輥道升降裝置的改進(jìn)

李偉

[摘 要]輕工業(yè)生產(chǎn)線上各種產(chǎn)品的轉(zhuǎn)向是必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)，其中輥道升降是轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵。本文介紹了輥道升降裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，改進(jìn)方法。減少設(shè)備故障率，提高生產(chǎn)效率。

[關(guān)鍵詞]升降、曲柄、拐臂、連桿

中圖分類號(hào)：U468.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2018）06-0007-02

輕工行業(yè)的生產(chǎn)線大多是流水線，生產(chǎn)線上有多個(gè)轉(zhuǎn)向點(diǎn)，根據(jù)生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的90度轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向點(diǎn)行業(yè)內(nèi)叫做橫向，其中有1#橫向、2#橫向或者轉(zhuǎn)角機(jī)等。這些設(shè)備由輥道和皮帶組成，交叉布置，兩者的運(yùn)行方向垂直。其中輥道靠升降裝置驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)豎直方向的升降。輥道高度超過(guò)皮帶的時(shí)候，產(chǎn)品在輥道上運(yùn)行；輥道高度低于皮帶的時(shí)候，產(chǎn)品落在皮帶上運(yùn)行。轉(zhuǎn)向的關(guān)鍵是輥道的平穩(wěn)升降。早期的升降裝置采用氣缸作為執(zhí)行元件，動(dòng)力是壓縮空氣。首先外界環(huán)境中的空氣濕度受季節(jié)變化不穩(wěn)定，冷干機(jī)除水不徹底，導(dǎo)致壓縮空氣中的含濕量不斷變化。尤其是北方的冬季，溫度低，壓縮空氣中含油的飽和水分會(huì)凝結(jié)成冰。特別是電磁閥內(nèi)部容易結(jié)冰，影響電磁閥的正常運(yùn)行。最終結(jié)果就是輥道升降不穩(wěn)定，導(dǎo)致生產(chǎn)上轉(zhuǎn)向部位產(chǎn)生混亂，嚴(yán)重影響生產(chǎn)。其次壓縮空氣中的灰塵等雜質(zhì)，對(duì)電磁閥、氣缸密封件產(chǎn)生研磨作用，再加上氣缸動(dòng)作次數(shù)頻繁，這些元件很容易損壞，導(dǎo)致漏氣，降低生產(chǎn)效率。再次氣缸耗氣量也不小，增加空壓機(jī)的負(fù)擔(dān)。所以有必要對(duì)升降裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，提高生產(chǎn)效率。

1、工作原理

整套升降裝置由動(dòng)力桿、拐臂、聯(lián)桿幾部分組成，動(dòng)力桿做水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)拐臂、聯(lián)桿動(dòng)作，其中拐臂圍繞固定回轉(zhuǎn)中心擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)A點(diǎn)的上下運(yùn)動(dòng)。

下圖是改進(jìn)之前的工作原理圖和結(jié)構(gòu)圖（圖1，圖2）

2、設(shè)計(jì)與改造方案

改造主要從改變驅(qū)動(dòng)方式入手，驅(qū)動(dòng)方式有氣壓動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、電力驅(qū)動(dòng)等幾種方式，氣壓驅(qū)動(dòng)在這種工況下的缺點(diǎn)在前面已經(jīng)有說(shuō)明；液壓驅(qū)動(dòng)用在這種結(jié)構(gòu)上，驅(qū)動(dòng)力足夠，但是速度慢，動(dòng)作頻率也跟不上；綜合考慮還是采用電力驅(qū)動(dòng)。

電力驅(qū)動(dòng)方式，工業(yè)化流水線上應(yīng)用最多的就是一體化的減速電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便。改造前采用是200×120的氣缸，氣缸附件有三聯(lián)件、電磁閥、接頭、消音器等?，F(xiàn)設(shè)計(jì)采用KA系列斜齒輪-傘齒輪減速電機(jī)，輸入軸與輸出軸垂直，也可以叫做垂直軸減速電機(jī)。電機(jī)尾部帶有電磁制動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的快速、準(zhǔn)確停止，滿足定位需求。減速電機(jī)輸出軸安裝曲柄，通過(guò)曲柄的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)動(dòng)力桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)。曲柄是一個(gè)圓盤，距離中心位置60毫米的位置設(shè)計(jì)一個(gè)銷子與動(dòng)力桿鉸接。改之前氣缸輸出的是直線運(yùn)動(dòng)，改后減速電機(jī)輸出的是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)曲柄、連桿轉(zhuǎn)化成水平運(yùn)動(dòng)，采用的是曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的工作原理，實(shí)現(xiàn)與氣缸同樣的功能。下圖是改進(jìn)之后的工作原理圖和結(jié)構(gòu)圖（圖3，圖4）。

