机械控制方式的中位操作机构设计探析

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摘要:

介绍了几种控制方式的中位操作机构，通过对比提出了一种机械控制的中位操作机构。提出了在中位操作机构中根据推位软轴远程控制多路阀的工作原理，利用CAD建立结构实体模型，分析了该机构的结构设计和特点。该机构设计合理，工作可靠，操作灵活，具有很强的实用性。为进一步在随车起重机中位操作机构上的推广提供理论和实际依据。

关键词:机械控制;中位操作机构;推拉软轴;设计

0前言

直臂式随车起重机的操作装置主要包括下位操作、高位操作和中位操作3种方式［1］。现有的这3种操作方式皆存在不足之处。下位操作方式的操作者在地面操作随车起重机，操作者由于受身高、货箱栏板高度、底盘高低等因素影响，视野不够宽阔，起吊货物不方便。高位操作方式的操作者必须处于随车起重机回转立柱上才能视野宽阔，但由于工作台太高操作者上下时不方便，尤其是恶劣天气时，安全性较差。现有的中位操作方式多结构复杂，制造成本高，多路阀的安装角度受限制，而且还存在油源二次污染等问题。有的随车起重机在实现了中位操作的同时不能进行下位的双边操作，起重机出现故障也不易进行维修。基于目前直臂式随车起重机的操作方式分析研究现状，本文通过对以往液压控制方式的中位操作机构进行研究分析，提出了一种新的机械控制中位操作机构，该结构简单、操作方便、安全性高、便于安装和维修，可以在随车起重机上进行推广应用。

1中位操作机构的控制方式

直臂式随车起重机的中位操作有多种形式［2］，目前常见的有液压控制方式中位操作机构和机械控制方式中位操作机构2种。液压控制方式中位操作机构主要由液压元器件组成，需

要两组多路阀，机械控制方式中位操作机构由纯机械机构控制多路阀组成，整个随车起重机只需1组多路阀。

1.1液压控制方式中位操作机构

大部分直臂式随车起重机的中位操作机构由液压动力元器件组成，由液压换向阀操控，通过普通液压换向阀的操控手柄或是电磁换向阀来实现对随车起重机的操作动作变换。在机架下设有多路阀和下部操作杆组件，机架上安装操作平台，操作平台设有液压控制装置［3］。液压控制装置包括液压油管、上部操作杆组件、多路阀、油门踏板等。液压控制中位操作方式有2种:

1)把多路阀组件设计在工作座椅下方，通过操作手柄利用连接机构对多路阀进行操作。

2)直接将多路阀组件安装在操作平台下方或侧面，直接由操作手柄对多路阀进行操作。液压操控的中位操作机构有以下优点:

1)所有功能指示标签均集中在操作平台上;

2)便于用户直观操作，安全性好，整体感强;液压操控的中位操作机构缺点:

1)各重要部件、管件外露、日晒雨淋，容易碰伤、锈蚀;

2)不方便进行维修

3)液压元件在维修时很容易造成二次污染，对整车品质造成影响;

4)整体成本较高。

1.2机械控制方式中位操作机构

1.2.1工作原理当进行中位操作时，要想实现随车起重机的各种动作，必须通过控制起重机的多路液压控制阀来实现，操作人员的位置处于起重机底座上方的操作平台上，而多路阀在起重机底座前，操作人员无法对多路阀进行控制，因此，可以利用推拉软轴［4］的自身特性和工作原理来实现对多路阀控制手柄的远程控制。机械控制的中位操作机构原理，通过手柄的上下移动实现对多路阀的控制，当手柄前后移动时会使推拉软轴自身的钢丝绳软轴上下移运，从而带动多路阀操控手柄上下移动或复位，实现操作人员通过推位软轴结构对多路液压控制阀的远程控制，油门的控制也由带复位功能的油门拉索进行远程控制。

