混凝土泵車(chē)關(guān)鍵部件管路裝配工裝設(shè)計(jì)

朱奇，曹君，申軼穎，黃宇華

（湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,長(zhǎng)沙 410208）

0 引言

混凝土泵車(chē)施工時(shí)，連接臂架與底架的關(guān)鍵部件——轉(zhuǎn)臺(tái)及固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上的混凝土管路在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)下需繞回轉(zhuǎn)中心旋轉(zhuǎn)，如圖1所示。若混凝土管路中心與回轉(zhuǎn)中心不同心，則易導(dǎo)致轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路與底架混凝土管路被強(qiáng)行扭斷。特別對(duì)于長(zhǎng)臂架混凝土泵車(chē)，由于轉(zhuǎn)臺(tái)與臂架連接的上鉸點(diǎn)距離回轉(zhuǎn)中心較遠(yuǎn)，管路布置復(fù)雜，若混凝土管路中心與回轉(zhuǎn)中心同心度出現(xiàn)較大偏差，轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)管路更易被扭斷[1]，長(zhǎng)臂架混凝土泵車(chē)轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)及管路布置如圖2所示。因此，裝配時(shí)保證轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路中心與回轉(zhuǎn)中心同心對(duì)設(shè)備施工安全具有重要意義。

圖1 混凝土泵車(chē)管路布置圖

圖2 長(zhǎng)臂架混凝土泵車(chē)轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)及管路布置

1 轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路裝配現(xiàn)狀分析

目前，裝配時(shí)，為保證混凝土泵車(chē)轉(zhuǎn)臺(tái)管路與回轉(zhuǎn)中心同心，一般使用三點(diǎn)測(cè)量與簡(jiǎn)易焊接工裝。

1）采用傳統(tǒng)的三點(diǎn)測(cè)量定中心法（如圖3）。使用直尺和輔助工具在轉(zhuǎn)臺(tái)底板外圓上找3個(gè)不同位置分別作為圓心，以轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)半徑為半徑劃線(xiàn)，則3條劃線(xiàn)相交的地方即為管路中心。此方法理論上可行，但受測(cè)量誤差及裝配工人的技術(shù)水平影響，找到的管路安裝中心會(huì)存在偏差，且不同設(shè)備的裝配一致性很難保證。該方法需3人配合完成（2人配合使用輔助工具，1人聯(lián)接管卡與混凝土管路），每臺(tái)車(chē)的裝配耗時(shí)約40 min左右。

圖3 轉(zhuǎn)臺(tái)管路中心三點(diǎn)定位圖

2）使用簡(jiǎn)易焊接工裝（如圖4）。將焊接工裝固定在轉(zhuǎn)臺(tái)底板上，以轉(zhuǎn)臺(tái)底板外邊緣作為定位基準(zhǔn)。因工裝靠平面與轉(zhuǎn)臺(tái)底板外圓面接觸定位，而轉(zhuǎn)臺(tái)底板外圓面為非精加工面，所以混凝土管路的定位同心度也不高，且不同型號(hào)的混凝土泵車(chē)需要不同大小的工裝，通用性較差。該方法也需3人配合完成（1人扶住焊接工裝，1人托舉工裝，1人聯(lián)接管卡與混凝土管路），每臺(tái)車(chē)的裝配耗時(shí)約30 min左右。

圖4 轉(zhuǎn)臺(tái)管路裝配焊接工裝示意圖

上述兩種方法都難以嚴(yán)格保證轉(zhuǎn)臺(tái)管路中心與回轉(zhuǎn)中心的同心度，且工作效率不高。在長(zhǎng)臂架混凝土泵車(chē)的使用中，因轉(zhuǎn)臺(tái)管路中心定位不準(zhǔn)導(dǎo)致的設(shè)備故障問(wèn)題經(jīng)常出現(xiàn)。因此，為長(zhǎng)臂架混凝土泵車(chē)轉(zhuǎn)臺(tái)管路的裝配設(shè)計(jì)一套專(zhuān)門(mén)工裝，對(duì)保證轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路裝配質(zhì)量、提高工作效率和安全可靠性、降低勞動(dòng)強(qiáng)度有著積極的作用。

