封闭式剪式举升机箱体设计

赵雨萌

（东北林业大学 交通学院，哈尔滨 150000）

在对车辆进行检测维修时，举升机是必不可少的辅助用具，是汽车维修、检测及保养过程中的常见设备。举升机的类型很多：按驱动类型，可分为气动、液压和机械式；按占地空间，可分为地上式和地藏式；按立柱结构，则主要分为单柱式、双柱式、四柱式及剪式等[1]。1925 年，美国人Lunati 生产出了第一台举升机，是一种气动控制的单柱举升机。1966 年，德国生产出了第一台双柱举升机，拆卸方便，结构紧凑，可以将汽车举升在空中的同时节省大量的地面空间，方便地面作业。但是，由于在举升过程中容易摇晃或颠覆，承力件易于磨损，人们又发明了稳定性好、寿命更长的四柱式举升机，广泛使用于SUV 和越野车[2]。随着举升机的使用越来越频繁，人们优化四柱举升机固定在地面上的立柱占用的空间，于是剪式举升机应运而生。这类举升机大多是由一个放置汽车的平台和支撑平台的X 形举升臂组成，受力简单，节省空间，工作稳定[3]。图1 为剪式举升机外形图。目前，剪式分为大剪（子母式）式、小剪（单剪）式及超薄系列剪式举升机等。这些举升机一般嵌设于地面，平台顶端与地面平齐或略高于地面，平台底端配备升降机构或为“旋转叉架”形式，用于自动托举待检测车辆。

但是，以上这些举升机都存在卫生清洁问题。由于举升机周边与地面往往存在缝隙，在平台抬升期间容易落入尘土、碎屑杂物等，不易及时完全清理而产生清洁死角。另外，剪式举升机左右两组举升机构中间有一定的距离，不使用时整个设备裸露在空气中不封闭，空气中的灰尘容易落入其中，会对升降机构造成损伤，导致维护成本增加。此外，周围环境中的污染物易通过液压油箱的进油孔、注油孔以及维修过程带入沙粒、铁屑及焊渣等，若不及时清理，易造成液压油污染[4]。图2 为待清理的剪式举升机。

1 举升机箱体设计方案

剪式举升机由机架、液压系统和电气部分组成。封闭式剪式举升机箱体的设计以剪式举升机为基础，不改变液压系统和电气部分，只是对原有剪式举升机机架进行部分改进，设计一个可以将剪式举升机包围在内的箱体，目的主要是减少举升机内部污染，方便清理灰尘和废弃物。

1.1 技术参数确定

根据市场上常见剪式举升机的技术参数，考虑常规汽车修理厂的占地面积和空间大小，确定举升机箱体的技术参数。

1.2 整体结构及组成

如图3 和图4 所示，封闭式剪式举升机箱体由框体1、定位挡板5 和左右两个升降台8 组成。框体1 嵌入地面固定，用定位挡板5 和两个升降台8 替换剪式举升机的支撑平台安装在框体的顶端。三者包围成一个空腔，形成一个封闭的空间。剪式举升机的举升臂连接框体底部与升降台，实现两侧升降台的上升与下降。

框体1 的底部中心位置处设计了一个下沉的梯形腔2，起到将灰尘杂物集中收集的作用。在框体1 的顶端中间处设计有凸台3 和凸台4，定位挡板和升降台底部开设有凹槽6 和凹槽9。凸台和凹槽相互契合并构成限位结构，保证了箱体安装定位可靠，密封良好。

如图5 所示，在定位挡板5 顶部两侧靠近边缘对称开设有两个半环形的沉槽10，沉槽上设置了可以拉起的半圆形拉环12，以此来取放定位挡板。

每个升降台的两端对称开设有3 个等距离的销槽13，每组销槽处均设置有阻位器14。通过阻挡汽车的四轮，防止车辆在升降台发生滑溜。另外，阻位器可以快速拆卸，调节安装位置。若有损坏，还方便进行修理与换新[5]。

各组件的相互连接及拐角位置处均设置成圆角结构，保证了各组件的相互契合，防止产生应力集中问题，避免了尖角，确保了工人的通行安全。

1.3 部件间的连接关系

将框体嵌入在一个事先挖好的倒梯形地基内，并使用地脚螺栓固定。框体顶端凸台与升降台底部的凹槽相互契合，使结构封闭。举升臂一侧的上下端为固定铰支座，通过轴连接固定；另一侧的上下端为滑块滑动，通过轴与滑块连接。举升臂与轴之间使用键进行周向固定。轴的两端使用弹性挡圈进行位置固定，防止举升臂产生晃动。当举升机工作时，以固定铰支座为支点，通过轴带动滑块在导轨内向左或向右滑动，促使举升臂的角度发生变化，带动升降台随之上升或下降。

1.4 材料及加工工艺

考虑到成本，箱体采用普通碳素结构钢即可。但是，由于举升机对安全要求较高，举升机在工作时的危险系数较大，设计时需要考虑安全冗余。采用焊接的方式将钢件焊接成框体，需要除锈、防腐处理，在箱体外表面刷涂层或喷漆，防止氧化。

