由鏈條16同步驅(qū)動Ⅱ側(cè)主動軸17；Ⅰ側(cè)主動鏈輪15與從動鏈輪8通過鏈條3帶動機架7上下運動，帶動焊槍6上下運動；Ⅱ側(cè)主動鏈輪19與從動鏈輪11通過鏈條5帶動機架10上下運動，帶動焊槍9上下運動，以此完成同步提升運動，該同步方式屬于機械同步。

實際使用時該同步裝置基本能達到設(shè)計要求，僅在換向時鏈條有抖動現(xiàn)象，由于預(yù)留焊接空行程較長，故對焊接質(zhì)量沒有影響。

圖1 鋁平板焊接裝置同步提升機構(gòu)

2 罐式集裝箱剛性試驗站同步提升機構(gòu)

罐式集裝箱剛性試驗站用于給我公司罐箱車間生產(chǎn)的罐式集裝箱做剛性試驗，其結(jié)構(gòu)完全按照英國船級社勞氏認證的試驗要求設(shè)計的。在其中的一項堆碼試驗中要用到同步提升機構(gòu)，堆碼試驗?zāi)M罐式集裝箱在堆場堆疊時的受力狀況，檢驗罐式集裝箱框架的剛度，試驗的要求如下：

1）將罐箱注滿水，罐箱自重3.7 t，容積24 m3，此時，總體質(zhì)量=3.7+24=27.7 t；

2）在4個頂角件處裝上模擬件定位裝置，模擬件在定位裝置中橫向位移25.4 mm，縱向位移38 mm，4個模擬件位移方向一致；

3）底角件下方4個油缸（HSGL-250/160-85）向上推動頂桿，在同步機構(gòu)作用下使罐箱平穩(wěn)向上升起至模擬件靠上頂座，開啟高壓油泵，加載，此時油缸行程約65 mm；

4）改變模擬件位置，四個方向依次進行試驗；

5）試驗載荷：其為108 t時，油缸推力F=27.7/4+108=115 t，油壓p=234.4 kg/cm2；其為97.2 t時，油缸推力F=27.7/4+97.2=104 t，油壓 p=212 kg/cm2。

其端面結(jié)構(gòu)如圖2所示：

圖2 罐式集裝箱堆碼試驗端面結(jié)構(gòu)示意圖

從堆碼試驗的試驗要求中可以看出，該裝置既要保證罐箱平穩(wěn)向上提升，還要對4個角件處施加壓力，而且壓力高達108 t，因此確定采用液壓缸來提供提升及施壓的動力源，4個角上共有4只液壓缸。由于加載時要保證4個角件處于同一水平面上，而且提升行程只有80 mm，因此確定了用齒輪齒條及螺旋錐齒輪轉(zhuǎn)向箱的機械同步方式來保證4只齒條頂桿同步升降，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 罐式集裝箱堆碼試驗4只液壓缸同步結(jié)構(gòu)示意圖

齒輪5與齒條頂桿6嚙合，齒輪7與齒條頂桿8嚙合，齒輪5和齒輪7安裝在橫軸4上；齒輪10與齒條頂桿11嚙合，齒輪12與齒條頂桿13嚙合，齒輪10和齒輪12安裝在橫軸9上；螺旋錐齒輪轉(zhuǎn)向箱1和橫軸9連接；螺旋錐齒輪轉(zhuǎn)向箱3和橫軸4連接；螺旋錐齒輪轉(zhuǎn)向箱1和螺旋錐齒輪轉(zhuǎn)向箱3通過縱軸2連接，使橫軸9和橫軸4同步轉(zhuǎn)動，從而保證與4只齒輪嚙合的4只齒條頂桿同步升降。該同步屬于機械同步+簡單液壓回路的同步方式。

3 端框焊接提升翻轉(zhuǎn)裝置同步提升機構(gòu)

該裝置用在端框的焊接工位，端框為罐式集裝箱重要承重部件，為了保證焊接質(zhì)量，要求端框的所有焊接位置只能為平焊和立焊，因此端框一側(cè)焊縫焊接完畢后，需翻轉(zhuǎn)180°，進行另一側(cè)焊縫的焊接。由于端框尺寸較大，所以必須先提升后翻轉(zhuǎn)。提升高度約為1 000 mm，由于不受空間尺寸限制，因此采用液壓缸做提升動力源，同軸鏈傳動機構(gòu)保證同步來完成同步提升動作，其結(jié)構(gòu)如下頁圖4所示。

