盧蘭蘭，陳 浩，石 有，劉 崗

（1.廊坊凱博建設(shè)機械科技有限公司，河北 廊坊 065001；2.中國建筑科學(xué)研究院有限公司 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000）

伴隨現(xiàn)場施工機械化程度的提高、工業(yè)廠房內(nèi)大型構(gòu)件轉(zhuǎn)移需求的增加以及倉儲物流行業(yè)的發(fā)展，雙導(dǎo)柱平臺在這些領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。雙導(dǎo)柱平臺具有作業(yè)面廣、額定起重量大、升降運行平穩(wěn)的特點，能夠很好地滿足建筑施工中的物料提升、大型構(gòu)件的轉(zhuǎn)移、以及倉儲物流領(lǐng)域內(nèi)的貨物輸送等使用工況。新加坡波音飛機制造廠在物流生產(chǎn)線上需要一種結(jié)構(gòu)體積大、額定提升載荷大的起重升降產(chǎn)品，雙導(dǎo)柱工作平臺能夠充分滿足其使用要求，協(xié)助其生產(chǎn)線完成固定工位移動貨物在不同層級中的有效轉(zhuǎn)移。

1 雙導(dǎo)柱平臺主要技術(shù)特點

1.1 工作原理及基本組成

雙導(dǎo)柱平臺根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境、空間以及功能要求等因素進行特殊設(shè)計，具有很強的針對性和特殊性。為了便于模塊化組合和通用性，在設(shè)計過程中多采用齒輪、齒條嚙合傳動原理，以施工升降機常用標(biāo)準(zhǔn)節(jié)作為軌道節(jié)，通用性和安全可靠性較強，應(yīng)用到物料的垂直運輸設(shè)備上具有很強的適應(yīng)性。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式如圖1 所示。

圖1 雙導(dǎo)柱平臺整機示意圖

雙導(dǎo)柱平臺采用齒輪齒條驅(qū)動方式，通過兩側(cè)對稱布置的驅(qū)動機構(gòu)提供驅(qū)動力實現(xiàn)平臺的升降動作，在兩側(cè)驅(qū)動之間設(shè)置一根同步軸進行同步控制，實現(xiàn)機械同步調(diào)平的同時，解決了設(shè)置一個安全器難以實現(xiàn)整機防墜落的難題，受力原理清晰、結(jié)構(gòu)簡單可靠。設(shè)備整體有很好的安全保護措施，具有防墜落保護、限位保護、敦底和冒頂保護等，同時在停層位置還分別設(shè)置了防護圍欄，從結(jié)構(gòu)上避免了人員在上下平臺的過程中危險的發(fā)生，安全可靠。雙導(dǎo)柱平臺采用變頻調(diào)速控制技術(shù)和可編程程序控制器，實現(xiàn)無級調(diào)速、手動/自動運行，啟動、制動平穩(wěn)，緩解了機械上的沖擊，增加了運行平穩(wěn)性，延長了整機使用壽命。

1.2 主要技術(shù)參數(shù)

雙導(dǎo)柱平臺的主要技術(shù)參數(shù)如下。

額定載荷（kg） 3 000

升降速度（m/min） 0～15

減速機速比 36.52

電機功率（kW） 2×11

有效行程（m） 5.4

平臺內(nèi)空（m×m×m） 4.0×3.0×1.5

平臺重量（kg） 1 600

驅(qū)動系統(tǒng)自重（kg） 1 200

整機自重（kg） 6 500

2 雙導(dǎo)柱平臺設(shè)計計算

2.1 電機功率選擇

式中P——全部外載之和，P=P籠+P載+P驅(qū)=1600+3000+1200=5800kg；

η——傳動效率，η=0.81；

v——運行速度，v=0～15m/min。

計算可得，NK=17.55kW。

本機為兩套傳動系統(tǒng)，電機功率為P單=11kW。

P=2×P單=22kW＞17.55kW，電機功率能滿足要求。

2.2 導(dǎo)向傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算

當(dāng)平臺偏載時，平臺側(cè)滾輪受壓力，受力分析如圖2 所示。

圖2 平臺傳動系統(tǒng)與平臺主體結(jié)構(gòu)示意圖

由平面正交力系平衡方程ΣX=0，ΣY=0 得

P驅(qū)=P載+P籠+驅(qū)

