一种移动式设备支架的设计

周 晶，陈 勇，李 文，李西德

（四川化工职业技术学院，四川泸州 646300）

0 引言

设备的维护保养及检修是设备工作人员的日常工作，足够的工作空间有利于降低工作的难度和强度，从而提高工作效率。但由于受多种条件限制，有时不得不将设备安装于狭小的空间内，尤其是车载移动设备，安装于狭小空间的现象尤为突出。当进行设备进行维护和检修等作业时，操作者必须进入受限空间作业，工作难度较大，同时存在安全隐患[1]，不利于相关设备的检修。以某型飞机除冰车发动机的安装为例，设计一种可将发动机外移的结构装置，并通过试制验证方案的可行性。

1 传统安装方式存在的问题

飞机除冰车是在寒冷地区保障飞机运行安全的车辆，主要功能是围绕驻停的飞机，利用车载除冰设备将除冰防冰液喷洒在机身表面，从而达到飞行前清除机身冰雪凝结物的目的，保证飞机的运行安全（图1）[2]。该种车辆通常配有两台发动机，分别作为车辆行走和车载除冰设备的动力源。为保证较大的除冰防冰液箱体尺寸，通常将一台发动机布置在底架侧方（图2）[3]。

图1 飞机除冰车

图2 除冰车第二发动机安装位置

目前，安装于车架侧方发动机多采用固定连接，将发动机固定于发动机舱内，该安装方式存在以下缺陷：发动机进行维护保养作业时，由于受空间限制，操作困难、劳动强度较大；发动机故障检测时，车架内侧面发动机检修困难，且不易提供充足的照明条件，存在安全隐患；发动机实施大修时，不易直接使用吊装工具进行拆装，发动机拆装难度大[4]。

2 移动式设备支架的方案设计

参考汽车起重机支腿伸缩原理，将固定式发动机支架改进设计为移动式安装支架，当发动机维护保养和检修时，将发动机整体移动到机舱外。改进后的发动机安装支架，主要由运动部件、固定部件、安装部件和动力部件组成（图3）。

图3 移动式安装支架结构

固定部件安装于车架侧方，采用悬臂梁结构型式，主要用于支撑发动机。运动部件安装于固定部件的底部筒体内，并可在外力作用下与固定部件形成相对运动[5]，产生相对位移，主要用于发动机检修等工况时，将发动机外移到机舱外并承受部分负荷，起到运载发动机和外移支撑作用。动力部件主要用于向移动支架提供动力，使运动部件在固定部件的底部筒体内相对运动，降低发动机整体外移的工作强度。安装部件是发动机与运动部件和固定部件之间的连接件，主要用于在发动机正常工作时，将运动部件和固定部件锁定，形成固定连接支架，避免相对运动；在发动机需外移时，可带动发动机整体移动到机舱盖外侧。

2.1 固定部件设计

固定部件的结构强度和刚度根据发动机总成重量和工作要求确定。

固定部件由左右固定支架、连接杆和固定支耳组成（图4）。固定支架下部设计为筒体结构，用于安装运动部件。连接杆主要用于固定连接左右固定支架，确保左右筒体支架平行和整体刚度。左右固定支架的前端和后端设计有固定支耳固定连接于筒体支架，安装部件及运动部件上的连接板通过螺栓可与支耳实施固定连接。

图4 固定部件结构

2.2 运动部件设计

运动部件主要通过与固定部件的配合发挥作用。当发动机正常工作时能可靠固定连接，当设备需要检修时，在外力作用下，能将发动机移动到机舱外的开阔空间（图5）。

图5 运动部件结构

运动杆装配于固定支架下方的筒体内，左右运动杆通过前后两个连接杆构成可拆卸式矩形结构件，确保设备外移时左右运动杆能同步运动。当连接杆受外力驱动时，带动左右运动杆同时伸出或缩回。内滑动支架安装于固定支架下方的筒体上平面，通过螺栓实现与固定支架的内侧固定支耳的连接，当设备外移时，松开连接螺栓，设备重力在作用下，内滑动支架始终与固定支架筒体上平面接触，由发动机带动滑动支架在固定筒体上平面移动。外滑动支架与运动杆处于固定连接状态，并可通过螺栓实现与固定支架中的外侧固定支耳的连接，当设备外移时，松开与外侧支耳的连接螺栓，由运动杆带动外滑动支架向外移动。内滑动支架和外滑动支架同时与发动机本体连接，当运动杆与固定支架发生相对位移时，由于运动杆和外滑动支架固定连接，将带动发动机移动，内滑动支架将在固定支架筒体上平面滑动。

2.3 动力部件设计

动力部件用于为设备支架的外移和回缩提供动力，主要由油泵、电磁换向阀、伸缩油缸及溢流阀等部分组成（图6）。

图6 液压原理

当发动机出现故障需要检修时，发动机不再能为移动部件提供驱动动力，故方案中液压油泵采用电动油泵，利用整机电源驱动油泵工作，为伸缩油缸的伸出与缩回提供动力。电磁换向阀为伸缩油缸油路选择阀，当电磁换向阀得电时，电动油泵的动力油液经换向阀后进入伸缩油缸无杆腔，油缸伸出；当电磁换向阀失电时，动力油液经换向阀后进入油缸有杆腔内，油缸缩回。伸缩油缸的活塞杆端和缸筒端，分别连接于固定部件和运动部件的连接杆，油缸伸出时运动部件与固定部件发生相对位移，并带动发动机向外移除；同理，油缸回缩时可带动发动机重新进入机舱内。

3 试制与应用

为解决飞机除冰车车架侧方发动机在维护保养和检修时，由于受限空间作业等原因造成的困难，按照车辆相关布置参数结合本方案进行开发设计，通过技术设计、部件和整机装配、功能测试等新产品部件试制环节，验证了本设计方案能满足车架侧方发动机的安装及使用要求，有效地将发动机移至发动机舱盖外侧，解决了作业空间受限的难题，降低了产品后期保养维护及检修等工作难度及劳动强度。

本文设计的移动式设备支架通过小批量试制并投放市场，得到用户的好评，取得较好的使用效果。样机的试制装配如图7所示。

图7 样机试制

4 结束语

移动式设备支架能将受限空间内的设备有效地移至设备箱盖外，解决了受限空间内的设备在维修作业时存在的劳动强度大、效率低等问题，具有易生产、使用方便等特点。通过在飞机除冰车上的实际应用，验证本设计方案能满足用户使用要求，具有较大的推广价值，可为类似受限空间内设备的安装设计提供技术参考。本产品已获得国家实用新型专利（ZL2020206441780）。