封閉式剪式舉升機箱體設(shè)計

趙雨萌

（東北林業(yè)大學(xué) 交通學(xué)院，哈爾濱 150000）

在對車輛進行檢測維修時，舉升機是必不可少的輔助用具，是汽車維修、檢測及保養(yǎng)過程中的常見設(shè)備。舉升機的類型很多：按驅(qū)動類型，可分為氣動、液壓和機械式；按占地空間，可分為地上式和地藏式；按立柱結(jié)構(gòu)，則主要分為單柱式、雙柱式、四柱式及剪式等[1]。1925 年，美國人Lunati 生產(chǎn)出了第一臺舉升機，是一種氣動控制的單柱舉升機。1966 年，德國生產(chǎn)出了第一臺雙柱舉升機，拆卸方便，結(jié)構(gòu)緊湊，可以將汽車舉升在空中的同時節(jié)省大量的地面空間，方便地面作業(yè)。但是，由于在舉升過程中容易搖晃或顛覆，承力件易于磨損，人們又發(fā)明了穩(wěn)定性好、壽命更長的四柱式舉升機，廣泛使用于SUV 和越野車[2]。隨著舉升機的使用越來越頻繁，人們優(yōu)化四柱舉升機固定在地面上的立柱占用的空間，于是剪式舉升機應(yīng)運而生。這類舉升機大多是由一個放置汽車的平臺和支撐平臺的X 形舉升臂組成，受力簡單，節(jié)省空間，工作穩(wěn)定[3]。圖1 為剪式舉升機外形圖。目前，剪式分為大剪（子母式）式、小剪（單剪）式及超薄系列剪式舉升機等。這些舉升機一般嵌設(shè)于地面，平臺頂端與地面平齊或略高于地面，平臺底端配備升降機構(gòu)或為“旋轉(zhuǎn)叉架”形式，用于自動托舉待檢測車輛。

但是，以上這些舉升機都存在衛(wèi)生清潔問題。由于舉升機周邊與地面往往存在縫隙，在平臺抬升期間容易落入塵土、碎屑雜物等，不易及時完全清理而產(chǎn)生清潔死角。另外，剪式舉升機左右兩組舉升機構(gòu)中間有一定的距離，不使用時整個設(shè)備裸露在空氣中不封閉，空氣中的灰塵容易落入其中，會對升降機構(gòu)造成損傷，導(dǎo)致維護成本增加。此外，周圍環(huán)境中的污染物易通過液壓油箱的進油孔、注油孔以及維修過程帶入沙粒、鐵屑及焊渣等，若不及時清理，易造成液壓油污染[4]。圖2 為待清理的剪式舉升機。

1 舉升機箱體設(shè)計方案

剪式舉升機由機架、液壓系統(tǒng)和電氣部分組成。封閉式剪式舉升機箱體的設(shè)計以剪式舉升機為基礎(chǔ)，不改變液壓系統(tǒng)和電氣部分，只是對原有剪式舉升機機架進行部分改進，設(shè)計一個可以將剪式舉升機包圍在內(nèi)的箱體，目的主要是減少舉升機內(nèi)部污染，方便清理灰塵和廢棄物。

1.1 技術(shù)參數(shù)確定

根據(jù)市場上常見剪式舉升機的技術(shù)參數(shù)，考慮常規(guī)汽車修理廠的占地面積和空間大小，確定舉升機箱體的技術(shù)參數(shù)。

1.2 整體結(jié)構(gòu)及組成

如圖3 和圖4 所示，封閉式剪式舉升機箱體由框體1、定位擋板5 和左右兩個升降臺8 組成?？蝮w1 嵌入地面固定，用定位擋板5 和兩個升降臺8 替換剪式舉升機的支撐平臺安裝在框體的頂端。三者包圍成一個空腔，形成一個封閉的空間。剪式舉升機的舉升臂連接框體底部與升降臺，實現(xiàn)兩側(cè)升降臺的上升與下降。

框體1 的底部中心位置處設(shè)計了一個下沉的梯形腔2，起到將灰塵雜物集中收集的作用。在框體1 的頂端中間處設(shè)計有凸臺3 和凸臺4，定位擋板和升降臺底部開設(shè)有凹槽6 和凹槽9。凸臺和凹槽相互契合并構(gòu)成限位結(jié)構(gòu)，保證了箱體安裝定位可靠，密封良好。

