2 原理及主要技术细节
此钢丝绳自动托盘系统由两大部分构成,即旋转托盘和刹车系统。其主要设计难点为卷盘强度和制造成本的平衡,易维护制造,易操作性的设计以及刹车系统自动化设计。
2.1 旋转托盘
顾名思义,此部分原理为在原固定底座上增加一个可以自由转动的托盘,当钢丝绳拉出时,可以通过托盘的自由转动来消除钢丝绳缠绕的残余应力。同时,为了节约成本,我们在设计时采用了大量成熟的技术和工业产品,并辅以小细节的创新来大幅提高其使用和维护的方便性,其主要技术细节有:以使用公司的现有材料为原则,通过反复计算校核,确定了下底座采用250mm 工字钢,上托盘采用180mm 槽钢,从而焊接成型的总体方案,并在关键部位加焊加强筋来保证使用强度,这样就在制造成本和设计强度上取得了比较理想的平衡。
考虑到实际使用时,转轴不可避免地会承受偏心力矩和翻转力矩,所以我们采用两个圆锥滚子轴承对装的形式来改善其受力情况,从而提高运行稳定性。
为保护高成本,难加工的底座结构,在轴承与底座腔体中间增设一个材料强度介于两者之间的隔套作为易损件。
以易维护为目标,把底座设计成通腔的形式,并在易损件上设置维修槽、顶升阶梯等,以方便更换易损件。
上托盘边上增设带螺纹孔的简易调节板,通过调节螺栓来对钢丝绳卷筒进行对中和固定。
2.2 刹车系统
刹车系统是该系统设计的重点,要求其既要简单耐用,又要实现自动化、无人化。在对整个更换工艺进行分析后,我们发现钢丝绳拉出后会由水平改为垂直,此时拉力会产生向上的分力,我们可以利用这个特点,即用钢丝绳自己的拉力驱动刹车,从而实现刹车的自动化。其主要的技术细节有:
在钢丝绳转弯处设置小滑轮作为取力机构,把钢丝绳拉力变为刹车打开力矩。
通过对最高工况计算可知,要实现1 米内刹住托盘,最恶劣情况下需要4000N 刹车力矩,这已经超过钢丝绳的许用弯折应力,所以我们在刹车片与取力机构间增设一个1:6 的杠杆,从而使刹车的打开力矩控制在700N 之内,这样既满足了许用弯折应力的要求,又降低了对刹车弹簧的要求。
在取力小滑轮与刹车杠杆之间增设柔性连接段,以实现在较大角度偏差的情况下仍可以可靠取力,这就大幅提高了托盘占位位置的容错率。
刹车弹簧采用弹簧与花篮螺丝串联的结构形式,既简单可靠,大幅降低了制造成本,又调节简便,可以在现场根据需要快速调节刹车力矩。
综上所述,该钢丝绳自动托盘的总体原理示意图如下: