廣東省華立技師學院 吳勝元

一種運動設備對接裝置的初探

廣東省華立技師學院 吳勝元

為實現(xiàn)運動設備不停車完成物品裝卸功能，采用中轉(zhuǎn)車的運送形式，借助特此設計的對接裝置，實現(xiàn)快速平穩(wěn)對接，完成物品的中轉(zhuǎn)需要。從而達到高效、省時的運送目標。

運動設備 對接 裝置

物流、客運以及各種生產(chǎn)中，都有很多運送設備，有運動中的大型物體，要裝上或卸下一個小部件，小部分物件，如果要大的運動體完全停止才進行裝卸工作，則造成能量浪費，以及時間浪費。這種情況可以借助中轉(zhuǎn)工具，實現(xiàn)大運動體不停下來，而完成物品裝卸功能，使整個過程更加流暢。

設計原理為：大運動體（大車）保持不變的運動速度，沿著一定的軌跡（一般借助軌道）行進。小物件要實現(xiàn)移位到大車上時，先將小物體裝上一輛靜止狀態(tài)的中轉(zhuǎn)車（小車），中轉(zhuǎn)車啟動、加速，追上大車，并保持同速，這時借助對接裝置，大小車進行對接、固定，在相對靜止的狀態(tài)下，將小物件轉(zhuǎn)移到大車上，然后中轉(zhuǎn)車與大車對接脫離，中轉(zhuǎn)車調(diào)整速度到達指定位置。大車始終保持原來的運動狀態(tài)。小物件卸車過程也是相似，不同之處為中轉(zhuǎn)車與大車對接后，小物體從大車轉(zhuǎn)移至中轉(zhuǎn)車。轉(zhuǎn)移過程如圖1所示。

圖1 基本原理

一、中轉(zhuǎn)方式的優(yōu)點

1. 大車速度不受影響，始終保持快速行進，對整體而言不浪費時間；2. 大車無需頻繁停車及啟動，節(jié)約能量；3. 無需給大車一個整體化的裝卸平臺。

二、實現(xiàn)過程

1. 需克服的問題。前進方向一致，大小車速度不一致。速度應盡快達成一致，使中轉(zhuǎn)車的行程盡可能短，以節(jié)約成本。假設大車的速度是20米/秒，1分鐘就是走了1.2公里。中轉(zhuǎn)物的轉(zhuǎn)移時間假定為10秒。大車與小車的同速、對接時間應盡量縮短，希望在幾秒鐘內(nèi)能完成。

大小車對接需要解決的問題：一維運動（前進方向）方向上的差異，軌道高度誤差、軌道的平行度誤差，車輛的制造高度誤差、車身寬度誤差，減振彈簧的伸縮量不同。以及車身的振動。我們需要重點解決的一維方向的差異(其他差異基本保持不變且較小)，進行車速自動控制，使車速保持一致。

2. 設備與速度控制。采取聯(lián)網(wǎng)自動控制?？梢砸惑w化控制，總控制裝置在大車，小車裝接收器及執(zhí)行器?；虼笮≤嚜毩⒖刂?，大小車各自擁有自身的控制系統(tǒng)。

3. 對接裝置。要完全靠自動控制裝置來保證速度完全一致，理論上是可以做到的，但需要很多高精度的儀器及裝置，成本過高而不宜實現(xiàn)。因此需設計有效的對接實現(xiàn)裝置來進行大車與中轉(zhuǎn)車通道的對接。如果借助機械的、具有一定柔性的強制對接的裝置，可以較好的解決此問題。

（1）設計要點：如圖2。圖中B、C是中轉(zhuǎn)車與大車對接口，中轉(zhuǎn)物體的通過接口通道進入或移出，若B是移出口，則C是進入口。A是實現(xiàn)接口快速準確對接的執(zhí)行裝置，是整個系統(tǒng)的關鍵。A如圖3所示。

圖2 中轉(zhuǎn)車

圖3 對接裝置

（2）結構分析與動作過程：電磁鐵與雙桿液壓缸由4支彈簧懸掛安裝，彈簧的作用是起到柔性懸掛，允許電磁對接裝置可以在一定范圍內(nèi)自由活動。中轉(zhuǎn)車與大車位置基本接近時，電磁鐵得電，牢固地吸在大車基座上。此時電磁鐵在基座上的位置不一定是正中央（假設正中央的位置是中轉(zhuǎn)車與大車的對接位置），而是落在基座從左端至右端的水平中心線上任何位置。油缸兩頭的支撐，采用球鉸鏈，在與支座一端，球鉸鏈通過一段連桿與離合制動器相連。電磁鐵未通電時，離合制動器處于游離狀態(tài)，連桿可以自由轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自由位移，從而保證允許電磁對接裝置可以在一定范圍內(nèi)自由活動。電磁鐵通電，吸合之后，油缸的擺動與轉(zhuǎn)動動作完成，這時，離合制動器進行鎖止，連桿不能轉(zhuǎn)動，整體進行固定。這時，由位置檢測裝置測量兩車之間的錯位距離與錯位方向，同時啟動雙桿液壓缸，按減少錯位的方式進行推動，當位置對正后停止動作，并進行進入口與移出口鎖定。

（3）電磁鐵的設計。如上假設中轉(zhuǎn)物質(zhì)量為1000kg，中轉(zhuǎn)車質(zhì)量為2000kg，總質(zhì)量為m＝3000kg，假設加速度a〈0.5m/s2，電磁鐵與大車基座之間的摩擦系數(shù)f＝0.05，則電磁鐵吸力F＝ma/f＝3000×0.5÷0.05＝30000（N）鐵心及銜鐵橫截面為260平方厘米，總長度為60厘米。線圈電流2安。由公式F＝（107/8π）B02S0可得B0＝1.70T,查磁化曲線圖，鑄鋼，磁場強度為H＝9×103A/m。由公式IN＝∑（Hl）代入數(shù)據(jù)2N＝9×103×0.6，解得N＝2700匝。

三、安全措施要點及附加內(nèi)容

當大小車未能按既定要求完成動作時，首先應減速，再繼續(xù)進行相關操作；直到在有效距離內(nèi)仍未完成時，則應停車。對接裝置詳細設計制造時還應考慮如何緩沖撞擊，減少摩損，以及降低噪音；同時需考慮電磁干擾等問題。

[1] 許朝銓,《懸掛運輸設備與軌道設計手冊》,中國建筑工業(yè)出版社, 2003-05

[2] 能源部西北電力設計院,《電力工程電氣設計手冊》, 中國電力出版社, 2007-01

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