如圖5 所示，在定位擋板5 頂部兩側(cè)靠近邊緣對稱開設(shè)有兩個半環(huán)形的沉槽10，沉槽上設(shè)置了可以拉起的半圓形拉環(huán)12，以此來取放定位擋板。

每個升降臺的兩端對稱開設(shè)有3 個等距離的銷槽13，每組銷槽處均設(shè)置有阻位器14。通過阻擋汽車的四輪，防止車輛在升降臺發(fā)生滑溜。另外，阻位器可以快速拆卸，調(diào)節(jié)安裝位置。若有損壞，還方便進行修理與換新[5]。

各組件的相互連接及拐角位置處均設(shè)置成圓角結(jié)構(gòu)，保證了各組件的相互契合，防止產(chǎn)生應(yīng)力集中問題，避免了尖角，確保了工人的通行安全。

1.3 部件間的連接關(guān)系

將框體嵌入在一個事先挖好的倒梯形地基內(nèi)，并使用地腳螺栓固定。框體頂端凸臺與升降臺底部的凹槽相互契合，使結(jié)構(gòu)封閉。舉升臂一側(cè)的上下端為固定鉸支座，通過軸連接固定；另一側(cè)的上下端為滑塊滑動，通過軸與滑塊連接。舉升臂與軸之間使用鍵進行周向固定。軸的兩端使用彈性擋圈進行位置固定，防止舉升臂產(chǎn)生晃動。當(dāng)舉升機工作時，以固定鉸支座為支點，通過軸帶動滑塊在導(dǎo)軌內(nèi)向左或向右滑動，促使舉升臂的角度發(fā)生變化，帶動升降臺隨之上升或下降。

1.4 材料及加工工藝

考慮到成本，箱體采用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼即可。但是，由于舉升機對安全要求較高，舉升機在工作時的危險系數(shù)較大，設(shè)計時需要考慮安全冗余。采用焊接的方式將鋼件焊接成框體，需要除銹、防腐處理，在箱體外表面刷涂層或噴漆，防止氧化。

2 箱式舉升機工作過程

當(dāng)需要進行車輛檢測時，工作人員使用機器將拉環(huán)12 從半圓沉槽10 中拉起來，取下定位擋板。隨后車輛行駛到左右兩個升降臺8 上，兩側(cè)的車輪分別位于兩側(cè)的升降臺。在4 組對應(yīng)的銷槽13 中各自插入一個阻位器14，防止升降臺上升時車輛在升降臺上發(fā)生滑動，保證檢測安全。車輛停穩(wěn)后，通過舉升臂將升降臺8 抬升至適宜高度進行檢測工作，同時工作人員可通過半圓凸槽11 將拉環(huán)12 從半環(huán)沉槽10 中上旋拉升，使得凹槽6 向上脫離凸臺3 處，取出定位擋板。工作人員進入到下沉腔2 中對車底進行檢查，并對框體1 的內(nèi)部進行灰塵、油污及雜物的清理。

當(dāng)沒有車輛檢測時，可控制兩個升降臺同步下降，直到框體1、定位擋板5 以及兩個升降臺8 之間相互契合。整個檢測平臺構(gòu)成全封閉箱式結(jié)構(gòu)，可避免灰塵落入，降低維護頻率。

3 應(yīng)用前景及效益分析

近年來，隨著我國汽車行業(yè)的快速發(fā)展，汽車走進了千家萬戶。2020 年全國機動車保有量達到了3.95億輛[6]，推動了車輛的維護保養(yǎng)及檢修等行業(yè)迅速發(fā)展。機動車的檢測需求逐步提升，一系列配套設(shè)施的完善越來越重要。目前，我國為全世界汽保設(shè)備生產(chǎn)第一大國。據(jù)統(tǒng)計，2020 年我國汽車檢測行業(yè)市場規(guī)模達到了540.42 億元[7]。舉升機作為汽車維修廠的必備設(shè)備，其設(shè)計是否方便，檢測時是否高效，能否最大限度保證設(shè)備的干凈，是設(shè)計時需要考慮的主要問題。傳統(tǒng)的舉升機在清潔方面存在一定的局限性。改造后的舉升機不僅能集中清理雜物灰塵，而且全封閉式的結(jié)構(gòu)能減少灰塵的落入。一旦生產(chǎn)投入市場，可以很好地改善檢修設(shè)備環(huán)境，不僅節(jié)省了人工成本，也提高了工作效率。

