呂海霆，陳 欣，胡碧波，陳 瑞，弓 宸（大連科技學(xué)院，遼寧 大連 116052）

雙程活塞液壓載重上樓車

呂海霆，陳 欣，胡碧波，陳 瑞，弓 宸
（大連科技學(xué)院，遼寧 大連 116052）

筆者設(shè)計(jì)了雙程活塞液壓載重上樓車，不僅具備助力功能（兼顧上樓下樓助力），載重能力強(qiáng)，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、操作方便。本文從研制背景、設(shè)計(jì)原理、創(chuàng)新點(diǎn)分析、推廣應(yīng)用幾個(gè)方面向讀者介紹。

雙程活塞；助力；載重

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.255

1　研制背景

搬運(yùn)重物一直是我們生活中經(jīng)常遇到的問題，人們經(jīng)過不斷改進(jìn)創(chuàng)新產(chǎn)生了幾種上樓車。通過對(duì)現(xiàn)今市面上各種上樓車的研究，發(fā)現(xiàn)其中主要存在兩種弊端：一種是車型結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單、輕便，但不具有助力功能，載重嚴(yán)重受限；一種是雖有助力功能，但靠電機(jī)鏈條驅(qū)動(dòng)，體積較大、載重一般，而且造價(jià)昂貴。

圖1　雙程活塞液壓載重上樓車模型

2　設(shè)計(jì)原理

我們考慮利用電控液壓驅(qū)動(dòng)裝置達(dá)到助力起重的目的。通過開關(guān)控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)壓力油泵往外泵油，并通過單向閥管道壓入大缸內(nèi)，達(dá)到頂起重物的目的。為了配合液壓系統(tǒng)，我們還具體分析并設(shè)計(jì)了一系列機(jī)械結(jié)構(gòu)如曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等等。

液壓缸在既定行程內(nèi)上下滑動(dòng)，驅(qū)動(dòng)帶有連桿的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而我們特地把曲軸制成曲柄成中心對(duì)稱的一體軸，這就是“雙程活塞液壓”名字的由來，也是本作品的最大亮點(diǎn)。眾所周知，一般的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)有進(jìn)氣、點(diǎn)火、做功、排氣四個(gè)過程，因此設(shè)計(jì)者將曲軸設(shè)計(jì)成兩兩中心對(duì)稱，提高效率，這也是本作品創(chuàng)新點(diǎn)的靈感所在。

圖2　雙程液壓油路圖

如圖2所示，當(dāng)右活塞向下滑動(dòng)時(shí)，下方的凸輪軸隨之順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，與此同時(shí)左側(cè)同軸的搖桿推動(dòng)上方的做活塞向上滑動(dòng)，此為一個(gè)沖程。

當(dāng)兩活塞到達(dá)各自行程極限時(shí)（兩者反方向），即凸輪軸旋轉(zhuǎn)半周時(shí)，軸上凸輪到達(dá)既定軌跡定點(diǎn)，頂動(dòng)頂桿上的彈簧開關(guān)，此時(shí)兩油管內(nèi)的截止閥（一個(gè)常開，一個(gè)常閉）分別處于關(guān)閉和打開狀態(tài)。右側(cè)油缸的高壓油通過常開閥進(jìn)入左側(cè)液壓缸，此時(shí)左側(cè)油缸進(jìn)油?；钊苿?dòng)下方的搖桿（連同凸輪軸）轉(zhuǎn)動(dòng)，使小車再上一個(gè)樓梯，此為第二個(gè)沖程。

3　創(chuàng)新點(diǎn)分析

（1）針對(duì)小車爬樓過程的間斷性選擇運(yùn)動(dòng)每個(gè)周期僅旋轉(zhuǎn)120°這一特點(diǎn)，我們通過齒輪傳動(dòng)來解決這一問題。設(shè)計(jì)主、副軸齒輪傳動(dòng)比為3：2，這能保證主軸旋轉(zhuǎn)半周時(shí)副軸完成120°的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，及小車整體爬行一個(gè)臺(tái)階。

（2）在凸輪軸上設(shè)置兩個(gè)呈中心對(duì)稱的搖桿分別與上方的活塞連接，使液壓油路形成雙程循環(huán)，達(dá)到高效率助力載重的作用。這也是本作品的最大創(chuàng)新點(diǎn)。

（3）針對(duì)小車間斷性翻滾而無法實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)安全下樓的問題，我們?cè)谝簤貉b置部分加裝了一個(gè)電控的先導(dǎo)溢流閥來調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)內(nèi)壓，實(shí)現(xiàn)了下樓助力平穩(wěn)的功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔卻動(dòng)力十足。

4　推廣應(yīng)用

（1）本產(chǎn)品具有上下樓助力功能，且載重能力強(qiáng)，優(yōu)于目前市面上現(xiàn)有的各種上樓車。

（2）它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作、且占地面積小，可以在家庭、公司等各種場(chǎng)所使用。

（3）生產(chǎn)成本相對(duì)低廉，性價(jià)比高，可大批量生產(chǎn)。

（4）經(jīng)過表面掛件加工處理可以搭載乘坐輪椅的殘疾人安全上下樓。

（5）本車主要零部件如齒輪，行星輪架，滾子軸承等均為標(biāo)準(zhǔn)件，可方便維修和更換。

［1］孫恒，陳作模，葛文杰主編.機(jī)械原理（第7版）.西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編.北京：高等教育出版社，2006（05）.

［2］孫志禮主編.機(jī)械設(shè)計(jì).沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2009（09）.

［3］吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［4］董志勇.圖形設(shè)計(jì)AUTOCAD 2005.北京：電子工業(yè)出版社，2005.

［5］曹巖.機(jī)床夾具手冊(cè)與三維圖庫(kù)Solid Works版［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.

［6］王積偉主編.液壓與氣壓傳動(dòng).機(jī)械工業(yè)出版社，2005（06）.

［7］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.