平台机械调平系统的结构与设计_田魁岳

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第 ３８ 卷 ２００７ 年 １１ 月
工程机械
Ｄｅ ｓ ｉｇｎ ａ ｎｄ Ｃａ ｌｃｕｌａ ｔｉｏｎ
项目
表 ３ 试验结果 技术要求
设 计
测量结果
顺时针和逆时针各运转 １ ｈ， 运转应平稳、无冲击和异常响声， 各螺栓不得松动， 结 无 冲 击 和 异 常 响 声 ， 结 合
２ 结构设计
２．１ 总体结构 平台调平系统由工作平台及机械支撑传动系统
和平台测量控制系统组成。机械支撑传动系统在测 量控制系统的监测和控制下完成平台的支撑调整运 动及锁定工作。
平台机械支撑传动系统主要由支腿、蜗轮蜗杆 减 速 装 置 、伺 服 电 机 、接 近 开 关 、高 精 度 位 移 传 感 器 和荷重传感器等组成。支撑系统布置如图 １ 所示。
［%］＝１００＞%
支腿， 在平台上该基准支腿附近加工一基准平面， 保
满足强度要求。
证该基准平面和安装平面的平行度。基准平面上安 ４．３．２ 刚度计算
装 Ｘ、Ｙ 方向倾角传感器， 测量平台倾角， 并把倾角 信号传递给测量控制系统， 调整平台水平。
丝杠的轴向刚度 Ｋ"＝４ ６７９ Ｎ／μｍ 系 统 要 求 每 条 支 腿 轴 向 刚 度 不 小 于 １ ３６４
Ｔ＝Ｔ１＋Ｔ２＝８８２．８３ Ｎ·ｍ 滚动螺旋副效率
器同步显示支腿伸缩位移， 并把位移信号反馈到控 制系统。
（ ３） 为使平台 ４ 条腿能均匀受力， 并能显示每 条腿的受力情况， 在每一支撑下端有负荷传感器（ 贴
η１＝ｔａｎλ／ｔａｎ（ λ＋ρ′） ＝９６．２９％
圆弧齿蜗轮蜗杆传动效率 η２＝７０％
计
空载性能 合面不得漏油。
面未漏油
算
噪声
≤８５ ｄＢ（ Ａ）
８３．２ ｄＢ（ Ａ）
传动效率
≥９２％
≥９２％
热功率
转矩按 ２０％Ｍｊ 逐级加载试验， 直到润滑油温度达到允许的最高温度为止。在规定 转速和转矩下运转， 输入齿轮的循环次数≥３×１０６。不得出现异常情况。
无异常情况
静扭强度系数
Ｋ１≥３
疲劳寿命
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工程机械
设 计 １ 基本参数及主要技术指标
计
支腿数量（ 条）
算
支腿间距（ ｍｍ）
各腿承载能力（ ｔ）
调平精度（ ＂）
稳定精度（ ＂）
支腿有效行程（ ｍｍ）
调平时间（ ｍｉｎ）
４ ４ ５００×２ ２００
１５ ±３０ ±５ ４５０ ≤５
长度系数
μＬ＝０．７
丝杆的最大工作长度 Ｌω＝５００ ｍｍ
丝杆危险截面的惯性半径
杠副， 额定动载荷 ３０４ ｋＮ， 额定静载荷 １ ３０６ ｋＮ。 ４．２ 驱动速度及转矩计算 ４．２．１ 驱动速度
丝 杠 额 定 转 速 （ 伺 服 电 机 额 定 转 速 ｎｄ ＝１ ７００ ｒ／ｍｉｎ， 滚珠丝杠导程 Ｐｎ＝３２ ｍｍ）
的优势。 平台机械调平系统由平台支腿传动系统和平台
支撑控制系统组成。在工作状态时， 控制系统控制电 机驱动支腿伸缩， 完成平台自动调平； 在调平过程中 通过荷重传感器实现支腿受力合理分配； 调平结束 后， 由机械锁定支腿； 运输状态时， 收起支腿， 使平台 及其上的设备放置于车上， 并对平台采取相应的固 定限位措施。
４ 设计计算
Ｎ／μｍ， 满足刚度要求。 ４．３．３ 丝杆的稳定性
４．１ 滚珠丝杠的选型 平台重 ２０ ｔ， 仪器设备重 １５ ｔ， 负荷总重不超过
