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三、<山濟(jì)>牌K5系列工業(yè)操作手柄研發(fā)報(bào)告

1、中國(guó)國(guó)內(nèi)用戶在用的該類型的小型主令控制器除德國(guó)進(jìn)口的以外，均為仿造德國(guó)杰斯曼的機(jī)型。從本世紀(jì)初，國(guó)內(nèi)就有少數(shù)幾家企業(yè)仿造，后來仿造企業(yè)又有所增加。由于該類小型主令控制器零部件小巧、精細(xì)，制造工藝難度大.仿制門檻高，國(guó)內(nèi)多年仿制不過關(guān)。其中國(guó)內(nèi)仿制該產(chǎn)品的主導(dǎo)廠家歷經(jīng)多年，直到2011年，經(jīng)過改進(jìn)，產(chǎn)品用2—6個(gè)月因質(zhì)量問題就換掉的局面才得以改變。2017年初，我公司在大連一家鋼鐵企業(yè)用戶回訪時(shí)，用戶反映該產(chǎn)品主導(dǎo)廠家仿造的QT18主令控制器，可用到2年到2年半，但不包括因操作時(shí)機(jī)構(gòu)偶爾卡死造成的故障。浙江一企業(yè)仿制該產(chǎn)品因質(zhì)量問題多從本世紀(jì)初直到2018年左右才逐漸被客戶接受。直到現(xiàn)在，仿制品和正宗進(jìn)口貨之間仍存在不少差距，但總算能用了。不少廠家顧忌產(chǎn)品質(zhì)量問題，質(zhì)保期多在一年以內(nèi)。

2 、仿造機(jī)型QT18及DQT1的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)缺陷及故障分析

         2.1 傳動(dòng)箱為壓鑄鋁制造，國(guó)內(nèi)廠家也有用沖壓板焊接而成的。但其傳動(dòng)軸的支 承均不是滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)。這種支承結(jié)構(gòu)，用在鋼鐵廠等冶金行業(yè)的高溫，污染、  操作頻繁的使用環(huán)境中，極易產(chǎn)生干摩擦，加速零部件的損壞，更不適用粉塵嚴(yán)重的行業(yè)。但這種套結(jié)構(gòu)尺寸小，傳動(dòng)箱結(jié)構(gòu)緊湊，但從耐用性上考慮是有缺陷  的。

             2.2 傳動(dòng)箱的齒輪傳動(dòng)付，在單機(jī)構(gòu)和雙機(jī)構(gòu)的立式凸輪開關(guān)組布置中，立     式凸輪軸的回轉(zhuǎn)是通過兩級(jí)傳動(dòng)付完成的。一級(jí)傳動(dòng)付是手柄帶動(dòng)直齒扇形齒輪     通過傳動(dòng)付的增速帶動(dòng)小直齒介輪轉(zhuǎn)動(dòng)。二級(jí)傳動(dòng)是和小直齒介輪一體的錐齒輪    帶動(dòng)凸輪軸上錐齒輪旋轉(zhuǎn)，從而使立式凸輪軸回轉(zhuǎn)，正是這種兩級(jí)傳動(dòng)付，使傳      動(dòng)箱的體積小而緊湊。但存在的結(jié)構(gòu)隱患也非常明顯，和直齒介輪一體的錐齒輪      通過其內(nèi)孔套裝在水平支承軸上，支承軸通過螺母緊固在機(jī)箱外的安裝板上，而      安裝板再通過4個(gè)M4的螺釘緊固在鋁質(zhì)傳動(dòng)箱上。使用中，齒輪付受到操縱沖擊   力是不能忽視的，緊固螺母稍有松動(dòng)，即產(chǎn)生機(jī)構(gòu)操作中的卡死，這種機(jī)械事故     在國(guó)內(nèi)各仿造產(chǎn)品中始終未得到徹底解決。這種隱患可造成起重機(jī)在關(guān)鍵時(shí)候因     操縱機(jī)構(gòu)卡死而突然終止工作，如果發(fā)生在鋼鐵廠企業(yè)鐵水包的吊裝過程中就造     成重大事故。

2.3 傳動(dòng)箱內(nèi)的零位桿鎖定機(jī)構(gòu)由一個(gè)機(jī)加工球形件和螺母緊固在一起的沖壓板件構(gòu)成，沖壓板使用M4螺栓固定在傳動(dòng)箱壁上，該結(jié)構(gòu)在零件擁擠的傳動(dòng)箱空間內(nèi)顯得復(fù)雜些，因空間受限制，給裝配增加麻煩。

