带自动防潮干燥控制系统的举升机控制箱设计研究

2021-06-25罗婷劼刘港吴慧

中国设备工程 2021年11期

罗婷劼，刘港，吴慧

（广西机电职业技术学院，广西南宁 530007）

举升机是汽车维修保养的常用的汽车举升设备，由于在使用汽车举升机进行汽车的维修和保养等作业的过程中，工作人员要在汽车下面或侧面工作，因此汽车举升机的安全性直接关系到操作人员的生命安全。作为控制举升机运行的部件控制箱，一般具备控制举升臂上升、下降、安全锁止、急停和电源开关的功能，这些控制功能是通过控制箱里的控制单元控制完成的，因此，控制单元是否能正常运行，是保证举升机正常工作的关键。南方的春天，气候潮湿，会引起控制箱内电脑板绝缘电阻的电阻值降低，导致控制箱绝缘性能降低，使设备工作异常，出现举升机自动上升或自动下降的情况，增加了举升机下工作人员伤亡的风险。目前，汽修企业广泛使用的举升机几乎没有防潮控制装置的设计，这无疑大大增加了潮湿气候下的举升机使用安全隐患。针对上述情况，本文在现有举升机控制箱的基础上，提出了一种带自动防潮干燥控制系统的举升机控制箱设计方案，实现了举升机控制箱的自动循环干燥，有效防止了由于环境湿度增加而导致的举升机控制线路异常现象，增加了举升机的安全性。

1 控制箱结构设计

要在潮湿环境中保证控制箱内控制电路的正常工作，关键是要做好控制箱内的温湿度控制。目前，市场上常见温湿度控制方面的农业机械化产品大多只是简单的定值开关控制，存在着温湿度控制精度差、响应速度慢、温湿度不均匀等缺点。对此，本文采用了可再生的电子吸湿卡作为箱内控制湿度的主要元件，并设计了湿度传感器和温度传感器监测箱内环境以提高监测和控制精度。具体结构如图1所示。在举升机控制箱箱体与箱盖结合处添加密封胶条，加强现有举升机控制箱的密封性，在箱体下部设计一个干燥舱，里面设有两个风门，两个风门与箱体闭合处均设置密封胶条增加密封性。风门由步进电机及其传动机构8控制，其中干燥门6打开时，通风门9则关闭，反之则反。电子再生吸湿卡放置在干燥门前舱，前舱上有密封盖板，干燥门后舱上部无盖板，与控制箱主体相通。温度传感器安装在电子再生吸湿卡上方盖板上部，在控制箱主体内，除此之外，控制箱主体内部还安装了一个湿度传感器、一个计算机控制单元和一个步进电机及其传动机构。步进电机及其传动机构如图2所示。

图1 一种带自动防潮干燥控制系统的举升机控制箱结构

图2 步进电机及其传动机构

2 控制系统工作原理

该自动干燥控制系统中的核心元件是电子再生吸湿卡，其主要是由高效特殊吸湿材料和PTC陶瓷发热元件组成。吸湿材料吸湿饱和后，PTC发热元件通电发热将其烘干即可再次循环使用。吸湿材料在PTC通电加热烘干过程中同时具备吸湿能力，在烘干后（PTC断电后）吸湿能力更强（已在单反相机干燥箱中广泛使用）。

具体工作原理为：湿度传感器和温度传感器实时检测控制箱内的湿度和温度，并将信号传输给计算机控制单元。由于电子再生吸湿卡工作时会发热，温度上升也会引起绝缘电阻阻值下降，所以必须同时满足箱内湿度超过70%、温度不超过50℃时，控制单元才会给电子再生吸湿卡供电，使其工作。当湿度传感器检测到主控箱湿度大于70%时，电控单元首先控制步进电机工作，关闭干燥门，阻断外部湿气进入控制箱的通路，同时打开通风门；若此时温度传感器检测出温度值在50℃以下时，电控单元即给电子再生吸湿卡通电，烘干吸湿材料，同时通过打开的通风门，将烘干过程中产生的湿气排出。当温度传感器检测到温度上升至50℃时，控制单元即断开电子再生吸湿卡的供电，同时控制步进电机工作，关闭通风门，打开干燥门，开始主控箱除湿。在箱内湿度超过70%时，且温度超过50℃时，控制单元不给电子再生吸湿卡供电，并实时检测湿度值和温度值，直至满足条件为止，才给其供电。具体控制流程如图3所示。根据其控制思路可见，温度信号是判断吸湿材料是否烘干的重要信号，因此，温度传感器的安装位置必须是在靠近电子再生吸湿卡放置位置的盖板上，用于检测吸湿卡内PTC材料通电后的辐射热量。

图3 举升机控制箱自动防潮干燥系统控制原理

3 试验验证

为了满足在维修时面对的各种情况，举升机又有很多形式，比如，有单住、双柱、四柱、剪式举升机，根据举升机的功能又有平板式和四轮定位型举升机，而根据举升机占用空间的情况又有地上式举升机和地藏式举升机。本文提供的设计方案适用于绝大部分举升机的控制箱。

为了验证本设计产品的可靠性，选取了双柱举升机控制箱和剪式举升机控制箱进行装机实验。设置极端的实验条件，为避免通电工作状态时，电脑板自身散发热量而影响对自动干燥控制装置的效果评价，我们在环境空气湿度持续维持在90%以上的条件下，让举升机控制箱静置5天，然后再对举升机进行举升操作，此试验反复进行了20次，静置过程中均未出现举升机自动上升及下降的异常现象，静置后的操作过程中，也未出现操作失控的现象，控制箱内部电路也未出现因电子吸湿卡通电时温度升高而损坏的现象，满足设计要求。