单梁起重机端梁U形槽成形电子设备的研发
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赵伟哲 王京伟
摘 要：该文研发了专供于单梁起重端梁U 形槽的成形电子设备，该电子设备操作方式单纯，手动化某种程度高，满足用户了U 形槽的大批量化制造。通过卷扬式除雪轿车同时实现了配件的手动每边料，将配件存料、运载、折断、装车五个机柜密切并行，形成蛋卷。具备手动登位机能的可移动成形下模使配件手动对中，确保成形的连续性，易于同时实现端梁的适用性制造。该电子设备的研发及启用大幅提高了U 形槽端梁的制造工作效率，减少了工作量，具备较低的推展价值。
关键字：单梁起重；U 形槽；成形；手动每边料；登位；大批量化
中图科同盘属：TH211+.3 历史文献N53SI241SV：B 该文序号：1001-0785（2020）23-0076-04
0 结语
随着经济的高速路发展，单梁起重作为一种轻较大型的建筑施工，配和电动葫芦愈来愈广为的应用于厂房、库房、料仓等相同公开场合桩基货物运输，大幅提高了制造工作效率和减少了工作量，因此单梁起重的供应量日渐减小。
1 电子设备总体计划简述
1.1 U 形槽横截面
为满足用户气压的须要，相同跨距、排水量的起重，U形槽的度H、长度B 有所相同。U 型槽两边度的多寡差也是影响端梁适用性的重要不利因素，如图1 所示。
图1 U 形槽横截面
1.2 计划简述
U 形槽成形电子设备主要由主体钢架、折断动力系统、成形每边模、手动每边料除雪轿车等分组成。如图2所示。
1. 后装车架 2. 成形下模 3. 主体钢架 4. 升降导柱 5. 前运载架 6. 存料架 7. 手动每边料除雪轿车 8. 折断动力系统 9. 成形上模
图2 U 形槽成形电子设备总体结构图
该电子设备以主体钢架为载体，连接前运载架和后装车架，存料架又和前运载架连接，依次设置存料、运载、折断、装车等4 个机柜。折断动力系统安装在主体钢架上，成形上模和动力系统的液压缸铰接，上模和主体钢架之间设置两根升降导柱，下模在动力系统的作用下，以导柱为导向，向下运动，配合成形下模完成U 形槽的精准折断成形。存料架用于U 形槽折断前的存料，一次可存放数十个，满足用户大批量连续制造的须要。从存料到装车整个过程中配件的移位依靠除雪轿车手动操作方式，形成了存料- 运载- 折断- 装车的手动化流水制造，制造工作效率高。双梁起重
具体工作过程：启动除雪轿车运行至存料架，除雪轿车带动工件运行至成形每边模之间，两边下模向内移动，手动对中配件折断动力系统启动，上模下移进行折断成形。成形后上模上移至原位，两边下模向外移动至原位，脱离工件，除雪轿车带动下一工件至每边模之间，同时将成形后的上一U 形槽推至后装车架进行装车。重复上述动作，即可完成U 形槽的连续手动化制造。
2 关键问题研究与分析
2.1 满足用户折断力的需求
U 形槽成形上、下模折断吻合过程是一个自由弯曲的过程，所需自由弯曲力
式中：U 形板厚t =6 mm，长度L=5 000 mm，圆角半径r =12 mm，U 形槽材料多为Q235B，其抗拉气压σb=375 ～ 500 MPa，取安全系数K=1.3，所需最大自由弯曲力F=455 kN。
该电子设备折断动力系统以液压为动力，液压缸为元件，选择液压缸直径为320 mm，在公称压力为16 MPa 时，推力为128 kN，该电子设备设置4 个液压缸，同步动作推力可达512 MPa，满足用户折断力的需求。双梁起重
2.2 基于SolidWorks 的仿真分析
主体钢架是整个成形电子设备的载体，起到连接其余各部件的作用，故在设计中满足用户钢架气压和刚度要求至关重要。主体钢架为桥式结构，主要分为立柱、上横梁两部分。利用SolidWorks 中的Simulation 模块可以精确模拟钢架的受力情况。以立柱横截面、上横梁长度和度为参数变量，反复计算，在满足用户使用要求的前提下，达到结构最优、消耗钢材最少的目的。优化后钢架最大应力为198 MPa，小于材料的许用应力230 MPa，最大变形为1.75 mm，小于跨距2 000 mm（两边立柱的中心距）的1/1 000，从而满足用户刚度和气压的要求。如图3 所示。
