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复合型卡轨钳的优化设计

更新时间:2009-03-28

在建筑设备中,擦窗机衍生于起重机,但作为定制型产品,其形式相当多。

依据GB19154-2003 《擦窗机》中的要求,带行走装置的很多擦窗机带有卡轨钳。当设备停在轨道上驻车时,如无卡轨钳装置,由于外部的风力、轨道坡度的分力等使设备在轨道上移动,而带有制动器装置的设备可由传动链上制动抱合力阻止设备滚动,但这样有许多弊端:一是外界力通过整个传动链到达驱动源的制动器(制动器通常在电机轴上),所有的齿轮、中间轴等都在承受力,缩短了这些零件的寿命,同时这些传动件在整机设备中成本较高,增加了设备的维护成本;二是这种阻力仅是防止滚动摩擦,当外力大于由轮压所产生的滑动摩擦力时,设备仍会移动,即设备在轨道上的滑动。

按轨钳与钢轨的作用位置不同,夹轨钳可分为:轨底式、轨颚式、轨底轨颚组合式和轨侧式4种。轨底式是轨钳钩住钢轨底部;轨颚式是轨钳钩住轨头下颚处,但遇到接头鱼尾板时就无法使用;轨底轨颚组合式是同时配有轨底和轨颚式;轨侧式是用夹力夹住轨头两侧,它避免了轨底式和轨颚式的缺陷,在轨道各处均能使用。

转向原理:梯形转向机构可简化为一个等腰梯形,即图2所示的梯形ABCD。在牵引力的作用下,支臂绕支臂座的O点转动,同时带动左右两拉杆端的B、D、E、F 4点产生位移,最终通过转臂轴使两车轮分别绕A、C 2点转动,从而实现架车的转向。架车在满载状态下进行人力牵引时,操作费力不易实现;机动牵引时,过小转弯半径易使梯形转向发生拉杆损坏。

在擦窗机上轨侧式卡轨钳使用较广,设计时卡轨钳作为一次防护是非常必要的,外部载荷对设备的作用力与卡轨钳上的反作用力平衡,设备可稳定在所要求的位置上,满足工作需求。

为了更好地分析DG-SHGR路由的性能,选择MMSPEED[5]和QAGOR[6]路由作为参照,并分析它们的数据包传递率和平衡指标BI(Balance Index)[13]的性能。其中数据包传递率是指基站所接收的数据包数与源节点所发送的数据数比值。而BI反映了传感节点间的流量负载的平衡性,其定义如式(10)所示:

由垂直力的弯矩所产生的最大正应力

1 现有状态

1.1 现有设计

  

图1 现有卡轨钳示意图

σ2——弯矩所产生的最大正应力。

式中 F2——垂直力方向上的力;

1.2 存在问题

图2中,各力作用方式及固定形式,力的方式都是悬臂结构。

  

图2 现行卡轨钳受力图

由水平力的弯矩所产生的最大正应力

 

式中 F1——水平方向上的摩擦力;

[(21.6-8.8)×0.65+(0.731-0.26)×317.5] ×270×12=51.15(万元)

H——水平作用力距离支撑点的高度距离;

W1——水平方向上的抗弯截面系数;

L——垂直作用力距离支撑点的水平距离;

2014年8月18日,中央全面深化改革领导小组第四次会议审议通过了《关于推动传统媒体和新兴媒体融合发展的指导意见》明确指出,要遵循新闻传播规律和新兴媒体发展规律。要将技术建设和内容建设摆在同等重要的位置。

根据功能和安全需求,对比现有的卡轨钳结构,设计出一款新型卡轨钳装置。

K为蒙特卡罗次数,取K=200,D为波达方向数,本次试验设定D=13,RMSE随信噪比的变化曲线和RMSE随快拍数的变化曲线如图8所示.

