可调节偏载的同步平衡吊具设计研究及工程应用

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1、可调节偏载的同步平衡吊具设计研究及工程应用王旭热冰娣帅志军北京航天拓扑高科技有限责任公司摘要：针对可调节偏载的同步平衡吊具的功能作用、系统组成、工作原理等，提出了为适应起吊托盘中存在不平衡负载、且起吊托盘在空间狭小不利于人工辅助抓取吊点时，可调节偏载的同步平衡吊具的设计方法，使用传统力学公式对吊具重点部位进行强度、刚度、以及整体稳定性的计算，为可调节偏载的同步平衡吊其的设计提供理论依据。结果表明，通过全新设计后的可调节偏载的冋步平衡吊具在金属材料自动化立体库投入运行后，性能稳定，安全可靠。关键词：可调节偏载的同步平衡吊调节偏载;同步吊只＜设计计算;工程应用;0引言平衡梁吊具是吊装设备屮的

2、重要组成部分，在起重工程屮被广泛应用。它位于吊索和被吊设备之间，起到承上启下的作用。托盘是一种辅助搬运工具，主要用于地面存放，货架存放，货物运输，货物周转的场合，以实现货物单元的标准化搬运、保管等作业。本文所述的同步平衡具是针对传统平衡梁具及规则非标托盘等特点而设计。通过吊具上可移动吊点技术以及吊钩同步抓取吊耳技术的应用，均衡托盘屮的不平衡载荷;在线作业时，把托盘吊耳不方便人工勾取转变成通过反平行四边形机构钩入，实现托盘与吊具的准确同步连接。同步平衡梁吊具具有将传统滑动调整重心改为滚动调整重心，同时釆用多个吊钩同步抓取吊耳•的特殊结构设计，从而具有更为方便快捷调整重心的特点，适用于托盘固

3、定吊耳在线起吊。1总体设计可调节偏载的同步平衡吊具可用于金属材料仓库、零部件、标准件以及工装夹具等各种使用托盘作为载具并iL托盘单元货物载荷较重的立体仓库。1.1系统的组成可调节偏载的同步平衡吊具按其结构特点和功能可以分为如下几个主要部分:滑座、同步吊钩、推杆、框架等。可调节偏载的同步平衡吊具结构如图1所示。图1可调节偏载的同步平衡吊具结构下载原图1.2主要技术参数额定承载能力/kg2000可调偏载量/kg<200吊钩开启闭合角度/°0Q〜40°整机长/mml530整机宽/mml840整机高/mm530整体质量/kg2351.3工作原理可调节偏载的同步平衡吊具工作原理如图2所示。图2a为

4、可调节偏载示意，图2b为吊钩启闭示意。图2可调节偏载的同步平衡吊具工作原理下载原图利用杠杆原理，可调节偏载的同步平衡吊具的起吊点相当于杠杆的支点，当被吊托盘中存在不平衡负载时，托盘起吊时会歪斜，通过移动吊耳板在横梁上的左右位置，亦即调整力臂的大小来克服支点两侧的不平衡重量，使之趋于平衡。利用反平行四边形机构原理U1，可调节偏载的同步平衡吊具的一对吊钩通过连杆连接，当某一吊钩围绕吊钩销轴旋转时，通过两个吊钩尾部安装的连杆机构可实现另一吊钩的反向运动，从而完成两边相对位置吊钩的同步开启和关闭等动作。1.4功能作用(1)能够通过对吊点在平衡吊具横梁位罝的调整，使吊点定位和固定于托盘货物重心的平

5、衡位置，避免被吊托盘货物在吊装过程中歪斜；(2)能够对托盘的吊点在不便于安放吊钩或人手触及不到的位置上通过同步吊钩准确定位并抓取吊耳，实现托盘与吊具的连接。2结构设计可调节偏载的同步平衡吊具设计涉及到滑座部分、同步吊钩、推杆以及框架等部件的设计。2.1滑座的设计滑座套装在框架的主横梁上，主要由吊耳板、槽钢、销轴、滚轮、托板等组成。其中吊耳板与槽钢焊接成一整体，槽钢的槽内安装有滚轮，便于人工调整操作；托板与槽钢通过销轴串接在一起。托板制成槽型，它的槽口包住框架的主横梁，并留有适当间隙。未起吊时，滚轮的外圈与主横梁的顶面接触，整个滑座可在主横梁上滑动，进行偏载的调节；当起吊时，滚轮脱离主横梁

6、，同时托板的槽底与主横梁的下表面紧密接触，从而带动整个框架向上运动，实现托盘的吊装。2.2同步吊钩的设计同步吊钩通过吊钩销轴安装在框架的侧梁上，它的主要作用是与被吊托盘的吊点位置相匹配，以便在托盘吊点不便于人工安装吊钩时，通过机构实现多处吊点的同步抓取。平衡具具有两组同步钩，每组同步钩主要包括两个吊钩、吊钩销轴、连杆，以及连杆销轴等。两根吊钩的外形结构存在一定差别，通过连杆及连杆销轴等构成反平行四边形机构。当某一吊钩围绕吊钩销轴旋转吋，通过连杆可实现另一吊钩的反向运动，从而完成吊钩的同步开启和关闭等动作。2.3推杆的设计推杆主要由钢管、连接法兰等组成。当人工推动或拉动推杆吋，使整套具的4

7、个吊钩能够同时开启或关闭，达到同步抓取吊耳的目的。2.4框架的设计框架是整套吊具的基础承载件，它与所吊托盘的载荷相匹配并留有足够的安全系数。框架主要由主横梁、侧梁、吊钩限位块、加强筋等组成，主横梁以及侧梁均采用矩形截面梁，主横梁及两根侧梁焊接成工字型并配以加强筋，以提高其强度、刚度及稳定性。3吊具设计计算设计前提:有效载荷Gl=2000kg（包括托盘与工件），吊具自重约G2=300kg，选用普通碳钢Q235,安全系数取4。由文献［2