以染厂圆筒车翻转机构设计浅谈维修

以染厂圆筒车翻转机构设计浅谈维修

陈娟

福建省莆田市 351144

摘要：对于生产型的企业，设备的正常运行对企业的生产具有重要的影响。现代科技的发展使得企业生产设备技术含量越来越高，因此在维修和管理上难度越来越大，这对维修技术和管理水平提出了更高的要求。因此如何减少设备故障，减少维修时间，提高维修效率，对企业的发展具有关键作用，本文以染厂企业中圆筒车翻转困难为例，设计了一款翻转机器，可实现自动控制，操作简单，大大提高了维修效率，降低劳动强度，减小生产成本。

关键词：维修时间、翻转机、设计、电液推杆

在进行生产设备的维修管理工作中，由于设备维修的质量会对生产装备长期有效的运行产生巨大的影响，为了确保设备运行参数始终稳定在可靠数据下进行，就要提高加强对设备的管理以及对提高维修的效率。然而，目前设备维修管理中存在的不足主要有以下几点：

1. 现阶段很多企业和个人在设备维修管理的认知上还存在客观性、局限性，出现在制定制度上出现片面性，在工具的使用上存在局限性，导致无法全面和合理的安排设备维修管理的工作，整体意识欠缺。

2)设备维修管理工作没有和企业的经济效益有机的结合，没有对设备维修管理可能为企业带来的经济效益进行长远分析和整体预估，而导致在购置设备时存在盲目性，最后给企业带来 了很大的经济风险。

3)很多企业只是单一的重视维修设备而不是改造设备，这种片面追求低成本、追高产，不惜设备寿命采取了超负荷的使用，敷衍保养的行为，让设备带病工作，那就相当于将停台或者报废的结果更拉近了一步 。

4)设备的维修管理除了需要对设备进行维修、维护外还需要检验、检测，这就是说企业需要提高自身的 设备检测和故障诊断技术。很多企业的检测标准不是缺失就是执行程度差 ，走形式靠敷衍。

5)企业负责设备管理与维修的人员技术水平不高，缺乏管理型人才和技术型人才，也缺乏对相关作业人员的技术培训和人才培养，维修工具落后，维修效率低。

以染整厂圆筒车为例，圆筒车是必备的周转设备，但是由于长期运载重物导致车轮及轴承容易磨损，经常需要维修。由于圆筒车重量较大，普通方式的翻转需要3个人一起操作，操作时间一般要3-5分钟，翻转费时费力，效率低下。故设计一款简易的翻转机构，提高了维修效率，降低劳动强度，减小生产成本。

设计要求：

1. 圆筒布车的总重量约244kg，翻转机工作时翻转载荷不小于2500N。翻转角度：不小于70度。翻转后圆筒布车底盘高度适宜进行维修操作。翻转时间：8-15S内完成圆筒布车的翻转。翻转机适用于脚轮直径230mm-260mm的圆筒布车。其他要求：安装简单，操作安全简便。

设计方案及工作原理

圆筒车是直径1600mm，高度1200mm，上面是用φ42钢管卷成外径1600mm

图1圆筒布车翻转机结构

翻转机由底座、翻转架和电液推杆等组成，如图1所示。翻转架通过转轴与底座上的轴承联接，电液推杆的支座用螺栓紧固在底座上，通过卸扣将待维修的圆筒布车吊挂在翻转架子上，由于圆筒车布脚轮直径大小不同导致布车高度不一致，卸扣的机械连接方式可以适应不同高度的圆筒布车。

由图可知，圆筒布车的重力G1=2500N，质心到转轴力臂长度R1=850mm，初始状态下，电液推杆的推力F1方向近似水平，作用力臂长度R2≈310mm，根据力矩平衡公式

∑M=0，即F1xR2-G1xR1=0，计算得初始状态下电液推杆的推力F1=6850N。因此，应选型额定推力为8000N的电液推杆，预留14%的推力余量。

根据结构设计，翻转机可将圆筒布车最大翻至75度，可满足设计要求，根据结构图1，计算推杆行程 L=L2-L1≈380mm，因此，选型额定行程未400mm的电液推杆。另外根据图3也可得到，翻转后圆筒布车底盘中心距地高度H0≈1300mm，这个高度下，维修人员站立操作比较方便。翻转工作时，电液推杆推动翻转架，翻转架带动圆筒布车绕转轴转动，达到翻转角度后，电液推杆停止工作并自锁，操作人员可以进行圆筒布车底盘的维修工作。圆筒布车维修结束后，电液推杆方向拉回，将圆筒布车重新下降翻转到水平位置，电液推杆停止工作，打开卸扣后，圆筒布车可以推走，翻转机完成翻转工作。

电液推杆是一种集机、电、液一体化的柔性传动机构，通过电动机正反转驱动双向液压泵正方输出压力油，经液压控制阀送至油缸，实现活塞的往复运动。

电控柜面板设电源指示和电机正反转指示，电控柜通过电缆与开关控制盒连接，开关控制盒上设电机正反转点动控制开关和急停开关。进行翻转操作时，操作人员远离翻转机，点动操作和急停开关随时可停止电机工作，保证操作安全。

设计计算

根据设计方案，考虑圆筒布车、电液推杆的尺寸，用UG软件进行三维结构设计，确定各结构件尺寸。并对结构受力情况进行分析计算，用于外购件选型、校核结构强度等。经分析，翻转机在初始状态即翻转角度为0度时，结构受力最大，电液推杆所需的推力最大，以下针对该工况进行设计计算。翻转开始后，圆筒布车作低速圆周运动，法向加速度很小，计算过程中忽略构件的圆周运动。

电液推杆速度

基于安全方面的考虑，翻转机翻转速度不应过快，根据设计要求初步确定翻转时间为t=11S。由于电液推杆的工作行程L=380mm，可计算电液推杆的速度V=L/t=380/11=34.5mm/s，取整数后V=35mm/s因此，选型额定速度为35mm/s的电液推杆。

轴承强度校核

根据图4，翻转架和圆筒布车作低速匀速运动，由力平衡公式∑Fx=0,∑Fy=0,可计算得翻转架转轴处的支座反力未N1=7310N，所选用的带座轴承UCP208的额定静载C0=18.2KN，安全系数K=2.49，满足强度要求。

使用上述机构只需要1人操作，翻转的时间只需要10S左右，大大的减少了维修时间，提高了维修效率，原本1天维修10部，现可1天维修20部，降低了人工成本，提高了圆筒车的利用率。

结论

提高维修效率是提高企业设备维修质量的前提，也是维修管理工作顺利开展的保证。这就需要维修人员能集思广益，多思考，多动脑，需要提高维修人员的素质、制定培训计划，同时完善设备维修管理人员绩效制度。为了使这些人员进行高效率、高质量的工作，这就需要将人员组织起来，建立有效的设备管理组织机构。

参考文献

1. 王振江 生产设备维修管理对企业质量提高的影响.科学家，2017（16）0117-02

2. 李俊良 浅谈机电设备维修管理模式与发展趋势.电力技术 2017

3. 成大先 机械设计手册（第五版）