 

当拧紧调节手柄时,上部的轴销起导向作用,2块小槽钢向中间靠拢,最终槽钢的下部卡口卡在轨道翼板上,从而使整个设备固定在轨道上。当松开调节手柄时,同样上部的轴销起导向作用,2块小槽钢向外张开,当2块小槽钢的间距大于轨道翼板宽时,可以把下部围绕轴销翻转,使槽钢搁置在上面的架子里,避免设备行走时卡口卡在轨道上造成事故。

“哦哦,小廖啊!”她笑着站了起来——她已经和我记忆中的模样不太一样了,皱纹更多了,个头也没我想的那么高了,“当年的豆芽菜小瘪瘪小小廖,现在长成帅小伙子小廖了。”

σ1——弯矩所产生的最大正应力。

综上所述可以看出,现有的卡轨钳形式要在满足许用应力条件下,外形尺寸变大,结构繁琐,加工复杂,同时作为真正永久性的轨道,在这种使用条件下,寿命也将会大大缩短。

W2——垂直方向上的抗弯截面系数;

图1 为现行典型的卡轨钳装置。在图1中,卡轨钳通过一悬臂结构固定在车轮侧面,悬臂结构承受向上拉力。悬出臂端为一空心轴,中间穿过一轴销,轴销两端各挂一槽钢,槽钢通过上部的孔与轴销连结,而其下部的孔上穿过一调节手柄,此调节手柄又把两槽钢连接到一起,可以调节两槽钢间的距离。槽钢的下部都开有一槽口,目的是卡住轨道上翼板。

在以上2个公式中,为满足许用应力要求,抗弯截面系数W1和W2都需要计算设计成合适形式,依据其通常的距离,其截面相对来说都不会小。

图2中,设计上有了工字钢卡口,形式上是为了满足卡住型钢翼板,以形成更好的固定作用,但实际这个卡口和翼板边缘是无法形成吻合形状,从而导致2个部件的接触成为点接触,理想状态的面接触在实际应用中都是点接触,依据卡轨钳的计算公式,正压力和接触面积都是其所能提供的固定力的形成因素,在要满足外界平衡力的条件下,正压力不变,而接触面积变小,其局部压强变大,造成局部被压损变形,这样一来造成运行的不利因素—表面不平;二来轨道多用镀锌来保护表面,这种损伤破坏了镀锌层,造成表层易锈。由于卡轨钳可作用到轨道任何位置,因而随着作业的进行,轨道表面的损伤点也越来越多,轨道的锈蚀也会变得非常厉害。

自主神经功能与人的机体状态有着千丝万缕的关联,DC值作为反映迷走神经功能的指标,也不可避免地会受到影响。本研究分析比较了窦性心动过缓患者与健康人群DC值的差异,结果显示窦缓组DC值、AC绝对值、HRV指标均明显高于对照组,提示窦性心动过缓患者迷走神经张力较大。既往研究也表明迷走神经张力增大为窦性心动过缓发生的主要因素[15],与本研究结果相似。方冬平等[16]对10例年轻窦性心动过缓患者成功施行心脏结周神经电位消融治疗,随访2~12个月,8例症状消失,且无并发症,证实此类患者窦性心动过缓的发生是由迷走神经张力的病理性增大引起的。

2 新方案

2.1 新设计

在卡轨钳设计中,正压力、接触面积、力的利用率都是要考虑的因素。

如图3所示,卡轨钳装置是固定在导向轮装置的结构上,整体是稳定的简支结构。压轨板5上端挂在导向杆2上,可沿着导向杆自由移动,压轨板5下端与调节手柄3端部固定在一起,调节手柄通过螺纹与结构连接,当旋转调节手柄时,压轨板5也将随着其一同前进或后退。

当车体行走时,压轨板5与轨道翼板边缘保持有间隙,其值大于导向轮与轨道翼板边缘的间隙值,这样当车体有些跑偏时,导向轮先与轨道翼板接触,形成滚动摩擦,实现导向功能,不会产生压轨板与轨道翼板边缘间的接触,造成滑动摩擦,影响行走。当车体停止,需要驻车而运行其它功能时,旋转调节手柄,带动压轨板5移动,直至一侧其顶住轨道翼板,而另一侧导向轮与轨道翼板顶住,这样结构件上将有2个零件顶着轨道,形成抱轨方式,且相对运动为滑动摩擦,能产生较大摩擦阻力,从而实现卡轨的功能。这个车轮箱体上的卡轨钳装置,实现了车体的基本驻车功能,而通常行走的2个主动车轮箱体上都会配有卡轨钳装置,形成4个接触部位,基于3点成面的基理,这4处位置将构成整个车体的稳定驻车状态,甚至可以从动车轮箱带卡轨钳装置,从而分散外界力,有利于各处的受力状态,但是其也将增加操作环节。

  

