居宵宵++陸洪光++劉憶++耿廣躍

摘 要：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種自動化挖掘機(jī)械層出不窮，但挖掘機(jī)的安全性能發(fā)展跟不上自動化發(fā)展的腳步，故需要提升安全性能。本次主要是通過對挖掘機(jī)內(nèi)部扶手箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，加強(qiáng)對挖掘機(jī)扶手箱控制導(dǎo)桿功效的利用以及各個元件的協(xié)調(diào)使用來實現(xiàn)目的。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)扶手箱；控制導(dǎo)桿；重量傳感器；蜂鳴器；安全

中圖分類號：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）14-0047-01

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)的挑戰(zhàn)逐步加強(qiáng)。制造業(yè)發(fā)展的太快，關(guān)于使用安全的加強(qiáng)跟不上制造業(yè)發(fā)展的步伐，再者重效率輕安全的制造廠家越來越多，不少制造商為了產(chǎn)量，完全忽略了對安全的考慮，所以加強(qiáng)安全方面的設(shè)計迫在眉睫。

2 產(chǎn)品設(shè)計的目的

發(fā)生事故的原因主要包括以下幾個方面：停車未穩(wěn)定的時候就開始工作，造成挖掘機(jī)側(cè)翻等一系列因為駕駛不恰當(dāng)產(chǎn)生的事故；未經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)駕駛；停車后，駕駛員離開座位時觸動手柄發(fā)生的事故；離開駕駛室時，沒能拉下控制導(dǎo)桿引起的安全事故等。故關(guān)于挖掘機(jī)本身所帶的弊端應(yīng)該及時解決，改善挖掘機(jī)內(nèi)部的構(gòu)件必不可少。

3 扶手箱的構(gòu)成

扶手箱是一種放在座椅旁邊的配件。扶手箱主要包括上箱體和下箱體，車上的點(diǎn)火開關(guān)、控創(chuàng)開關(guān)、娛樂系統(tǒng)、空調(diào)面板都裝在扶手箱上，操縱挖機(jī)回轉(zhuǎn)、挖掘，裝卸的先導(dǎo)手柄也裝在扶手箱的上方，同時在扶手箱的側(cè)底方還有一個控制導(dǎo)桿。

4 扶手箱的設(shè)計

首先，在挖掘機(jī)的坐墊下安裝一個重量傳感器，利用人體本身的重力和重量傳感器的壓電效應(yīng)，將人體的重量轉(zhuǎn)化為電信號。還要考慮加個儲能設(shè)備，把傳感器產(chǎn)生的電信號儲備起來充當(dāng)一個臨時電源，當(dāng)人離開時，相當(dāng)于電源斷電，此時儲能原件相當(dāng)于電源開始工作，但一般接入的電源的電壓不穩(wěn)定，故需要進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓環(huán)節(jié)將電壓變成所需要的形式，然后借助于無線發(fā)射模塊來改變電信號的電平。電信號經(jīng)過無線發(fā)射模塊來將高電平改為低電平接到蜂鳴器的接收端，此時蜂鳴器就會發(fā)出聲音。在這里把控制導(dǎo)桿等同成一個電源開關(guān)，當(dāng)控制導(dǎo)桿拉下去時電路是接通的；當(dāng)控制導(dǎo)桿拉上去的時電路是斷開的，蜂鳴器停止工作。

5 系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)建

5.1 重量傳感器

5.1.1 重量傳感器的選擇

重量傳感器的選擇首先要考慮的是實際使用環(huán)境，由于人的重量不是特別大，不需要選擇較大量程的傳感器；在準(zhǔn)確度方面的選擇，利用重量傳感器的壓電效應(yīng)來獲取電信號，只要獲取的電信號即可，故對于準(zhǔn)確度要求不高。結(jié)合以上條件選擇Brosa兩頭用螺栓連接的重量傳感器，內(nèi)選應(yīng)變片為電阻式金屬應(yīng)變片，該類型的重量傳感器可承受軸向力，且安裝簡單可適用于不同的安裝結(jié)構(gòu)。