2 箱式举升机工作过程

当需要进行车辆检测时，工作人员使用机器将拉环12 从半圆沉槽10 中拉起来，取下定位挡板。随后车辆行驶到左右两个升降台8 上，两侧的车轮分别位于两侧的升降台。在4 组对应的销槽13 中各自插入一个阻位器14，防止升降台上升时车辆在升降台上发生滑动，保证检测安全。车辆停稳后，通过举升臂将升降台8 抬升至适宜高度进行检测工作，同时工作人员可通过半圆凸槽11 将拉环12 从半环沉槽10 中上旋拉升，使得凹槽6 向上脱离凸台3 处，取出定位挡板。工作人员进入到下沉腔2 中对车底进行检查，并对框体1 的内部进行灰尘、油污及杂物的清理。

当没有车辆检测时，可控制两个升降台同步下降，直到框体1、定位挡板5 以及两个升降台8 之间相互契合。整个检测平台构成全封闭箱式结构，可避免灰尘落入，降低维护频率。

3 应用前景及效益分析

近年来，随着我国汽车行业的快速发展，汽车走进了千家万户。2020 年全国机动车保有量达到了3.95亿辆[6]，推动了车辆的维护保养及检修等行业迅速发展。机动车的检测需求逐步提升，一系列配套设施的完善越来越重要。目前，我国为全世界汽保设备生产第一大国。据统计，2020 年我国汽车检测行业市场规模达到了540.42 亿元[7]。举升机作为汽车维修厂的必备设备，其设计是否方便，检测时是否高效，能否最大限度保证设备的干净，是设计时需要考虑的主要问题。传统的举升机在清洁方面存在一定的局限性。改造后的举升机不仅能集中清理杂物灰尘，而且全封闭式的结构能减少灰尘的落入。一旦生产投入市场，可以很好地改善检修设备环境，不仅节省了人工成本，也提高了工作效率。

经对某县30 多家汽车修理厂调研后发现，每家汽车修理厂平均有五六台举升机设备。根据钢材的价格计算得知，若将其中一半的举升机改造为带有箱体的举升机，则需要增加2.4 万元的成本。按照该县劳动力最低月工资标准，每家汽修厂少雇佣一名劳动力，一年可以节省2.4 万元。参照相关规定，汽车举升机使用寿命10 年，此后设备需要更新换代。也就是说，从第二年开始，汽修厂就可以获得收益，经济效益显著。

此外汽修厂脏乱差的环境一直饱受诟病。举升机内部充满了灰尘、油污及各种废弃物，工作环境改善迫在眉睫。汽油具有强挥发性，对神经系统具有毒害作用。人体经呼吸道在吸入一定浓度的汽油后，可引起慢性中毒。当没有车辆检测时，挥发的汽油会对人体造成伤害。有些汽修厂建在室外，挥发的汽油对植物、土壤也有毒害作用。对剪式举升机加装箱体进行改造后，上述情况可以得到有效改善。在介绍箱式举升机的优点后，工人对箱式举升机的认可度与接受度较高，普遍愿意引入加装箱体的举升机替换原有的举升机。

4 结论

举升机在车辆检测维护中具有举足轻重的地位，需求不断增加，同时未来举升机会向着更加便捷的方向发展。减少举升机的维修成本将成为新的技术趋势，而设备的维修和保养成为销售的新卖点。

剪式举升机箱体的设计简单、操作方便，为设备环境的维护提供了极大的便捷性。它与传统的举升机最大的区别在于，在不使用时整个设备是一个封闭结构，内部结构被包围起来，避免裸露在空气中。综上所述，改进后的举升机存在的优点如下。

（1）修车效率提高。箱体内下沉腔的设计可以收集灰尘及废弃物，从而减少了工人清理卫生的时间，提高了修车效率。

（2）卫生环境改善。举升机工作时，通过下沉腔收集废弃杂物；不工作时，全封闭的结构可以防止灰尘的落入，有效改善汽修厂的卫生环境。

（3）节省人工。封闭式的箱体结构降低了外部因素对举升机内部的污染，从而减少了维护举升机的人力投入。

但是，采用箱式举升机在更加高效便捷的同时，存在一些需要注意的问题。

（1）举升机的结构发生了变化，工人的工作环境和工作模式也会发生改变。工人们接受新事物、适应新环境的能力以及人们对传统结构的固有观念，都是需要考虑的问题。

（2）立足于全球低碳化转型的环境背景，依据我国绿色低碳、节能减排的发展理念，2020 年9 月我国提出“二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和的目标和愿景”[8]。鉴于汽车行业对环境的影响，建议从车辆检测入手，改变现有工作环境，为该箱式举升机建立国家标准，助力碳排放达标。

本设计中剪式举升机和箱体结合的许多细节尤其是电、液配合是后续需要重点研究的内容。