客運(yùn)索道彈簧組件裝配設(shè)備的設(shè)計(jì)

李 農(nóng)/浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院

客運(yùn)索道彈簧組件裝配設(shè)備的設(shè)計(jì)

李 農(nóng)/浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院

本文主要分析研究了脫掛抱索器彈簧組壓裝彈簧裝配過程中的要點(diǎn)，設(shè)計(jì)了彈簧組自動(dòng)機(jī)械裝配的專用設(shè)備。該設(shè)備改進(jìn)了以前裝配過程中人工效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、可控性差的問題，實(shí)現(xiàn)了高效、低勞動(dòng)強(qiáng)度和精準(zhǔn)的裝配。經(jīng)試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，1名工人采用該設(shè)備進(jìn)行此工序裝配，1個(gè)工作日可完成50件裝配，裝配質(zhì)量良好。目前該設(shè)計(jì)已獲得專利授權(quán)，并成功應(yīng)用于脫掛抱索器裝配線的生產(chǎn)實(shí)際中，達(dá)到了預(yù)期效果，滿足了生產(chǎn)制造需求。

客運(yùn)索道；彈簧組件；裝配設(shè)備；設(shè)計(jì)

引言：

客運(yùn)索道主要有單線循環(huán)式固定抱索器索道、單線循環(huán)脈動(dòng)式索道、往復(fù)式索道、脫開掛結(jié)式索道、客運(yùn)地面纜車和拖牽索道等形式。目前,我國有客運(yùn)索道300多條,由于起步晚,我國客運(yùn)索道安全基礎(chǔ)工作較為薄弱以及彈簧組件裝配設(shè)備設(shè)計(jì)不足,與世界發(fā)達(dá)國家相比有較大差距,傷亡事故率是意大利的2～6倍、法國的2～8倍、挪威的4～7倍。目前索道的安全在我國逐漸受到重視?；诖?，本文就針對(duì)客運(yùn)索道彈簧組件裝配設(shè)備的設(shè)計(jì)展開探析。

1.客運(yùn)索道彈簧組件裝配設(shè)備設(shè)計(jì)的必要性

近年來，我國旅游產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，各大山川景區(qū)游客不斷增加，景區(qū)對(duì)運(yùn)行速度高，客運(yùn)量大的脫掛式客運(yùn)索道需求量不斷增加。同時(shí)，隨著我國成功獲得2022年冬奧會(huì)舉辦權(quán)，國民滑雪運(yùn)動(dòng)加快普及，滑雪客運(yùn)索道需求量進(jìn)一步增加。為了滿足當(dāng)前市場需求，提高脫掛式客運(yùn)索道的產(chǎn)能，需要設(shè)計(jì)和改進(jìn)脫掛式客運(yùn)索道關(guān)鍵部件裝配生產(chǎn)線。脫掛抱索器作為脫掛式客運(yùn)索道的關(guān)鍵部件，其彈簧組件裝配復(fù)雜，需求量大，是脫掛抱索器裝配的瓶頸所在。總結(jié)該組件的裝配過程，裝配要點(diǎn)為壓縮彈簧到達(dá)預(yù)定壓縮量后裝配組件上的圓柱銷。在壓縮過程中要精確控制彈簧的壓縮位移和壓裝力大小。而當(dāng)前該彈簧組件采用液壓手搖泵進(jìn)行壓裝，依靠人工觀察來判斷彈簧是否壓裝到位。這種裝配方法人工效率低，工廠必須配備2位工人協(xié)作完成該工序作業(yè)，一天僅完成20件，且裝配勞動(dòng)強(qiáng)度大，可控性差。為解決上述問題，研發(fā)設(shè)計(jì)了一臺(tái)高效脫掛抱索器彈簧組數(shù)控壓裝設(shè)備。

2.客運(yùn)索道彈簧組件裝配設(shè)備的設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備機(jī)身

設(shè)備機(jī)身是其他各部分聯(lián)接固定的基礎(chǔ)，由方鋼框架、上平臺(tái)和腳杯組成。采用60mm×60mm×5mm的截面方鋼焊接成機(jī)架，上平臺(tái)焊接在機(jī)架上。將上平臺(tái)上表面銑成一基準(zhǔn)平面以方便在上方安裝其他部件。將6個(gè)不銹鋼重載腳杯安裝在機(jī)身的6個(gè)支腿下面，這個(gè)設(shè)備通過6個(gè)腳杯支承在地面上，并可螺紋調(diào)整6個(gè)腳杯高度來調(diào)整設(shè)備上平面相對(duì)水平面的水平度。