經(jīng)對某縣30 多家汽車修理廠調(diào)研后發(fā)現(xiàn)，每家汽車修理廠平均有五六臺舉升機設(shè)備。根據(jù)鋼材的價格計算得知，若將其中一半的舉升機改造為帶有箱體的舉升機，則需要增加2.4 萬元的成本。按照該縣勞動力最低月工資標(biāo)準(zhǔn)，每家汽修廠少雇傭一名勞動力，一年可以節(jié)省2.4 萬元。參照相關(guān)規(guī)定，汽車舉升機使用壽命10 年，此后設(shè)備需要更新?lián)Q代。也就是說，從第二年開始，汽修廠就可以獲得收益，經(jīng)濟效益顯著。

此外汽修廠臟亂差的環(huán)境一直飽受詬病。舉升機內(nèi)部充滿了灰塵、油污及各種廢棄物，工作環(huán)境改善迫在眉睫。汽油具有強揮發(fā)性，對神經(jīng)系統(tǒng)具有毒害作用。人體經(jīng)呼吸道在吸入一定濃度的汽油后，可引起慢性中毒。當(dāng)沒有車輛檢測時，揮發(fā)的汽油會對人體造成傷害。有些汽修廠建在室外，揮發(fā)的汽油對植物、土壤也有毒害作用。對剪式舉升機加裝箱體進行改造后，上述情況可以得到有效改善。在介紹箱式舉升機的優(yōu)點后，工人對箱式舉升機的認(rèn)可度與接受度較高，普遍愿意引入加裝箱體的舉升機替換原有的舉升機。

4 結(jié)論

舉升機在車輛檢測維護中具有舉足輕重的地位，需求不斷增加，同時未來舉升機會向著更加便捷的方向發(fā)展。減少舉升機的維修成本將成為新的技術(shù)趨勢，而設(shè)備的維修和保養(yǎng)成為銷售的新賣點。

剪式舉升機箱體的設(shè)計簡單、操作方便，為設(shè)備環(huán)境的維護提供了極大的便捷性。它與傳統(tǒng)的舉升機最大的區(qū)別在于，在不使用時整個設(shè)備是一個封閉結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)被包圍起來，避免裸露在空氣中。綜上所述，改進后的舉升機存在的優(yōu)點如下。

（1）修車效率提高。箱體內(nèi)下沉腔的設(shè)計可以收集灰塵及廢棄物，從而減少了工人清理衛(wèi)生的時間，提高了修車效率。

（2）衛(wèi)生環(huán)境改善。舉升機工作時，通過下沉腔收集廢棄雜物；不工作時，全封閉的結(jié)構(gòu)可以防止灰塵的落入，有效改善汽修廠的衛(wèi)生環(huán)境。

（3）節(jié)省人工。封閉式的箱體結(jié)構(gòu)降低了外部因素對舉升機內(nèi)部的污染，從而減少了維護舉升機的人力投入。

但是，采用箱式舉升機在更加高效便捷的同時，存在一些需要注意的問題。

（1）舉升機的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，工人的工作環(huán)境和工作模式也會發(fā)生改變。工人們接受新事物、適應(yīng)新環(huán)境的能力以及人們對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的固有觀念，都是需要考慮的問題。

（2）立足于全球低碳化轉(zhuǎn)型的環(huán)境背景，依據(jù)我國綠色低碳、節(jié)能減排的發(fā)展理念，2020 年9 月我國提出“二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)和愿景”[8]。鑒于汽車行業(yè)對環(huán)境的影響，建議從車輛檢測入手，改變現(xiàn)有工作環(huán)境，為該箱式舉升機建立國家標(biāo)準(zhǔn)，助力碳排放達標(biāo)。

本設(shè)計中剪式舉升機和箱體結(jié)合的許多細(xì)節(jié)尤其是電、液配合是后續(xù)需要重點研究的內(nèi)容。