3、改造后的情況

下面從位置保持、輸出力、耗氣量、運(yùn)行速度、運(yùn)行噪音、工作可靠性六個(gè)方面對(duì)比改造后的效果。

位置保持：該升降裝置在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)需要有一定的停留時(shí)間，采用氣缸驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，靠壓縮空氣持續(xù)供氣實(shí)現(xiàn)位置保持。改進(jìn)之后在減速電機(jī)的電機(jī)尾部加裝電磁制動(dòng)器，斷電制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)位置控制。采用快制動(dòng)，響應(yīng)時(shí)間0.02秒，制動(dòng)時(shí)間很短，定位比氣缸定位更加精準(zhǔn)。

輸出力：氣缸的輸出力就是推力和拉力，靠壓縮空氣推動(dòng)活塞桿實(shí)現(xiàn)。壓縮空氣經(jīng)過(guò)管路傳輸，壓力有損失，而且空氣壓縮機(jī)工作過(guò)程中需要不定期的卸荷，導(dǎo)致壓縮空氣的壓力有波動(dòng)。反映到氣缸上就是輸出力不穩(wěn)定。減速電機(jī)采用電力驅(qū)動(dòng)，輸出扭矩恒定，比壓縮空氣的壓力要穩(wěn)定得多。

耗氣量：氣缸工作過(guò)程中需要不斷地吸入排出壓縮空氣，所以必須有穩(wěn)定而且持續(xù)的壓縮空氣供給；而減速電機(jī)不需要壓縮空氣，一定程度上減小了空氣壓縮機(jī)的負(fù)擔(dān)。

運(yùn)行速度：氣缸的理論運(yùn)行速度最大500mm/s，采用120毫米行程的氣缸，理論動(dòng)作時(shí)間是0.24秒。但是受到壓縮空氣壓力、負(fù)載大小、進(jìn)氣時(shí)間、排氣時(shí)間等諸多因素的影響，實(shí)際測(cè)得的運(yùn)行時(shí)間是0.8秒。減速電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速40rpm，動(dòng)作一次需要轉(zhuǎn)半圈，計(jì)算時(shí)間0.75秒。兩種方式的動(dòng)作時(shí)間差不多，但是減速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速可以調(diào)整，選擇傳動(dòng)比小的減速機(jī)，可以獲得更高的輸出轉(zhuǎn)速，速度方面減速電機(jī)有很大的優(yōu)勢(shì)。

運(yùn)行噪音：氣缸工作中排氣產(chǎn)生噪音，噪音高達(dá)120分貝，需要加裝消音器。減速電機(jī)運(yùn)行噪音只有65分貝。

工作可靠性：生產(chǎn)線需要高效運(yùn)行，需要設(shè)備運(yùn)行可靠，故障率低。氣缸的運(yùn)行受壓縮空氣壓力、含水量、雜質(zhì)、外界溫度、負(fù)載等多種因素的影響，運(yùn)行可靠性相對(duì)差一些，這也是經(jīng)過(guò)生產(chǎn)車間長(zhǎng)期運(yùn)行得出的結(jié)論。減速電機(jī)的運(yùn)行影響因素相對(duì)少得多，主要是控制好電機(jī)尾部電磁制動(dòng)器的制動(dòng)間隙，保證制動(dòng)良好，就不會(huì)出問(wèn)題。正常情況下，電磁制動(dòng)器的摩擦片隨著使用逐漸磨損，只需要定期更換電磁制動(dòng)器的摩擦片就可以，更換周期一年左右，平時(shí)維護(hù)量大大減小。

主要參數(shù)對(duì)比如表1所示

4、結(jié)語(yǔ)

輥道升降裝置通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)方式，提高了設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性，減輕了空壓機(jī)的負(fù)擔(dān)，設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)故障率明顯減少。中纖板、石膏板等行業(yè)都有應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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