2.2 彈簧組筒形工裝

筒形工裝對(duì)彈簧組具有封閉導(dǎo)向的作用，保護(hù)裝配工人的安全。筒形工裝主要由下半圓筒、上半圓筒組成。下半圓筒通過自身支架固定在機(jī)身的平臺(tái)上，上半圓筒與下半圓筒聯(lián)接有銷軸，上半圓筒可繞銷軸旋轉(zhuǎn)閉合構(gòu)成封閉空間，也可繞銷軸旋轉(zhuǎn)打開。當(dāng)閉合時(shí)，利用兩個(gè)門閂式夾鉗把上、下半圓筒鎖緊，以防止壓裝彈簧過程中筒形工裝打開。在壓縮過程中，為保護(hù)彈簧免受摩擦損傷，在工裝筒中裝有聚四氟乙烯減摩墊條，彈簧從自然長度到預(yù)壓縮狀態(tài)，在減摩墊條上滑動(dòng)。這樣，采用筒形工裝把待裝配的彈簧組件封閉保護(hù)起來，同時(shí)筒形工裝對(duì)壓裝的彈簧組具有導(dǎo)向作用，防止彈簧側(cè)滑，保護(hù)工人。

2.3 彈簧組導(dǎo)向滑動(dòng)推臺(tái)

滑動(dòng)推臺(tái)的設(shè)計(jì)制造要點(diǎn):

需要保證4個(gè)導(dǎo)桿和中間推桿軸線的一致性，保證推板和中間推桿的組合體可以在4個(gè)導(dǎo)桿上以最小的摩擦阻力滑動(dòng)，從而減小功率損耗；

（1）同時(shí)為了增加抗磨損性能，4個(gè)導(dǎo)向桿和推桿表面鍍硬鉻，鍍層厚度為0.15mm；

（2）為了進(jìn)一步降低摩擦因數(shù)，導(dǎo)向桿與推板之間，推桿與左固定板之間加裝直線滾珠導(dǎo)套；

（3）為了檢測壓裝壓力，液壓缸活塞桿與推板通過輪輻式稱重傳感器相連接，可實(shí)時(shí)監(jiān)測液壓缸活塞推壓的壓力大?。?/p>

（4）為了檢測壓裝彈簧組的壓裝位移，推板與固定端加裝磁致伸縮位移傳感器，以實(shí)時(shí)監(jiān)測推板的前進(jìn)位移，獲取彈簧組壓裝的位移參數(shù)。采用滑動(dòng)推臺(tái)推動(dòng)壓頭壓裝筒形工裝內(nèi)的彈簧組件，這種結(jié)構(gòu)保證壓頭壓裝方向與筒形工裝同軸，避免液壓缸活塞工作過程中受到側(cè)向力，從而提高其使用壽命，而且滑動(dòng)推臺(tái)結(jié)構(gòu)可方便安裝位移傳感器和測力傳感器，從而易于檢測彈簧壓裝位移和壓力。

3.液壓系統(tǒng)

該系統(tǒng)的工作需求及設(shè)計(jì)特點(diǎn)為:

（1）液壓工作需求最大壓裝彈簧力為30kN；系統(tǒng)最大流量為Q=7L/min，可調(diào)；液壓缸活塞的工進(jìn)速度為20～30mm/s；液壓缸活塞的回退速度為60～100mm/s；系統(tǒng)壓力為10MPa；液壓缸采用63/35－450mm；計(jì)算的電機(jī)功率為1.5kW；工進(jìn)過程中液壓缸活塞可以在0～420mm的行程內(nèi)任意位置停止并保壓。

