季汉琴

（南通四方冷链装备股份有限公司，江苏 南通 226371）

1 铝平板焊接装置同步提升机构

该装置用于两块铝平板的拼缝自动焊接。两块铝平板竖直放置在夹具中，焊缝位置为立焊，正反两面共有两条焊缝需要焊接。为了减少焊缝变形，两条焊缝需要同时焊接。为保证焊缝质量，两侧焊枪行走速度需稳定、一致。焊接行程较长，达到2 600 mm。该装置要求的同步运动属于速度同步形式，因此决定采用链传动同步提升机构来实现同步提升运动，其结构形式如图1所示。

铝平板2和铝平板4竖直装夹在夹具1中间，Ⅰ侧焊枪6安装在机架7上，机架与链条3连接；Ⅱ侧焊枪9安装在机架10上，机架与链条5连接；Ⅰ侧主动轴14上同轴装有过渡链轮13和主动链轮15；Ⅱ侧主动轴17上同轴装有过渡链轮18和主动链轮19；两侧主动轴由两个过渡链轮和链条16连接在一起；驱动减速电机12驱动Ⅰ侧主动轴14，由链条16同步驱动Ⅱ侧主动轴17；Ⅰ侧主动链轮15与从动链轮8通过链条3带动机架7上下运动，带动焊枪6上下运动；Ⅱ侧主动链轮19与从动链轮11通过链条5带动机架10上下运动，带动焊枪9上下运动，以此完成同步提升运动，该同步方式属于机械同步。

实际使用时该同步装置基本能达到设计要求，仅在换向时链条有抖动现象，由于预留焊接空行程较长，故对焊接质量没有影响。

图1 铝平板焊接装置同步提升机构

2 罐式集装箱刚性试验站同步提升机构

罐式集装箱刚性试验站用于给我公司罐箱车间生产的罐式集装箱做刚性试验，其结构完全按照英国船级社劳氏认证的试验要求设计的。在其中的一项堆码试验中要用到同步提升机构，堆码试验模拟罐式集装箱在堆场堆叠时的受力状况，检验罐式集装箱框架的刚度，试验的要求如下：

1）将罐箱注满水，罐箱自重3.7 t，容积24 m3，此时，总体质量=3.7+24=27.7 t；

2）在4个顶角件处装上模拟件定位装置，模拟件在定位装置中横向位移25.4 mm，纵向位移38 mm，4个模拟件位移方向一致；

3）底角件下方4个油缸（HSGL-250/160-85）向上推动顶杆，在同步机构作用下使罐箱平稳向上升起至模拟件靠上顶座，开启高压油泵，加载，此时油缸行程约65 mm；

4）改变模拟件位置，四个方向依次进行试验；

5）试验载荷：其为108 t时，油缸推力F=27.7/4+108=115 t，油压p=234.4 kg/cm2；其为97.2 t时，油缸推力F=27.7/4+97.2=104 t，油压 p=212 kg/cm2。

其端面结构如图2所示：

图2 罐式集装箱堆码试验端面结构示意图

从堆码试验的试验要求中可以看出，该装置既要保证罐箱平稳向上提升，还要对4个角件处施加压力，而且压力高达108 t，因此确定采用液压缸来提供提升及施压的动力源，4个角上共有4只液压缸。由于加载时要保证4个角件处于同一水平面上，而且提升行程只有80 mm，因此确定了用齿轮齿条及螺旋锥齿轮转向箱的机械同步方式来保证4只齿条顶杆同步升降，其结构如图3所示。

图3 罐式集装箱堆码试验4只液压缸同步结构示意图

齿轮5与齿条顶杆6啮合，齿轮7与齿条顶杆8啮合，齿轮5和齿轮7安装在横轴4上；齿轮10与齿条顶杆11啮合，齿轮12与齿条顶杆13啮合，齿轮10和齿轮12安装在横轴9上；螺旋锥齿轮转向箱1和横轴9连接；螺旋锥齿轮转向箱3和横轴4连接；螺旋锥齿轮转向箱1和螺旋锥齿轮转向箱3通过纵轴2连接，使横轴9和横轴4同步转动，从而保证与4只齿轮啮合的4只齿条顶杆同步升降。该同步属于机械同步+简单液压回路的同步方式。