４０ ｔ， 由 ４ 条腿支撑。考虑负荷的不均匀性， 各腿承载 能力按照 １５ ｔ 设计， 丝杠选用 ＺＣＴ１６０３２－ ５ 滚珠丝
滚珠丝杠底径 ｄ２＝１４５ ｍｍ
蜗轮蜗杆传动比为 Ｚ２／Ｚ１＝５２／２， 蜗杆一端通过平 键与带一对正交锥齿轮传动的伺服电机相连， 锥齿 轮传动比为 ３∶１； 则总减速比为 ｉ＝７８， 电 机 竖 直 放 置， 电机带一制动器， 可保证平台调平后支撑的稳定 性， 蜗轮蜗杆传动结构见图 ３。 ２．３ 传感器布置
上限位接近开关装在平台上， 下限位接近开关 装在丝杠上端； 直线位移传感器上端固定在平台上， 另一端固定在中空的丝杠中； 荷重传感器装于丝杠
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摘 要： 介绍了一种车载平台机械调平系统， 利用其对车辆或平台进行精确调平， 比液压调平系统 具 有 更 明 显 的 优 势 。平 台 机 械 调 平 系 统 由 平 台 支 腿 传 动 系 统 和 平 台 支 撑 控 制 系 统 组 成 。在 工 作 状 态 时 ， 控制系统控制电机驱动支腿伸缩， 完成平台自动调平； 在调平过程中通过荷重传感器实现支腿受力合 理分配； 调平结束后， 由机械锁定支腿； 运输状态时， 收起支腿， 使平台及其上的设备放置于车上， 并对 平 台 采 取 相 应 的 固 定 限 位 措 施 。 平 台 机 械 调 平 系 统 通 过 伺 服 电 机 、传 动 系 统 可 实 现 对 平 台 的 精 确 调 平 ， 并 通 过 电 机 制 动 器 制 动（ 蜗 轮 蜗 杆 系 统 也 具 有 自 锁 特 性） ， 对 调 平 后 的 支 撑 系 统 进 行 长 期 锁 定 ； 支 腿 外 部的波纹管可实现丝杠的密封防尘； 支腿上部的导向滑块可防止丝杠自转； 支撑驱动系统内部安装的 位移传感器随时传递信息确定台面的高度； 荷重传感器为平衡各支腿的受力状态传输数据。试验结果 表明， 平台机械调平系统能够满足精密调平要求。
正交锥齿轮传动效率
η３＝８８％
圆柱蜗杆驱动转矩
片或埋入） ， 在调平过程中随时把负荷信号传递给控 制系统。
Ｔ０＝Ｔ／ｉη１η２η３＝１９．０８ Ｎ·ｍ ４．３ 支撑系统（滚珠螺旋丝杠）强度与刚度计算（ 设
（ ４） 为避免丝杠运行过程中超限， 在其运行的
计设定参数不再详述）
上、下极限位置装有限位接近开关， 使丝杠伸、缩超 ４．３．１ 强度计算
ｄ０ ＝０．１６ ｍ， 螺 旋 升 角 !＝３．６４°， 当 量 摩 擦 角 "′＝
计
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（ １） 支撑系统工作时， 控制信号驱动伺服电机， ０．１４°）
计
控制信号的大小决定电机的转速， 负载的大小决定
Ｔ１＝Ｆ（ ｄ０／２） ｔａｎ（ λ＋ρ′） ＝７９２．８３ Ｎ·ｍ
算
电机的转矩。伺服电机在不高于额定转矩的工况下，
按输出转矩 ３０ ０００ Ｎ·ｍ （ 为额定转距 １０ ０００ Ｎ·ｍ 的 ３ 倍） 加载， 搅拌罐转速 ８ ｒ／ｍｉｎ， 最低疲劳寿命应达到 １．０×１０５ 次。
Ｋ１≥４．５ １．２１７×１０５ 次
的生产提供了质量保证， 为实现产业化积累了宝贵 的经验。
［２］ 齿轮手册编委会．齿轮手册［Ｍ］． 北京： 器械工业出版 社， ２００１．
业比较发现， 沃尔沃装载机设计先进， 质量稳定， 性 能和售后服务方面表现出色， 目前我公司装载机正 在向沃尔沃品牌统一。
２ 使用与保养
