一种固定装置的设计分析

李光亮

摘要：固定装置是载车的重要组成部分，对起竖臂在运输时起到一定的约束作用，对起竖电动缸具有一定的保护功能，能提高起竖电动缸的工作稳定性。固定装置对起竖臂的固定锁紧和松开需满足反应迅速、行程合理和锁紧力足够，因此需对固定装置进行设计分析。

关键词：固定装置;起竖臂;电动缸;设计分析

一、引言

固定装置是载车的重要组成部分，其主要作用是在运输时约束起竖臂，保护起竖电动缸，提高起竖电动缸的工作稳定性。因此对固定装置的设计分析对起竖臂和起竖电动缸的影响至关重要。

二、结构设计

（一）总体设计思路

根据设计要求，为了在运输过程中保护起竖电动缸，提高起竖电动缸的工作稳定性，需要对起竖臂进行一定的约束。考虑起竖臂水平状态时，需要对其进行支撑和锁紧，固定装置结构需要设置支承座和锁紧机构。支承座支撑面需与起竖臂接触面结构相似（该方案为斜面支撑）;锁紧机构采用电动缸进行锁紧和松开，为了避免锁紧状态下锁杆会对电动缸推动杆造成影响，考虑设置导向支座。为了结构的紧凑性，减少空间占用，将支承座与锁紧机构设置在同一安装座上。

考虑锁紧机构的合理性和支承座的强度，需对锁紧力和行程进行计算分析，对支承座进行受力仿真分析，确保整个机构稳定可行。

（二）结构组成

固定装置由电动缸、安装座、导向支座、支承座、感应板、接近开关、锁杆、连接销轴及橡胶板等组成。结构如图1所示：

（三）工作原理及分析

固定装置安装于副车架上，与起竖臂进行配合锁紧。

固定装置的工作原理：当起竖臂回平时，支承座面支撑起竖臂，接着电动缸驱动锁杆，锁杆沿着导向支座内圆筒轴线方向滑动，伸出压紧起竖臂锁紧结构，实现固定装置对起竖臂的锁紧固定。

固定装置保证安装高度的准确性，避免出现干涉、碰撞和无法锁紧的情况，可通过加装调整垫片的方式调节安装高度。导向支座内部为圆形孔，主要起到水平直线导向的作用，同时避免锁杆受力直接传递到电动缸连接支耳处损坏电动缸。固定装置零部件均采用机械加工后装配的形式，加工精度容易保证，装配工艺较简单。

三、性能分析

（一）锁紧推力分析计算

固定装置的锁紧是通过电动缸驱动，电动推杆推动锁杆进行锁紧，如图2所示为锁紧机构受力简图。

固定装置进行锁紧，锁杆推动过程中与起竖臂锁紧接触面产生摩擦力，钢材之间摩擦系数μ的值为0.15，抱臂自身重力为G（此处考虑起竖臂对锁杆的支持力FN与重力G相等），取安全系数s值为2，则有：

由此计算出F推，可根据该值选取电動缸的推力大小。

（二）锁紧运动行程分析

电动缸驱动电动推杆进行锁紧，则根据固定装置的安装位置以及起竖臂锁紧结构，保证锁杆与起竖臂的受力接触面足够（根据具体受力的大小进行设计），本设计综合考虑接触面长度为15mm。如图2所示的固定装置的具体行程范围（电动缸行程）。

为了实现推杆的精确运动，保证锁紧行程，避免锁杆发生碰撞、干涉等问题，考虑在锁杆上加装一组接近开关（如图1所示），通过调整接近开关和感应板之间的安装距离，确保锁紧机构的行程达到要求。

（三）支承座受力分析

起竖臂在运输状态时，靠固定铰接处和固定装置的支承座进行支撑，对固定装置支承座进行受力分析，得出支承座受力如4所示：

起竖臂重力为G，支承座支撑受力分析如图4所示，起竖臂重力作用力取自身重力为G。支撑面呈角度α，则有：

四、结束语

根据以上对固定装置的设计分析，详细阐述了固定装置的设计思路、组成、工作原理;对固定装置的性能进行分析，该固定装置设计方案合理可行。本文介绍了一种合理的固定装置结构设计方法，对需要进行固定及锁紧的设备提供设计参考。

参考文献：

[1]机械原理（第四版）孙桓，傅则绍1990年高等教育出版社

[2]理论力学Ⅰ、Ⅱ（第六版）王铎，程靳          2003年高等教育出版社

[3]机械设计手册徐灏1993年机械工艺出版社