起重機(jī)電纜拖鏈導(dǎo)向裝置的分析與改進(jìn)
電纜拖鏈廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、加工中心、自動化生產(chǎn)線等各類機(jī)床、機(jī)器人、起重運輸機(jī)械以及其他驅(qū)動控制作為電線、電纜、液氣軟管的防護(hù)裝置。電纜拖鏈能隨機(jī)床、機(jī)械設(shè)備在移動時在通過導(dǎo)向裝置在U 形導(dǎo)向槽中來回運行，可發(fā)揮安全保護(hù)和導(dǎo)向的功能，可延長被保護(hù)的電線、電纜、液氣軟管的使用壽命。而對于一些驅(qū)動設(shè)備系統(tǒng)運行軌跡控制不精確，易發(fā)生輕微和嚴(yán)重偏軌的情況，電纜拖鏈導(dǎo)向裝置的設(shè)計在保證設(shè)備正常運行和保護(hù)電纜拖鏈方面起到非常重要的作用。以下分析現(xiàn)有電纜拖鏈導(dǎo)向裝置的缺點及如何改進(jìn)以具備更好的導(dǎo)向功能。
1 起重機(jī)小車導(dǎo)向裝置
驅(qū)動系統(tǒng)運行軌跡控制不精確，易發(fā)生偏軌在起重運輸機(jī)械中較為常見。因為這類大型設(shè)備運行軌跡精度要求不高且很難控制，如各類起重機(jī)大車、小車等。以港口碼頭用的輪胎式集裝箱起重機(jī)的小車驅(qū)動為例，介紹和分析目前這種具有典型性和廣泛性的電纜拖鏈導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)。
1. 1 結(jié)構(gòu)及缺陷
輪胎式集裝箱起重機(jī)小車運行的驅(qū)動電纜是靠電纜拖鏈在U 形導(dǎo)向槽中來回運行，外部通過固定在小車上的托架連接一個導(dǎo)向裝置隨小車運行來導(dǎo)引拖鏈運行。圖1 為電纜拖鏈導(dǎo)向裝置工作圖。現(xiàn)有電纜拖鏈導(dǎo)向裝置(見圖2) 的上部是用螺栓連接在托架上帶有一對平行套管的結(jié)構(gòu)，下部是裝有一對平行軸的托板，托板下面有4 個導(dǎo)向輪，托板尾部連接電纜拖鏈。上下部分通過平行軸和空心套管在平面內(nèi)連接，在軸和套管之間裝有4 個直線運動球軸承。電纜拖鏈導(dǎo)向裝置工作時，理想狀態(tài)是小車發(fā)生偏軌時上部平行管
套可以通過直線運動球軸承的作用沿下部平行軸滑移。使得電纜拖鏈在U 形導(dǎo)向槽中運行不受小車偏軌的影響，起到糾偏的作用。然而在實際工作中常常會出現(xiàn)導(dǎo)向裝置安裝后用手拉下部分結(jié)構(gòu)拉不動和在工作中當(dāng)小車偏軌時出現(xiàn)導(dǎo)向輪輪緣與導(dǎo)向槽面在接觸點A 或B 卡死，導(dǎo)致牽引裝置拉不動電纜拖鏈而被制動的現(xiàn)象。
1. 2 原因分析
1) 電纜拖鏈導(dǎo)向裝置制造和安裝時很難達(dá)到設(shè)計的精度要求導(dǎo)向裝置在設(shè)計時形位公差要求很高，既要求了2 對軸與套管安裝好后軸心之間的平面度，又要求了2 對軸與套管安裝好后軸心之間的平行度，所以，就需要在制造精度和安裝上精度予以保證。只有在較好地保證2 對軸與套管之間平面度和平行度的前提下導(dǎo)向裝置才能起到理想的糾偏作用。然而，在實際制造和安裝過程中由于種種原因很難保證形位公差的精度。當(dāng)形位公差精度不夠時，會出現(xiàn)2 對軸與管套安裝好后軸心之間狀態(tài)如平面內(nèi)梯形的2 腰或空間
內(nèi)不規(guī)則四邊形的2 對邊。這就改變了平行四邊形4 個頂點上直線運動球軸承沿平行軸自由滑移的最初設(shè)計的理想狀態(tài)，而軸和套管在上下部分結(jié)構(gòu)中的支座剛性又較強(qiáng)，會使得直線運動球軸承在軸間越滑越緊或一開始就被卡住。