２．１ 提高操作人员技术水平 降低设备维修费用， 首先要加强对机械设备使
用过程的系统管理。实践证明， 机械设备故障的发 生， 除因机件磨损老化之外， 操作者使用不当也是重 要原因之一。随着科学技术的不断发展和新技术、新 材料、新工艺在工程机械设备领域的广泛应用， 工程 机械的种类更加齐全， 结构更加复杂， 同时对机械设 备操作人员的要求也相应提高。操作人员对机械设 备性能和操作方法不了解、不熟悉， 往往是造成机械 事故的原因之一。因此， 降低维修费用要加强对操作 人员先进操作方法培训， 使他们掌握机械设备的结 构组成、工作原理和机械性能， 掌握操作技巧， 从而 对机械设备的故障形成快速诊断和维修能力。操作 人员良好的技术水平可在很大程度上提高机械设备 的利用率和完好率， 避免人为因素造成的机械设备 损 坏 、机 械 修 理 频 繁 以 及 机 械 维 修 费 用 加 大 。 同 时 ， 企业应采用对机械设备实行目标成本管理的方法， 建立奖惩机制， 奖优罚劣， 将操作者经济效益与机械 使用费用（ 如燃料电力费、维修费、保养费和工具费 等） 挂钩， 加强对操作人员的职业道德教育与培训， 提高操作者的整体素质， 以加强广大驾驶人员的责 任心， 调动他们的工作热情和积极性。 ２．２ 加强设备例行保养工作
１ 设备选型
设备的选型工作是影响设备使用成本的源头， 质量好、可靠性高、可维修性良好的设备， 既能保证 设备的使用效率， 又能延长设备的使用寿命， 减少设 备后期使用和维修费用。目前国内外市场生产工程 机械设备的厂商繁多， 同种类型的设备， 因生产厂家 的不同， 其生产技术、生产工艺以及生产中所使用的 材料都有很大差别。这些产品无论是技术性能还是 产品质量都有较大差异， 而这种差异往往造成设备 故障次数和维修费用的差异。因此， 合理选择设备 的型号非常重要。设备选型首先要考虑本单位的经 济实力， 以及所选设备的用途及作业环境， 合理选择 最合适的设备， 降低单位的成本消耗， 最大限度地发 挥设备的效能， 为本单位创造经济效益。另外， 一个 企业所用的同类设备型号应尽量统一， 以便于备件 的储备和互换， 同时有利于组织维修， 降低设备的维 修成本。例如装载机， 我公司以前曾使用沈矿古河、 川崎、小松、韩国现代等公司的产品， 后经过现场作
实现对平台的精确调平， 并通过电机制动器制动（ 蜗 轮蜗杆系统也具有自锁特性） ， 对调平后的支撑系统
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Ｓ ｐｅ ｃｉａ ｌ Ｔｏｐｉｃｓ
工程机械
第 ３８ 卷 ２００７ 年 １１ 月
专
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
题 综
降低工程机械使用成本的管理思路及措施
述
秦皇岛港务集团有限公司 姚国成
秦皇岛港务集团公司流动机械分公司拥有近四 百台工程机械， 负责集团公司的水平运输以及保障 各港务公司的生产维修用车。工程机械是公司的主 要生产设备， 设备种类多， 技术状况复杂。设备的维 修费用成为公司总成本的重要组成部分， 设备的设 计 选 型 、使 用 、维 修 保 养 及 其 管 理 过 程 等 各 个 环 节 ， 都对机械设备的维修费用产生着直接或间接的影 响。即使是同一型号的工程机械， 由于设计水平、制 造质量、使用环境以及使用维修单位的技术和管理 水平各不相同， 其维修费用也会有很大差别。因此， 从这些方面采取相应措施降低工程机械的维修费用 是提高企业经济效益的重要途径。