（2）電動(dòng)和手動(dòng)模式的格局為了增加液壓系統(tǒng)的可靠性，當(dāng)電動(dòng)機(jī)、齒輪泵或電磁閥等電動(dòng)模塊中部件出現(xiàn)問題時(shí)，裝配作業(yè)可繼續(xù)進(jìn)行，液壓系統(tǒng)增加了手動(dòng)控制壓裝模塊。手搖泵提供壓裝動(dòng)力，手動(dòng)換向閥實(shí)現(xiàn)手動(dòng)換向。手動(dòng)壓裝可實(shí)現(xiàn)液壓缸活塞的前進(jìn)和后退。本液壓系統(tǒng)的電動(dòng)和手動(dòng)模式是相互獨(dú)立的，互不影響，任何一種模式都可實(shí)現(xiàn)壓裝。

（3）關(guān)鍵液壓元件的選擇在電動(dòng)模式部分，為了實(shí)現(xiàn)油路左、右電控?fù)Q向和電控停止，采用24V電壓控制的H型三位四通換向閥；壓裝彈簧到位后為實(shí)現(xiàn)保壓功能，在換向閥后安裝疊加式液控單向閥(液壓鎖)。在手動(dòng)模式部分中，需要采用具有鋼球定位結(jié)構(gòu)的三位四通手動(dòng)換向閥。無論在電動(dòng)模式還是手動(dòng)模式，都需安裝溢流閥以防止系統(tǒng)過載。

4.電控系統(tǒng)

索道的電氣控制系統(tǒng)在索道系統(tǒng)設(shè)備的總投資中只占很小的比例,但它的優(yōu)劣程度和水平在很大程度上顯示了索道的技術(shù)水平,在提高索道的運(yùn)輸效率、減輕工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度、降低運(yùn)營成本、保證機(jī)電設(shè)備和操作人員的安全以及乘客的乘坐舒適性等方面都起著決定性的作用。索道電氣控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是接受操作人員的指令,接收各安全裝置傳感器的監(jiān)測信號(hào),管理索道的機(jī)械和電氣拖動(dòng)安全可靠地運(yùn)轉(zhuǎn),保證索道運(yùn)行的安全。

一般而言,索道的電氣控制系統(tǒng)可以分為監(jiān)測和控制2大功能,盡管往復(fù)式、循環(huán)式等各類不同形式的客運(yùn)索道安全檢測的點(diǎn)位和方法各不相同,但由于國家在這方面有強(qiáng)制性的規(guī)定,同種類型索道的檢測點(diǎn)位和手段則大同小異,而由于索道設(shè)計(jì)時(shí)間、索道的復(fù)雜程度以及其他諸方面的原因,索道的主控部分卻有較大的差異。目前,我國客運(yùn)索道的電氣控制主要有繼電接觸式系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)PLC系統(tǒng)、三PLC安全系統(tǒng)以及安全PLC系統(tǒng)等幾種形式。

隨著我國旅游業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,由于客運(yùn)架空索道具有能適應(yīng)復(fù)雜地形、跨越山谷、克服地面障礙物等優(yōu)勢,作為解決景區(qū)內(nèi)交通的現(xiàn)代化索道還將進(jìn)一步發(fā)展。在山岳風(fēng)景名勝區(qū),為了和國際旅游接軌,安全現(xiàn)代化的交通設(shè)施是必需的。盡管大型客運(yùn)索道建設(shè)在我國起步較晚,經(jīng)驗(yàn)較少,但國外先進(jìn)索道設(shè)備的引進(jìn),使得我國索道的設(shè)計(jì)技術(shù)起點(diǎn)較高。代表索道技術(shù)水平的控制系統(tǒng)應(yīng)該有所突破。在今后一段時(shí)期內(nèi),索道的控制系統(tǒng)仍將會(huì)在保證運(yùn)行安全性、乘坐舒適性和提供人性化服務(wù)方面有所發(fā)展。

5.結(jié)語

綜上可知，針對(duì)當(dāng)前客運(yùn)索道脫掛抱索器中的彈簧組裝配效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高、可控性差等問題，提出了相應(yīng)的解決方案，設(shè)計(jì)了脫掛抱索器彈簧組裝配專用設(shè)備；該設(shè)備的筒形工裝可對(duì)彈簧組進(jìn)行封閉、導(dǎo)向和保護(hù)，液壓系統(tǒng)可對(duì)彈簧組件施加平穩(wěn)可控的壓裝力，控制系統(tǒng)可對(duì)壓裝力和壓裝位移實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制。設(shè)備實(shí)現(xiàn)了高效準(zhǔn)確自動(dòng)的彈簧組裝配作業(yè)。

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