5.1.2 重量傳感器的工作原理

重量傳感器是一種將重量信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕妮敵鲅b置。將應(yīng)變片接在彈性體上形成一個惠斯登電橋，當(dāng)傳感器受到外力的作用下，電阻絲就會隨著彈性體的變形而變形，其電阻值也會發(fā)生變化，即傳感器就會工作；當(dāng)存在負(fù)荷時，彈性元件受到載荷，應(yīng)變片隨之產(chǎn)生與載荷成比例的應(yīng)變，輸出與重量成比例的電信號，放大器中的放大電路將信號放大，進(jìn)而形成輸出電壓。

5.2 蜂鳴器

5.2.1 蜂鳴器的選擇

蜂鳴器可分為兩類：有源蜂鳴器和無源蜂鳴器。

有源蜂鳴器內(nèi)部帶有振蕩電路，只要有電源的接入就可發(fā)出聲音，且發(fā)出聲音的頻率固定；無源蜂鳴器內(nèi)部沒有震蕩源，直接接入電流是無法發(fā)出聲音的，需要外部用方波驅(qū)動才會發(fā)出聲響。

5.2.2 蜂鳴器的原理

無源電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線圈、電磁鐵，振動膜片和外殼等組成。當(dāng)接入電源時，振蕩器產(chǎn)生的電流通過電磁線圈，在電磁線圈周圍會產(chǎn)生磁場，是電磁鐵和電磁線圈相互作用從而使振動膜振動，實現(xiàn)周期發(fā)聲的目的。

5.3 控制導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

5.3.1 導(dǎo)桿的選擇

導(dǎo)桿的選擇類型有很多，有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，擺動滑桿機(jī)構(gòu)，移動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。挖掘機(jī)扶手箱控制導(dǎo)桿的使用在于利用導(dǎo)桿的作用來實現(xiàn)挖掘機(jī)扶手箱內(nèi)部操作手柄的鎖死狀態(tài)，鎖死機(jī)構(gòu)是利用其內(nèi)部銷在不同位置的鏈接來實現(xiàn)的。鑒于所需的轉(zhuǎn)動角度并不太大，對于轉(zhuǎn)動精度的要求也不是太高，故選用轉(zhuǎn)動導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。

5.3.2 導(dǎo)桿的工作過程

人體將力矩傳給傳動力臂，同時滑塊受到力矩的作用會發(fā)生相對的滑動，當(dāng)受到力矩的作用時鎖死機(jī)構(gòu)就可實現(xiàn)自動鎖死；在滑塊上裝上滑動開關(guān)，充當(dāng)整個電路的開關(guān)作用。在導(dǎo)桿處于落下狀態(tài)時，電路因為二極管的單向?qū)щ娮饔貌]有接通而開關(guān)處于接通的狀態(tài)，滑塊與銷之間的連接不緊密，操縱導(dǎo)桿可自由移動；在人體離開座椅時，電路中的儲電裝置充當(dāng)電源放電，電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)生，這是拉上控制導(dǎo)桿，實現(xiàn)鎖死和斷電的意圖。

6 結(jié)語

總體看來扶手箱的安全設(shè)計是一項復(fù)雜的而又細(xì)致的工作，因為扶手箱是挖掘機(jī)中的重要部分，所以設(shè)計時要充分考慮到所有細(xì)節(jié)，還需要考慮到駕駛員在使用時的舒適度程度，同時還要扶手箱與駕駛室的協(xié)調(diào)性；最重要的是扶手箱承擔(dān)了挖掘機(jī)的大部分功能，故在利用扶手箱中的控制導(dǎo)桿來實現(xiàn)對安全性能要求提高的過程中要仔細(xì)考慮各個方面的協(xié)調(diào)作用，選用性能參數(shù)較好、使用壽命較長的元器件，在日后的維修、保養(yǎng)中較為方便裝拆。