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堆垛机行走电机及减速机拆卸装置的研制与应用

关键词：堆垛机、行走电机、减速机、拆卸、时间、安全

一、问题分析

烟草工业企业配置成品、烟用材料及原料的高架库，其中堆垛机是高架库的核心设备，对于保障卷烟生产、仓储及销售的高效运行起着决定作用。为了保证堆垛机高效载货运行，堆垛机需要配置具有较大功率和重量的行走电机及减速机（如图1），该设备总重量达到或超过两百公斤。随着堆垛机长时间连续运行，设备故障频次逐渐增加。当堆垛机行走轮、行走轴承、行走电机等关键部件出现故障后，需要拆卸行走电机及减速机以便进行维修。由于没有专用的拆卸工具，这导致每次拆卸行走电机及减速机需要耗费的时长达约15小时。这不仅极大地增加了维修人员的工作难度和工作量，还大幅延长了堆垛机维修时间，降低了堆垛机的维修和运行效率，对烟草工业企业的卷烟生产、仓储和销售活动造成了严重影响。

图1堆垛机行走电机及减速机

近年来，众多技术人员对堆垛机行走电机及减速机拆卸装置进行了研究，例如，采用液压和吊装装置进行堆垛机行走电机及减速机拆卸[1]，但在吊装过程中，存在堆垛机行走电机及减速机坠落、倾倒的安全隐患。为了解决以上问题，本文研制了一种堆垛机行走电机及减速机专用拆卸装置。

二、装置结构

堆垛机行走电机及减速机拆卸专用装置结构设计如图2和图3所示，该专用装置主要元器件包括底座、升高液压缸、手柄、工型架、推杆、小轮、大轮、支撑座、顶升液压缸、连杆、连杆螺母、卡盘、固定底座、固定杆，如图2所示。其中，卡盘包括左卡盘、右卡盘、连杆、调节螺母，如图3所示。

图2堆垛机行走电机及减速机拆卸装置结构图

图3卡盘结构图

三、装置主要元器件设计

1.顶升液压缸

根据堆垛机行走电机及减速机拆卸现场实际情况，顶升液压缸按承受500kg力计算，则负载为F1为5000N；根据《机械设计手册》，设定液压缸的工作压力为4MPa，当无速比要求时，按标准取值d1=0.5D1。其中，d1为活塞杆的直径，D1为液压缸内径。

（1）液压缸内径D1和液压缸活塞杆直径d1

（2）液压缸往复运动速度比

（3）单活塞杆液压缸流量

根据液压缸内径40mm，活塞杆直径20mm，可计算出活塞杆伸出流量Q1为1.25L/min，活塞杆缩回流量Q2为0.94L/min，活塞杆差动伸出流量Q3为0.31L/min。其中，v为活塞杆运动速度，按1m/min计算。

顶升液压缸所需行程约为300mm，预留一定安全余量，按《机械设计手册》活塞行程系列选定行程320mm，根据以上计算数据，配合具体使用工况，可在市场上选出顶升液压缸型号为CX-SD40X320。同理，可选出升高液压缸型号为CX-SD32X200。

2．连杆

拆卸过程中，顶升液压缸向前顶出，依靠4根连杆及卡盘将行走电机及减速机往后拉，因此，连杆在工作过程中，连杆受水平方向拉力，4根连杆的截面总面积必须大于活塞杆的截面面积。顶升液压缸活塞杆的直径为20mm，故连杆的直径必须大于10mm，按市场上常用材料规格可选直径为12mm、材质为45#的圆棒料。

当连杆的直径为12mm时，4根连杆的截面总面积为452.4mm2，4根连杆受拉应力为

其中σb为抗拉强度，查《机械设计手册》得45#的σb≥600MPa，n为安全系数，取值2；根据第一强度理论σ≤[σ]，可计算出σ=11.05MPa＜[σ]=300MPa，因此连杆直径为12mm，材质为45#的圆棒料时，能满足强度要求。

3.底座

顶升液压缸内径尺寸为40mm，取缸体壁厚为5mm，可得液压缸外径尺寸为50mm，根据实际经验，底座板厚可选用12mm，底座为关键位置，材料可选用45#。

12mm厚度底座受剪切面面积为1885mm2，顶升液压缸工作状态时为水平顶出，垂直于底座，故底座受水平方向压力，其应力为

其中σs为屈服强度，查《机械设计手册》得45#的σs≥355MPa，n为安全系数，取值2；根据第三强度理论τ≤[τ]，可计算出τ=2.65MPa＜[τ]=88.75MPa，因此底座厚度为12mm，材质为45#的钢板时，能满足强度要求。

四、装置使用

拆卸堆垛机行走电机及减速机前，维修人员将拆卸装置推放到电机及减速机下部，通过手柄3将升高液压缸2升起。升高液压缸2活塞升高带动工型架4升高，同时带动推杆5推伸使堆垛机行走电机及减速机拆卸装置整体升高。底座1与堆垛机行走电机及减速机底部接触，并由底座1承受堆垛机行走电机及减速机的全部重量，转动左右两个固定杆12-2，配合固定底座12-1固定堆垛机行走电机及减速机，消除堆垛机电机及减速机拆卸过程中坠落、倾倒的安全隐患。

根据堆垛机行走电机及减速机的外形尺寸，利用连杆11-3连接左卡盘11-1、右卡盘11-2，调节螺母11-4在连杆11-3上位置，使左卡盘11-1、右卡盘11-2卡住堆垛机行走电机及减速机外