3 端框焊接提升翻转装置同步提升机构

该装置用在端框的焊接工位，端框为罐式集装箱重要承重部件，为了保证焊接质量，要求端框的所有焊接位置只能为平焊和立焊，因此端框一侧焊缝焊接完毕后，需翻转180°，进行另一侧焊缝的焊接。由于端框尺寸较大，所以必须先提升后翻转。提升高度约为1 000 mm，由于不受空间尺寸限制，因此采用液压缸做提升动力源，同轴链传动机构保证同步来完成同步提升动作，其结构如下页图4所示。

端框2用夹具3固定在翻转架4上，轴8固定在机架上方，两端同轴装有链轮7和链轮9，链条6和链条10分别与翻转架两端连接，链轮5、链条6与链轮7组成一副链传动，链轮11、链条10与链轮9组成另一副链传动，液压缸12缸底固定在机架上，杆端与翻转架铰接。液压缸活塞杆升降使翻转架提升或下降，通过两幅链传动保证翻转架两端同时提升或下降，从而在端框一侧焊缝焊接结束后将端框提升至一定高度，翻转180°后下降至焊接工位继续另一侧焊缝的焊接。该同步属于机械同步+简单液压回路的同步方式。

图4 端框焊接提升翻转装置同步提升机构

4 立式平板冻结器同步提升机构

立式平板冻结器是我厂主打产品之一，主要用于水产品的冻结。该设备属于食品加工设备，结构设计要求简洁且符合食品卫生要求，所以机构设计力求简单。它的设计目标是将零散冻品在冻结腔内冻结成约520 mm×520 mm×100 mm的方块状，之后提升出冻结腔，以便包装运输。提升出腔行程540 mm。因此采用占地范围小的液压同步+刚性连接的同步方式，其结构如图5所示。

图5 立式平板冻结器结构

n件蒸发平板1与n-1个提升叉6共同组成拥有n-1个冻结腔的冻结主体，冻结时，水平液压缸5向右运动将蒸发平板与提升叉纵向压紧，使冻结腔周边及底部封闭不泄漏，新鲜冻品被装入n-1个冻结腔中，经过一段时间后冻结成块状冻品。左液压缸3与右液压缸6分别安装在框架2左右两侧，缸筒固定在框架上，杆端分别与左导向杆4和右导向杆7铰接。提升横梁5两端分别与左、右导向杆通过螺栓连接。n-1个提升叉通过挂耳挂在提升横梁上。冻结成块状的冻品搁在提升叉上。需要出货时，水平液压缸向左运动将蒸发平板拉开，两只立式液压缸活塞杆上行带动导向杆、提升横梁、提升叉上行，从而带出冻品，冻品提升如图6所示。

图6 立式平板冻结器冻品提升示意

该同步提升机构采用液压同步+刚性连接的方式，即在液压回路中使用液压同步元件来保证同步要求。这样在液压系统设计时会复杂一些，需要考虑系统流量与液压同步元件流量的匹配，但机械结构方面就相对简单些，只要考虑好在刚性连接上留有同步缓冲空间，不会把连接螺栓拉断即可。而且通过在液压系统中设置行程阀，能一键全自动完成提升、下降操作。

5 结语

从以上几个实例可以看出，大行程的同步提升只可采用机械同步，机械同步+简单的液压回路和液压同步+刚性连接的同步方式的使用均受液压缸行程限制。机械同步与机械同步+简单的液压回路这2种同步方式设计较复杂而且占地范围大，但同步精度性价比较高；而液压同步+刚性连接设计较简单，占地小，但同步精度性价比较低，同步精度要求越高，成本越大。1台设备，有时以上几种方式均可采用，因此在设计工作中，应从设备的使用要求、同步提升的行程、设备可使用空间的大小、同步精度的要求、液压系统的匹配等方面综合考虑确定经济、合理、实用的设计方案。