2 轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路裝配工裝設(shè)計(jì)思路

1）工裝定位精度較高，滿(mǎn)足要求；

2）工裝適用于不同型號(hào)的混凝土泵車(chē)，具有較好的通用性；

3）工裝操作簡(jiǎn)單、移動(dòng)方便、效率較高。

根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能分析，為滿(mǎn)足以上要求，轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路工裝可以由定位機(jī)構(gòu)和頂升機(jī)構(gòu)兩部分組成。定位機(jī)構(gòu)要求定位精度較高，制作方便。轉(zhuǎn)臺(tái)底板上的螺栓孔和下表面是機(jī)械加工得到的，因此可考慮作為工裝定位基準(zhǔn)使用；另外，轉(zhuǎn)臺(tái)為大型結(jié)構(gòu)件，回轉(zhuǎn)半徑較大（長(zhǎng)臂架轉(zhuǎn)臺(tái)底板半徑在1 m左右），為降低成本、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，定位機(jī)構(gòu)可使用焊接與機(jī)加相結(jié)合的方式制作。頂升機(jī)構(gòu)要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，在頂升過(guò)程中應(yīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自鎖。而滿(mǎn)足頂升運(yùn)動(dòng)可選的常用機(jī)構(gòu)有液壓傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、杠桿、千斤頂、齒輪/齒條等。液壓傳動(dòng)和杠桿需要較大的工作空間；液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)成本較高，還需動(dòng)力源；千斤頂行程較小，且速度較慢[2-3]。因此，頂升機(jī)構(gòu)可以選擇純機(jī)械式的齒輪、齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

3 轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路裝配工裝結(jié)構(gòu)組成及工作原理

3.1 工裝結(jié)構(gòu)組成

轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路裝配工裝由定位機(jī)構(gòu)和頂升機(jī)構(gòu)兩部分組成，通過(guò)螺栓連接，工裝模型如圖5所示。定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意如圖6所示，定位機(jī)構(gòu)以定位安裝板上的螺栓孔和上表面作為定位基準(zhǔn)，并與轉(zhuǎn)臺(tái)底板上的螺栓孔和下表面相配合。定位安裝板上根據(jù)不同型號(hào)混凝土泵車(chē)轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)半徑分布有多排螺栓孔，且螺栓孔的分布半徑與不同型號(hào)轉(zhuǎn)臺(tái)的回轉(zhuǎn)半徑匹配一致，這樣就可以保證工裝的通用性。頂升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意如圖7所示，頂升機(jī)構(gòu)底部自帶萬(wàn)向輪，可移動(dòng)，可鎖止；齒輪、齒條運(yùn)動(dòng)可根據(jù)需要升降定位機(jī)構(gòu)，棘輪機(jī)構(gòu)可阻止頂升機(jī)構(gòu)逆向滑落，棘輪機(jī)構(gòu)模型如圖8所示。

圖5 轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路裝配工裝模型

圖6 定位機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 頂升機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

圖8 頂升機(jī)構(gòu)棘輪機(jī)構(gòu)模型

3.2 工裝工作原理

轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路安裝時(shí)，先使用螺栓將定位機(jī)構(gòu)與頂升機(jī)構(gòu)聯(lián)接，然后搖動(dòng)手柄，借助齒輪齒條運(yùn)動(dòng)并配合棘輪機(jī)構(gòu)，向上頂升定位機(jī)構(gòu)。待頂升機(jī)構(gòu)上升到合適的高度，將定位機(jī)構(gòu)定位板上與回轉(zhuǎn)半徑匹配的螺栓孔與轉(zhuǎn)臺(tái)螺栓孔對(duì)準(zhǔn)，使用螺栓聯(lián)接固定，此時(shí)定位機(jī)構(gòu)中的管卡中心與轉(zhuǎn)臺(tái)底板中心（即回轉(zhuǎn)中心）重合。然后打開(kāi)管卡，固定混凝土管路，完成轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路的定位?；炷凉苈费b配工裝結(jié)構(gòu)示意如圖9所示。

圖9 工裝裝配結(jié)構(gòu)示意圖

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)混凝土泵車(chē)轉(zhuǎn)臺(tái)管路安裝時(shí)與回轉(zhuǎn)中心不同心的現(xiàn)象，分析了目前2種傳統(tǒng)管路裝配方法及存在的問(wèn)題。根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及安裝場(chǎng)地要求，設(shè)計(jì)了新的管路裝配工裝，介紹了工裝設(shè)計(jì)的總體思路、具體結(jié)構(gòu)組成及工作原理。使用新的工裝對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路進(jìn)行安裝時(shí)，裝配工人可以由原來(lái)的3人減少至1人，安裝時(shí)間也將控制在10 min以?xún)?nèi)。新的工裝不僅可以提高工作效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，而且也可以提升作業(yè)安全性，保證轉(zhuǎn)臺(tái)混凝土管路的裝配質(zhì)量，提高混凝土泵車(chē)的裝配工藝。工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，具有較好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和較好的推廣價(jià)值。