2) 設(shè)計時導(dǎo)向輪輪緣和U 形導(dǎo)向槽之間的距離考慮不足在安裝精度可以保證的前提下，設(shè)計導(dǎo)向裝置時還需注意將導(dǎo)向輪輪緣和導(dǎo)向槽面之間留有一定的間隙，這樣，導(dǎo)向裝置才能很好地發(fā)揮作用。這是因為不偏軌時4 個直線運動球軸承類似于一個長方形4 個頂點，當(dāng)發(fā)生偏軌時，4 個軸承變成了類似于一個平行四邊行( 非長方形) 的4 個頂點，這4 個軸承需要一個過程才能恢復(fù)到長方形狀態(tài)，讓導(dǎo)向裝置起到糾偏作用。圖3 為正常情況下導(dǎo)向裝置起糾偏作用過程，當(dāng)不留間隙或間隙過小時，托板沿導(dǎo)向槽運行不能
隨牽引裝置偏離一定角度就會阻礙導(dǎo)向裝置起作用。圖4 為導(dǎo)向裝置起糾偏失敗過程，這是因為小車剛剛發(fā)生偏軌時，軌槽就在A 點和B 點頂住輪緣使得長方形變形的空間受到局限，如果小車突然發(fā)生偏軌時這種現(xiàn)象會變得更明顯，輪緣與軌槽在A 點和B 點被卡死。
2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)
針對現(xiàn)有電纜拖鏈導(dǎo)向裝置存在的不足之處，需要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)。介紹一種可應(yīng)用在起重機(jī)上的具有很強(qiáng)自動糾偏功能的電纜拖鏈導(dǎo)向裝置。這種電纜拖鏈導(dǎo)向裝置改變原來的結(jié)構(gòu)形式。圖5 為改進(jìn)后電纜拖鏈導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)圖，上部是連接在牽引裝置上的2 對耳板，下部托板也裝有2對耳板，上下部分是通過1 對兩邊焊有套管的板件組合結(jié)構(gòu)和2 對軸連接，件2 與件3 連接位置的兩端裝有深溝球軸承，整個機(jī)構(gòu)都平行于牽引方向。
3 優(yōu)化設(shè)計的優(yōu)點
1) 改進(jìn)后電纜拖鏈導(dǎo)向裝置利用平行形兩兩對邊平行和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的原理，使托板在被牽引過程中始終保持水平平衡，在整個牽引過程中因為牽引裝置偏軌幅度是在一定范圍內(nèi)，所以，導(dǎo)向輪始終在軌槽中不會滑出軌槽。當(dāng)牽引裝置發(fā)生偏軌時，下部結(jié)構(gòu)能在垂直于牽引方向上任意的自由偏轉(zhuǎn)，始終保持導(dǎo)向輪輪緣與軌槽面的良性接觸，從而不受牽引裝置偏軌的影響，完全避免了導(dǎo)向輪輪緣與軌槽面的接觸點被卡死的現(xiàn)象。
2) 制造和安裝精度要求不高，安裝方便。該新型電纜拖鏈導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)合理，造型簡約新穎，不同于以往任何的電纜拖鏈導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)運動時靈活性強(qiáng)，在一定程度上降低了機(jī)構(gòu)的制造安裝精度，且整體結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的糾偏功能，克服了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的缺點，優(yōu)化了該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在牽引裝置發(fā)生偏轉(zhuǎn)角度很大的情況下，也不影響導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向功能，增加了導(dǎo)向裝置的可靠實用程度和提高導(dǎo)向裝置的產(chǎn)品質(zhì)量。
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