1.2.2实体建模本文介绍的机械控制方式的中位操机构包括支撑座平台、操作杆组件和多路阀。支撑座平台安装在起重机底座横梁上，位于驾驶室和货箱之间，且处于起重机立柱侧面。支撑座平台上装有座椅、操作杆组件。操作杆组件由支架和多路阀控制器、远程油门拉索组成，利用操作手柄通过软轴来控制多路阀、远程油门，以实现起重机的各种动作。支架上装有照明设备，起重机底座与货箱之间设有便于操作人员上下的爬梯［5］。支撑座平台安装在起重机底座横梁上，位于驾驶室和货箱之间，且处于起重机立柱侧面。支撑座平台上装有座椅、操作杆组件。支撑座平台为可拆卸平台，与起重机底座横梁为可拆卸连接，支撑座平台的花纹踏板为Z字形折弯件，两侧向下折边。座椅为可拆卸座椅，座椅安装支架由钢管弯制成形。操作杆组件由支架安装在支撑座平台上，为可拆卸连接［5］。通过三维实体绘图软件SolidWorks完成了中位操作机构结构件的实体建模。

1.2.3操作杆组件结构设计操作杆组件由支架安装在支撑座平台上，为可拆卸连接。支架上安装有多路阀控制器、远程油门拉索、操作标示牌和照明灯开关。支架为焊接组件，多路阀控制器为推拉式软轴结构，由操作手柄推拉软轴控制多路阀以实现起重机的各种动作。同时多路阀的安装角度不受限制，能实现下位的双边操作。远程油门拉索为软轴拉索结构，由操作手柄通过软轴控制油门。操作盒内安装有多路阀控制器、远程油门拉索。照明灯支架焊接在操作杆组件支架上，照明灯可以360°旋转，由操作盒上的开关控制。爬梯与起重机底座横梁为可拆卸连接，爬梯为钢管弯制成形后焊接而成［5］。

1.2.4机械方式控制的中位操作机构机械控制方式中位操作机构具有结构简单、操作方便、便于维修拆卸、安全性好等优点。该机构没有复杂部件，控制多路阀的多路阀控制器和控制油门的远程油门拉索都是软轴结构，结构简单，成本低，满足中位操作的同时又不影响下位的双边操作。操作杆装在操作盒内，操作盒上有操作标示牌和照明灯开关，便于用户直观操作，整体感强［6］。操作杆组件和支撑座平台之间、座椅和支撑座平台之间以及爬梯和起重机底座横梁之间皆可以拆卸。当起重机出现故障时，便于进行维修。爬梯便于操作者上下支撑平台，座椅高度适中，人机界面好，视线开阔，安全性高，操作随车起重机灵活方便，随车起重机可昼夜作业。机械控制方式的中位操作机构的现场实际作业见图10，出厂试验和现场作业试验证明所设计中位操作机构结构合理，操作方便，便于拆卸，安全可靠。

2对比结果与分析

本文通过上述两种控制方式的中位操作机构的对比，设计出一种结构简单、操作方便、便于维修拆卸、安全性好的中位操作机构。详细介绍了一种机械控制方式的中位操作机构，从设计原理、结构分析到该机构的使用特点都做了详细说明。该结构制造成本低、操作方便、便于维修拆卸。而且多路阀的安装角度不受限制，能实现下位的双边操作。

3结论

介绍了一种机械控制方式的中位操作机构。通过对几种随车起重机中位操作控制方式的分析介绍，提出了一种制造成本低、操作方便、便于维修拆卸的中位操作机构，进行了现场作业试验，验证了该机构设计合理、工作可靠、操作灵活，具有很强的实用性。可以进一步在随车起重机上推广应用。

参考文献

［1］文豪．起重机械［M］．北京:机械工业出版社，2013.

［2］周永光.驻车制动操纵机构总成轻量化研究［D］．广州:广东工业大学，2014．

［3］李壮云.液压元件与系统［M］．北京:机械工业出版社，2005.

［4］邓加尊，马春文，潘子清.汽车换挡操纵机构分总成设计［J］．企业科技与发展，2014，13(7):26，27．

［5］聂帅强.直臂式随车起重机的中位操作装置:中国，201410288155.X［P］．2014．

［6］赵银贞．直臂式随车起重机与折臂式随车起重机的结构特点及市场前景［J］．起重运输机械，2008(11):28－30．

作者：聂帅强 王爱文 曹建红 李小宾 单位：长治清华机械厂