由力矩平衡方程ΣMO=0 得

P側(cè)L側(cè)上+P側(cè)L側(cè)下-KP載L-P驅(qū)L驅(qū)=0

圖2 中

P載——平臺額定載重量，為3 000kg；

P驅(qū)——驅(qū)動齒輪對平臺的力；

P籠+驅(qū)——平臺和驅(qū)動機構(gòu)的自重，為2 800kg；

P側(cè)——側(cè)滾輪受力；

L——載荷重力作用線到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)中心線的距離；

L驅(qū)——齒條中心線到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)中心線的距離，為147mm；

L側(cè)上——上部側(cè)滾輪到0點的距離，為963mm；

L側(cè)下——下部側(cè)滾輪到0點的距離，為195mm；

K——動載系數(shù)，根據(jù)EN 12159-2012《帶立式引導(dǎo)罐籠的施工人員和物料升降機》，取K=1.1+0.264v=1.166。

即：P驅(qū)=3000+2800=5800kg

P側(cè)×（0.963+0.195)-1.166×3000L-5800×0.147=0。

此處考慮側(cè)滾輪最不利的受力，所以L取2m，則P側(cè)=6778kg。

本機采用雙導(dǎo)柱機構(gòu)，且每個驅(qū)動上有4 個雙側(cè)滾輪，其中2 個受壓，2 個受拉，所以

此側(cè)滾輪偏心軸有兩個受剪面：A-A面和B-B面，如圖3 所示，只需驗算B-B面。

可見雙側(cè)滾輪安全。

圖3 偏心軸受力簡圖

2.3 主要受力結(jié)構(gòu)件強度驗收

現(xiàn)場用地牛運送貨物，地牛的兩個底輪間距L-2a，底部橫梁受力如圖4 所示。

圖4 平臺底部橫梁受力簡圖

取C、D點的彎矩

P——平臺的額定載荷，為3 000kg；

a——載荷作用點到簡支點的距離，為1 593mm；

先對C-C，D-D截面進行強度校核

查手冊可知，W=129.560cm3。

可見，底部橫梁滿足要求。

2.4 雙導(dǎo)柱工作平臺在工程中的應(yīng)用

雙導(dǎo)柱平臺的問世，滿足了很多特定工作場所和工況的使用要求，已在建筑施工、工業(yè)化生產(chǎn)、以及倉儲物流領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用（圖5）。如菲律賓某賭場施工中為其在建筑主體施工中輸運大型構(gòu)件；為重卡汽車生產(chǎn)線提供汽車駕駛室轉(zhuǎn)運方案；為煉化企業(yè)設(shè)計專門應(yīng)用于惡劣環(huán)境中實現(xiàn)骨料轉(zhuǎn)移運輸環(huán)節(jié)的解決方案；在倉儲物流方面為波音公司提供的解決方案得到很高好評，在滿足客戶對技術(shù)性能需求基礎(chǔ)上、通過合理的設(shè)計計算實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整。

圖5 雙導(dǎo)柱平臺在各種工況中的應(yīng)用

3 結(jié)語

雙導(dǎo)柱平臺在設(shè)計過程中，通過對驅(qū)動上的雙側(cè)輪的計算，保證了平臺偏載時的安全；通過對平臺底部方管的選型計算，保證了平臺結(jié)構(gòu)強度的可靠。通過以上的設(shè)計計算，確保雙導(dǎo)柱平臺能夠滿足機械產(chǎn)品設(shè)計的各項指標(biāo)，并能保證其在實際使用中安全可靠，解決了現(xiàn)場難于運輸?shù)膯栴}，提高了生產(chǎn)力。