2.4 凸輪開關(guān)組部分由凸輪軸、上安裝板、中間安裝板、下安裝板、棘輪組件、觸頭座、觸頭組、凸輪片和9個(gè)支桿組成。上安裝板和中間安裝板由6根支桿緊固在一起，其間裝有棘輪搖臂組件。而中間安裝板與下安裝板之間由3根支柱連接固定在一起。而凸輪軸工作的回轉(zhuǎn)由上安裝板和下安裝板上的小銅套支承，這種支承套同樣不適應(yīng)鋼鐵廠、煤炭、水泥行業(yè)的工作環(huán)境。

凸輪片安裝在中間安裝板和下安裝板之間的凸輪軸上，其間還裝有觸頭座、觸頭組部件。凸輪軸的軸向限位由凸輪軸的兩端的零件控制。由于關(guān)聯(lián)的零件多，尺寸鏈長(zhǎng)，其軸向竄動(dòng)量難以準(zhǔn)確控制。國(guó)內(nèi)仿造產(chǎn)品在實(shí)際使用中，觸頭組頂桿和凸輪片偏磨嚴(yán)重，縮短了機(jī)件的使用壽命。

2.5 國(guó)內(nèi)仿造的主令手柄自動(dòng)回零功能，有用壓簧實(shí)現(xiàn)的，也有通過扭簧實(shí)現(xiàn)的，均不成熟。

該型主令的優(yōu)點(diǎn)還是非常明顯的，德國(guó)先進(jìn)工藝制造出來的產(chǎn)品在可靠性、耐用度上都遠(yuǎn)高于國(guó)內(nèi)仿造產(chǎn)品，這是不容置疑的。該主令是款比較先進(jìn)實(shí)用的機(jī)型，所以被國(guó)內(nèi)選為首款仿造機(jī)型，也是國(guó)內(nèi)工業(yè)起重機(jī)市場(chǎng)上的主導(dǎo)機(jī)型。但是，如果不克服因其存在的設(shè)計(jì)缺陷，進(jìn)一步提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命是困難的。為滿足客戶需求，大幅度提高產(chǎn)品的可靠性和耐用性，創(chuàng)新研發(fā)一款超可靠，超耐用的民族品牌產(chǎn)品，是起重電氣行業(yè)科技人員的光榮任務(wù)。

3、<山濟(jì)>牌K5系列工業(yè)操作手柄創(chuàng)新結(jié)構(gòu)介紹：

3.1 操作手柄齒輪箱采用球軸承支承的鋼結(jié)構(gòu)殼體，傳動(dòng)箱機(jī)殼由沖壓件焊接而成，其側(cè)壁上設(shè)有軸承座。選用兩邊帶防塵密封蓋的小型球軸承作為回轉(zhuǎn)支承。這種支承結(jié)構(gòu)適應(yīng)各種工作環(huán)境，特別是用在高溫，高污染、粉塵嚴(yán)重的冶金，煤炭、水泥行業(yè)更具有優(yōu)越性能。

3.2 簡(jiǎn)化傳動(dòng)付，去掉介輪組：

傳動(dòng)箱由仿造機(jī)型的兩級(jí)傳動(dòng)付改為一級(jí)錐齒輪傳動(dòng)付完成操縱桿增速傳動(dòng)。扇形錐齒輪由機(jī)箱上的兩個(gè)球軸承支承。操縱桿與扇形齒輪固定在一起，操縱桿回轉(zhuǎn)時(shí)，扇形齒帶動(dòng)固定在凸輪軸上小錐齒輪回轉(zhuǎn)，完成觸頭組的分?jǐn)鄤?dòng)作。經(jīng)過1000萬次的臺(tái)架壽命試驗(yàn)和客戶多年的使用均未出現(xiàn)質(zhì)量問題，證明結(jié)構(gòu)改進(jìn)很成功。

3.3 優(yōu)化零位桿鎖定裝置：

原QT18主令零位鎖定裝置由一個(gè)定位桿、機(jī)加工球形碗、一塊安裝板和緊固螺母四個(gè)零件構(gòu)成。現(xiàn)優(yōu)化為一個(gè)定位桿和一個(gè)帶有球形碗的沖壓件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。

3.4 開關(guān)凸輪軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化：

開關(guān)凸輪軸有兩層，上層由上安裝板、中間安裝板，二者通過三根短支桿緊固在一起，再用2支帶有定位圓凸臺(tái)的長(zhǎng)支桿穿過中間安裝板，將上安裝板和下安裝板固定在長(zhǎng)支桿的兩端。中間安裝板和下安裝板之間增加一個(gè)短支柱。這樣就形成了上層和下層，層間隔內(nèi)兩個(gè)棘輪搖臂套裝在長(zhǎng)支桿上，通過搖臂滾輪在拉簧的拉力作用下，鎖住安裝在凸輪軸上棘輪檔位。下層間隔內(nèi)，觸頭座的圓孔套裝在兩根長(zhǎng)桿上。觸頭組騎在下層的短桿上，觸頭組的底腳嵌入到觸頭座上。該觸頭組具有不借助任何工具的情況下實(shí)現(xiàn)在觸頭座上的快卸快裝。