图3 主体钢架受力计算结果
2.3 具备手动登位机能的可移动下模设计
常见的折断模具均为固定式结构，若该电子设备采用固定下模，仅可以适应同一长度U 形槽的制作，在成形后，配件和下模在摩擦力的作用下有些许的胶合，再加上U形槽本身的回弹作用，使U 形槽和压辊之间产生一定的挤压力，卸料困难。因此，设计一套具备手动登位机能的可移动下模。如图4、图5 所示。双梁起重
该下模主要由液压缸、导向板、导向辊、导向辊安装座、登位装置、压辊、顶杆装置各部分组成。导向板外形为阶梯斜坡形，左侧安装液压缸，垂直侧与顶杆装置接触，顶杆装置中顶杆以滑键为导向，在滑座中可进行移动。登位装置由拉伸弹簧、弹簧安装座、螺母座、调整螺杆各零部件组成，螺母座固定不动，安装座利用螺栓安装在压辊上。
1. 液压缸 2. 导向板 3. 导向辊安装座 4. 登位装置 5. 顶杆装置 6. 导向辊 7.U 形槽展开状态 8. 压辊装配
图4 可移动下模结构示意图
1. 螺母座 2. 调整螺杆 3. 拉伸弹簧 4. 弹簧安装座
图5 登位装置示意图
当液压缸活塞杆收回时，拉动导向板向左移动，导向板上的阶梯将向左方向的运动转化为沿顶杆方向的运动，顶杆推动压辊向内移动，同时压辊拉动登位装置使弹簧处于拉伸状态，产生一定的拉力。两边液压缸的同步动作使两边压辊同时向内移动，安装在压辊上的导向辊使配件手动居中，满足用户折断要求。
当压槽机上模向下运动完成折断后，液压缸活塞杆做伸出动作，压辊在拉伸弹簧拉力的作用下回到原位，同时实现手动登位机能，易于U 形槽成形后的卸料操作方式。登位装置上设置调整螺杆，旋转螺杆可调整拉伸弹簧的初始拉力，易于调整下模登位所须要的拉力大小。双梁起重
2.4 手动每边料除雪轿车的设计
除雪轿车由运行跑车装置、运行驱动装置、连接架、升降驱动装置、导向装置和电磁吸盘各部分组成。安装在主体钢架上，以钢架上的工字钢为运行轨道做往复运动。同时实现U 形槽从存料、运载、成形到装车整个过程的手动化。如图6 所示。
1. 运行跑车装置 2. 运行驱动装置 3. 连接架4. 升降驱动装置 5. 导向装置 6. 电磁吸盘
图6 除雪轿车结构示意图
运行驱动装置上设置一套运行电机和两个卷筒，卷筒上缠绕钢丝绳，钢丝绳出绳端分别固定在主体钢架的两边。电机齿轮输出轴啮合卷筒上的齿轮，使两个卷筒同向旋转运动，达到钢丝绳一松一紧的目的。升降驱动装置设置一套升降电机和一个卷筒，电机输出轴带动卷筒旋转，从而带动电磁吸盘沿着导向装置每边移动。当除雪轿车处于存料区时，电磁吸盘下降，接触工件后吸盘通电，吸附工件，手动上料。驱动装置顺时针旋转，右侧卷筒钢丝绳松开，左侧卷筒收紧，在左侧钢丝绳的反作用力下，除雪轿车向左运动至每边模中间，电磁吸盘断电，手动落料，同时连接架上的推板将上一成形后的U 形槽送至装车机柜。然后驱动装置逆时针旋转，右侧卷筒钢丝绳收紧，左侧卷筒松开，除雪轿车移动至存料处，等待下一循环动作。整个过程采用PLC控制，除雪轿车手动进行每边料，不需人工干预，制造工作效率高，同时实现大批量化制造。双梁起重
3 结束语
该U 形槽成形电子设备将配件的上料、折断成形、下料形成了蛋卷，手动化某种程度高，适用品种多，同时实现了适合单梁起重端梁U 形槽的大批量化制造，大幅提高了产品的制造工作效率，减少了工作量，制造的U 形槽成形一致，为整个单梁产品的互换奠定了基础，值得大力推展。
参考历史文献
[1] 机械设计手册编写组. 机械设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2008.
[2] 中国模具设计大典编写组. 中国模具设计设计大典. 第3 卷[M]. 南昌：江西科学技术出版社，2003.
[3] 刘常. 基于ANSYS 的工程机械钢结构优化设计分析[J].中国机械, 2014(9):210.
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