客运索道弹簧组件装配设备的设计

李农

【摘 要】本文主要分析研究了脱挂抱索器弹簧组压装弹簧装配过程中的要点，设计了弹簧组自动机械装配的专用设备。该设备改进了以前装配过程中人工效率低、劳动强度大、可控性差的问题，实现了高效、低劳动强度和精准的装配。经试验统计，1名工人采用该设备进行此工序装配，1个工作日可完成50件装配，装配质量良好。目前该设计已获得专利授权，并成功应用于脱挂抱索器装配线的生产实际中，达到了预期效果，满足了生产制造需求。

【关键词】客运索道；弹簧组件；装配设备；设计

引言：

客运索道主要有单线循环式固定抱索器索道、单线循环脉动式索道、往复式索道、脱开挂结式索道、客运地面缆车和拖牵索道等形式。目前，我国有客运索道300多条，由于起步晚，我国客运索道安全基础工作较为薄弱以及弹簧组件装配设备设计不足，与世界发达国家相比有较大差距，伤亡事故率是意大利的2～6倍、法国的2～8倍、挪威的4～7倍。目前索道的安全在我国逐渐受到重视。基于此，本文就针对客运索道弹簧组件装配设备的设计展开探析。

1. 客运索道弹簧组件装配设备设计的必要性

近年来，我国旅游产业蓬勃发展，各大山川景区游客不断增加，景区对运行速度高，客运量大的脱挂式客运索道需求量不断增加。同时，随着我国成功获得2022年冬奥会举办权，国民滑雪运动加快普及，滑雪客运索道需求量进一步增加。为了满足当前市场需求，提高脱挂式客运索道的产能，需要设计和改进脱挂式客运索道关键部件装配生产线。脱挂抱索器作为脱挂式客运索道的关键部件，其弹簧组件装配复杂，需求量大，是脱挂抱索器装配的瓶颈所在。总结该组件的装配过程，装配要点为压缩弹簧到达预定压缩量后装配组件上的圆柱销。在压缩过程中要精确控制弹簧的压缩位移和压装力大小。而当前该弹簧组件采用液压手摇泵进行压装，依靠人工观察来判断弹簧是否压装到位。这种装配方法人工效率低，工厂必须配备2位工人协作完成该工序作业，一天仅完成20件，且装配劳动强度大，可控性差。为解决上述问题，研发设计了一台高效脱挂抱索器弹簧组数控压装设备。

2. 客运索道弹簧组件装配设备的设计

2.1 设备机身

设备机身是其他各部分联接固定的基础，由方钢框架、上平台和脚杯组成。采用60mm×60mm×5mm的截面方钢焊接成机架，上平台焊接在机架上。将上平台上表面铣成一基准平面以方便在上方安装其他部件。将6个不锈钢重载脚杯安装在机身的6个支腿下面，这个设备通过6个脚杯支承在地面上，并可螺纹调整6个脚杯高度来调整设备上平面相对水平面的水平度。

2.2 弹簧组筒形工装

筒形工装对弹簧组具有封闭导向的作用，保护装配工人的安全。筒形工装主要由下半圆筒、上半圆筒组成。下半圆筒通过自身支架固定在机身的平台上，上半圆筒与下半圆筒联接有销轴，上半圆筒可绕销轴旋转闭合构成封闭空间，也可绕销轴旋转打开。当闭合时，利用两个门闩式夹钳把上、下半圆筒锁紧，以防止压装弹簧过程中筒形工装打开。在压缩过程中，为保护弹簧免受摩擦损伤，在工装筒中装有聚四氟乙烯减摩垫条，弹簧从自然长度到预压缩状态，在减摩垫条上滑动。这样，采用筒形工装把待装配的弹簧组件封闭保护起来，同时筒形工装对压装的弹簧组具有导向作用，防止弹簧侧滑，保护工人。