图3 新卡轨钳示意图

2.2 优点

对比2种设计可看出,现有设计中,为了保证槽钢上的卡口能卡到轨道上翼板边缘上,轴销和调节手柄的穿孔位置都做成了腰形孔,便于调整上下位置。因此调节手柄距离轨道上翼板必须有一定高度,避免干涉,而其上部的轴销位置则将增高,造成同样翼板边缘上的摩擦阻力在2种设计结构上所形成的弯矩差别较大,其高度相差倍数等于其弯矩相差倍数,因此现有设计上的结构需放大。同时通过2种设计图比较受力分析可知,调节手柄在接触处上所形成的夹持力也与其间距有关,当调节手柄距离接触处越近,产生相同接触正压力时,调节手柄上的力所需越小,所以新设计上的调节手柄型号也可缩小。

如果车体受到向上的力(由倾覆力矩产生),则在现行设计中首先由卡轨钳承受,卡轨钳的卡扣紧紧卡在轨道上翼板上,因而其悬臂结构要考虑能承受此弯矩。而新设计方式,压轨板是正相压在轨道翼板上的,不用考虑承受较大向上力,当有大的向上力出现时,压板可向上滑动,从而让对应承受拉力的反滚轮起作用,这样外形都可减小。现有设计的悬臂结构还是个单面连结形式,而新设计是两个面的连结形式,非常有利于承受2个卡口上不均衡拉力的状态,这种2个不均衡拉力在现有设计的悬臂结构上产生扭矩,进而产生剪切力,这些都将会要求现有设计的悬臂结构变大。

现行设计为避免运行过程中卡口与上翼板卡滞,必须把2槽钢翻上去,这样调节手柄也得把2槽钢的间距松到比轨宽大,这样操作时间变长,工作效率低于新设计。

新设计的压轨板与轨道上翼板之间是种面接触形式,同样的压力下,压强远小于现有设计的点接触值,因此压轨板和轨道的面受力良好,既不会变形,也不会破坏表面镀锌层,轨道的寿命也相应较长。

目前国内已有文章也谈及东非某国抗震设防烈度的取值方法[2],本文试图以其他地区几个海外项目为例,浅析海外岩土工程勘察工作中抗震设防烈度的采取方法,供从业者参考。

综上所述,通过受力状态分析,新设计好于现有设计,其结构尺寸都可变小,节省了制造成本;而在良好受力状态下,设备的使用寿命也提高,这一点非常重要,一栋楼的寿命通常是70年,运行设备可能20年需要更换,虽然是个麻烦工程,但还是可操作的。而与建筑连接在一起的轨道是非常难更换的,所以在提供擦窗机整套设备时,各方都期望轨道及其连接件与大楼寿命同长,实现这个愿望,不仅在初期的质量达到要求,还有后期使用过程中,轨道处于一种良好状态,这点上,新设计体现着其明显优势。

3 结束语

卡轨钳装置运用在擦窗机上不是非常普遍,不少工程技术人员没有此意识,而很多见过该装置的工程技术人员也只是照搬原来版本的设计,不知其所以然。作为技术工程人员需要从装置的功能出发,以终为始,分析原有设计的优缺点,优化其结构,创造设计出更佳的形式。

[参考文献]

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[2]GB/T3811-2008. 起重机设计规范[S].

[3]GB19155-2003. 高处作业吊篮[S].

[4] 成大先. 机械设计手册[M]. 北京:化学工业出版社,2015.

[5] 张质文. 起重机设计手册[M]. 北京:中国铁道出版社,2013.

[6] 陈昌亚. 轨道式塔机使用中应注意的两个问题[J]. 建筑机械化,1988,6:37-38.

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[8] 高文成. 一种新型卡轨车用轨道制动器[J]. 煤矿自动化,1996,4:36-39.

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[10] 车学谨(日本专利 昭55-45474). 起重机夹轨钳装置[J]. 起重运输机械,1982,11:63-64.

[11] 张文贵(苏B.A.BЬICКУБ). 起重机的锚固装置[J]. 起重运输机械,1982,6(40).

[12] 吕正锐,张微宏. 改进型手动夹轨器设计[J]. 起重运输机械,2010,8:74-75.

[13] 利歌,胡水根. 简易手动夹轨器夹钳设计要点[J]. 建筑机械,2002,2:39-40.

[14] 付正江,罗蓉,等. 液压自动夹轨器[J]. 港口装卸,2004,2:38-40.

[15] 李斌贵,李道霖,等. 液压自动夹轨器的PLC控制[J]. 港口装卸,2006,6:26-27.

 
隋文科
《建筑机械》 2018年第05期
《建筑机械》2018年第05期文献

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