端框2用夾具3固定在翻轉(zhuǎn)架4上，軸8固定在機架上方，兩端同軸裝有鏈輪7和鏈輪9，鏈條6和鏈條10分別與翻轉(zhuǎn)架兩端連接，鏈輪5、鏈條6與鏈輪7組成一副鏈傳動，鏈輪11、鏈條10與鏈輪9組成另一副鏈傳動，液壓缸12缸底固定在機架上，桿端與翻轉(zhuǎn)架鉸接。液壓缸活塞桿升降使翻轉(zhuǎn)架提升或下降，通過兩幅鏈傳動保證翻轉(zhuǎn)架兩端同時提升或下降，從而在端框一側(cè)焊縫焊接結(jié)束后將端框提升至一定高度，翻轉(zhuǎn)180°后下降至焊接工位繼續(xù)另一側(cè)焊縫的焊接。該同步屬于機械同步+簡單液壓回路的同步方式。

圖4 端框焊接提升翻轉(zhuǎn)裝置同步提升機構(gòu)

4 立式平板凍結(jié)器同步提升機構(gòu)

立式平板凍結(jié)器是我廠主打產(chǎn)品之一，主要用于水產(chǎn)品的凍結(jié)。該設(shè)備屬于食品加工設(shè)備，結(jié)構(gòu)設(shè)計要求簡潔且符合食品衛(wèi)生要求，所以機構(gòu)設(shè)計力求簡單。它的設(shè)計目標是將零散凍品在凍結(jié)腔內(nèi)凍結(jié)成約520 mm×520 mm×100 mm的方塊狀，之后提升出凍結(jié)腔，以便包裝運輸。提升出腔行程540 mm。因此采用占地范圍小的液壓同步+剛性連接的同步方式，其結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 立式平板凍結(jié)器結(jié)構(gòu)

n件蒸發(fā)平板1與n-1個提升叉6共同組成擁有n-1個凍結(jié)腔的凍結(jié)主體，凍結(jié)時，水平液壓缸5向右運動將蒸發(fā)平板與提升叉縱向壓緊，使凍結(jié)腔周邊及底部封閉不泄漏，新鮮凍品被裝入n-1個凍結(jié)腔中，經(jīng)過一段時間后凍結(jié)成塊狀凍品。左液壓缸3與右液壓缸6分別安裝在框架2左右兩側(cè)，缸筒固定在框架上，桿端分別與左導(dǎo)向桿4和右導(dǎo)向桿7鉸接。提升橫梁5兩端分別與左、右導(dǎo)向桿通過螺栓連接。n-1個提升叉通過掛耳掛在提升橫梁上。凍結(jié)成塊狀的凍品擱在提升叉上。需要出貨時，水平液壓缸向左運動將蒸發(fā)平板拉開，兩只立式液壓缸活塞桿上行帶動導(dǎo)向桿、提升橫梁、提升叉上行，從而帶出凍品，凍品提升如圖6所示。

圖6 立式平板凍結(jié)器凍品提升示意

該同步提升機構(gòu)采用液壓同步+剛性連接的方式，即在液壓回路中使用液壓同步元件來保證同步要求。這樣在液壓系統(tǒng)設(shè)計時會復(fù)雜一些，需要考慮系統(tǒng)流量與液壓同步元件流量的匹配，但機械結(jié)構(gòu)方面就相對簡單些，只要考慮好在剛性連接上留有同步緩沖空間，不會把連接螺栓拉斷即可。而且通過在液壓系統(tǒng)中設(shè)置行程閥，能一鍵全自動完成提升、下降操作。

5 結(jié)語

從以上幾個實例可以看出，大行程的同步提升只可采用機械同步，機械同步+簡單的液壓回路和液壓同步+剛性連接的同步方式的使用均受液壓缸行程限制。機械同步與機械同步+簡單的液壓回路這2種同步方式設(shè)計較復(fù)雜而且占地范圍大，但同步精度性價比較高；而液壓同步+剛性連接設(shè)計較簡單，占地小，但同步精度性價比較低，同步精度要求越高，成本越大。1臺設(shè)備，有時以上幾種方式均可采用，因此在設(shè)計工作中，應(yīng)從設(shè)備的使用要求、同步提升的行程、設(shè)備可使用空間的大小、同步精度的要求、液壓系統(tǒng)的匹配等方面綜合考慮確定經(jīng)濟、合理、實用的設(shè)計方案。