凸輪軸從三層板的中間穿過，被上下安裝板上的帶有雙邊防塵罩的密封球軸承所支承。棘輪和凸輪片分別安裝在相應(yīng)的準(zhǔn)確位置上，凸輪軸的軸向定位由固定在上軸承座凸輪軸和卡簧所固定，由于尺寸鏈短，凸輪軸的軸向竄動(dòng)被限制在一個(gè)很小的范圍內(nèi)，這就能做到觸頭組和凸輪片接觸的頂桿前端能吃滿，不產(chǎn)生偏磨。

為了防止鋼制搖臂滾輪對(duì)棘輪產(chǎn)生偏磨損，搖臂滾輪帶有雙臺(tái)階，兩臺(tái)階騎在棘輪上，棘輪永不會(huì)產(chǎn)生偏磨的現(xiàn)象，從而提高了棘輪的使用壽命。

由于在凸輪開關(guān)組結(jié)構(gòu)中采用了滾動(dòng)軸承做兩端的支承，對(duì)上層和下層隔斷構(gòu)成的框架的同軸度產(chǎn)生了更高的要求，同軸度低，凸輪軸回轉(zhuǎn)時(shí)不靈活，我們?cè)O(shè)計(jì)兩貫穿長(zhǎng)支桿就很好解決這一問題。

多年客戶實(shí)際使用證明，這種結(jié)構(gòu)，同軸度高，軸向竄動(dòng)小，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，其間各摩擦零件不偏磨，提高了使用壽命，改善了原結(jié)構(gòu)用套做支承不適應(yīng)鋼鐵廠、煉鋁廠、煤炭、水泥廠惡劣環(huán)境下的工作情況。

3.5 觸頭組下挺桿前端端采用增加金屬嵌件，大幅度提高使用壽命

觸頭組的觸點(diǎn)間開閉是由凸輪片對(duì)觸頭組的下挺桿頂起和放下實(shí)現(xiàn)的，由于觸頭組的下挺桿在觸點(diǎn)開始斷開和持續(xù)斷開的狀態(tài)，在觸頭壓簧的作用下，觸點(diǎn)持續(xù)斷開時(shí)，觸頭組下挺桿的尖端部始終壓在凸輪片的外圓上滑動(dòng)，二者都是工程塑料制品，各自的磨損程度相差很大，頂桿前端的磨損量嚴(yán)重的可達(dá)凸輪片的30倍，國(guó)內(nèi)仿造機(jī)型常因頂桿前端的過早磨損而使觸頭組早期失效。從而使觸頭組成為易損件，為此觸頭組構(gòu)件才有了快拆快換機(jī)構(gòu)。

為解決這一難題，在產(chǎn)品首輪設(shè)計(jì)中我們?cè)谟|頭組下挺桿前端嵌入了耐磨的金屬構(gòu)件，從而提高了下挺桿前端硬度，其金屬嵌件的硬度可達(dá)35—40°。這樣與硬度低的工程塑料之間就取得了平衡。為防止二者偏磨損，我們提高了二者的安裝精度，控制了凸輪軸軸向竄動(dòng)量。臺(tái)架1000萬次的帶電負(fù)荷試驗(yàn)結(jié)果表明，二者之間磨損量均低于0.4毫米，均處于正常工作狀態(tài)，觸頭分合正常。

3.6 為防止開關(guān)觸頭組機(jī)構(gòu)與機(jī)殼的緊固在多年使用中松動(dòng)，我們?cè)谶B接處增加雙定位銷鎖定。

3.7 增設(shè)自動(dòng)復(fù)位功能機(jī)型和帶電位器同時(shí)具有自動(dòng)復(fù)位功能的機(jī)型，均屬于高端機(jī)型。2019年，在<山濟(jì)>牌K3系列塔式起重機(jī)主令控制器完善、定型、轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)后。將其成熟的扭簧自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)移植到該工業(yè)操作手柄上，同時(shí)創(chuàng)新設(shè)計(jì)了具有手柄自動(dòng)回歸零位和帶電位器的工業(yè)操作手柄機(jī)型，進(jìn)一步擴(kuò)大了使用范圍。

2、工業(yè)手柄操作桿適用于24小時(shí)輪班工作制和斷續(xù)周期工作制，其在斷續(xù)周期工作制下的額定操作頻率為每小時(shí)1200次，負(fù)載因數(shù)為40％。

3、 檔位保持機(jī)型手柄操作力：

手柄自動(dòng)回零機(jī)型手柄操作力15—17N，符合人體工學(xué)。

          4、工業(yè)操作手柄每個(gè)方向操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械壽命1000萬      次，觸頭組的電壽命800萬次。

          5、操作手柄開角±42.5°，可達(dá)6檔。每個(gè)機(jī)構(gòu)可安裝    2-6個(gè)觸頭總成。