2.3 弹簧组导向滑动推台

滑动推台的设计制造要点：

需要保证4个导杆和中间推杆轴线的一致性，保证推板和中间推杆的组合体可以在4个导杆上以最小的摩擦阻力滑动，从而减小功率损耗；

（1）同时为了增加抗磨损性能，4个导向杆和推杆表面镀硬铬，镀层厚度为0.15mm；

（2）为了进一步降低摩擦因数，导向杆与推板之间，推杆与左固定板之间加装直线滚珠导套；

（3）为了检测压装压力，液压缸活塞杆与推板通过轮辐式称重传感器相连接，可实时监测液压缸活塞推压的压力大小；

（4）为了检测压装弹簧组的压装位移，推板与固定端加装磁致伸缩位移传感器，以实时监测推板的前进位移，获取弹簧组压装的位移参数。采用滑动推台推动压头压装筒形工装内的弹簧组件，这种结构保证压头压装方向与筒形工装同轴，避免液压缸活塞工作过程中受到侧向力，從而提高其使用寿命，而且滑动推台结构可方便安装位移传感器和测力传感器，从而易于检测弹簧压装位移和压力。

3.液压系统

该系统的工作需求及设计特点为：

（1）液压工作需求最大压装弹簧力为30kN；系统最大流量为Q=7L/min，可调；液压缸活塞的工进速度为20～30mm/s；液压缸活塞的回退速度为60～100mm/s；系统压力为10MPa；液压缸采用63/35-450mm；计算的电机功率为1.5kW；工进过程中液压缸活塞可以在0～420mm的行程内任意位置停止并保压。

（2）电动和手动模式的格局为了增加液压系统的可靠性，当电动机、齿轮泵或电磁阀等电动模块中部件出现问题时，装配作业可继续进行，液压系统增加了手动控制压装模块。手摇泵提供压装动力，手动换向阀实现手动换向。手动压装可实现液压缸活塞的前进和后退。本液压系统的电动和手动模式是相互独立的，互不影响，任何一种模式都可实现压装。

（3）关键液压元件的选择在电动模式部分，为了实现油路左、右电控换向和电控停止，采用24V电压控制的H型三位四通换向阀；压装弹簧到位后为实现保压功能，在换向阀后安装叠加式液控单向阀（液压锁）。在手动模式部分中，需要采用具有钢球定位结构的三位四通手动换向阀。无论在电动模式还是手动模式，都需安装溢流阀以防止系统过载。

4.电控系统

索道的电气控制系统在索道系统设备的总投资中只占很小的比例，但它的优劣程度和水平在很大程度上显示了索道的技术水平，在提高索道的运输效率、减轻工作人员的劳动强度、降低运营成本、保证机电设备和操作人员的安全以及乘客的乘坐舒适性等方面都起着决定性的作用。索道电气控制系统的主要任务是接受操作人员的指令，接收各安全装置传感器的监测信号，管理索道的机械和电气拖动安全可靠地运转，保证索道运行的安全。

一般而言，索道的电气控制系统可以分为监测和控制2大功能，尽管往复式、循环式等各类不同形式的客运索道安全检测的点位和方法各不相同，但由于国家在这方面有强制性的规定，同种类型索道的检测点位和手段则大同小异，而由于索道设计时间、索道的复杂程度以及其他诸方面的原因，索道的主控部分却有较大的差异。目前，我国客运索道的电气控制主要有继电接触式系统、标准PLC系统、三PLC安全系统以及安全PLC系统等几种形式。

随着我国旅游业的进一步发展，由于客运架空索道具有能适应复杂地形、跨越山谷、克服地面障碍物等优势，作为解决景区内交通的现代化索道还将进一步发展。在山岳风景名胜区，为了和国际旅游接轨，安全现代化的交通设施是必需的。尽管大型客运索道建设在我国起步较晚，经验较少，但国外先进索道设备的引进，使得我国索道的设计技术起点较高。代表索道技术水平的控制系统应该有所突破。在今后一段时期内，索道的控制系统仍将会在保证运行安全性、乘坐舒适性和提供人性化服务方面有所发展。

5.结语

综上可知，针对当前客运索道脱挂抱索器中的弹簧组装配效率低、劳动强度高、可控性差等问题，提出了相应的解决方案，设计了脱挂抱索器弹簧组装配专用设备；该设备的筒形工装可对弹簧组进行封闭、导向和保护，液压系统可对弹簧组件施加平稳可控的压装力，控制系统可对压装力和压装位移实现准确控制。设备实现了高效准确自动的弹簧组装配作业。

参考文献：

[1]曹天才.客运索道电气控制系统的技术分析[J].2013.

[2]盛智华，周翠红，徐敏.客运索道的安全保护[J].2014.

[3] 嵇焕章.单线循环式客运索道的设备设计与计算（下）[J].2014.endprint