一种运动设备对接装置的初探

广东省华立技师学院 吴胜元

一种运动设备对接装置的初探

广东省华立技师学院 吴胜元

为实现运动设备不停车完成物品装卸功能，采用中转车的运送形式，借助特此设计的对接装置，实现快速平稳对接，完成物品的中转需要。从而达到高效、省时的运送目标。

运动设备 对接 装置

物流、客运以及各种生产中，都有很多运送设备，有运动中的大型物体，要装上或卸下一个小部件，小部分物件，如果要大的运动体完全停止才进行装卸工作，则造成能量浪费，以及时间浪费。这种情况可以借助中转工具，实现大运动体不停下来，而完成物品装卸功能，使整个过程更加流畅。

设计原理为：大运动体（大车）保持不变的运动速度，沿着一定的轨迹（一般借助轨道）行进。小物件要实现移位到大车上时，先将小物体装上一辆静止状态的中转车（小车），中转车启动、加速，追上大车，并保持同速，这时借助对接装置，大小车进行对接、固定，在相对静止的状态下，将小物件转移到大车上，然后中转车与大车对接脱离，中转车调整速度到达指定位置。大车始终保持原来的运动状态。小物件卸车过程也是相似，不同之处为中转车与大车对接后，小物体从大车转移至中转车。转移过程如图1所示。

图1 基本原理

一、中转方式的优点

1. 大车速度不受影响，始终保持快速行进，对整体而言不浪费时间；2. 大车无需频繁停车及启动，节约能量；3. 无需给大车一个整体化的装卸平台。

二、实现过程

1. 需克服的问题。前进方向一致，大小车速度不一致。速度应尽快达成一致，使中转车的行程尽可能短，以节约成本。假设大车的速度是20米/秒，1分钟就是走了1.2公里。中转物的转移时间假定为10秒。大车与小车的同速、对接时间应尽量缩短，希望在几秒钟内能完成。

大小车对接需要解决的问题：一维运动（前进方向）方向上的差异，轨道高度误差、轨道的平行度误差，车辆的制造高度误差、车身宽度误差，减振弹簧的伸缩量不同。以及车身的振动。我们需要重点解决的一维方向的差异(其他差异基本保持不变且较小)，进行车速自动控制，使车速保持一致。

2. 设备与速度控制。采取联网自动控制。可以一体化控制，总控制装置在大车，小车装接收器及执行器。或大小车独立控制，大小车各自拥有自身的控制系统。

3. 对接装置。要完全靠自动控制装置来保证速度完全一致，理论上是可以做到的，但需要很多高精度的仪器及装置，成本过高而不宜实现。因此需设计有效的对接实现装置来进行大车与中转车通道的对接。如果借助机械的、具有一定柔性的强制对接的装置，可以较好的解决此问题。

（1）设计要点：如图2。图中B、C是中转车与大车对接口，中转物体的通过接口通道进入或移出，若B是移出口，则C是进入口。A是实现接口快速准确对接的执行装置，是整个系统的关键。A如图3所示。

图2 中转车

图3 对接装置

（2）结构分析与动作过程：电磁铁与双杆液压缸由4支弹簧悬挂安装，弹簧的作用是起到柔性悬挂，允许电磁对接装置可以在一定范围内自由活动。中转车与大车位置基本接近时，电磁铁得电，牢固地吸在大车基座上。此时电磁铁在基座上的位置不一定是正中央（假设正中央的位置是中转车与大车的对接位置），而是落在基座从左端至右端的水平中心线上任何位置。油缸两头的支撑，采用球铰链，在与支座一端，球铰链通过一段连杆与离合制动器相连。电磁铁未通电时，离合制动器处于游离状态，连杆可以自由转动，实现自由位移，从而保证允许电磁对接装置可以在一定范围内自由活动。电磁铁通电，吸合之后，油缸的摆动与转动动作完成，这时，离合制动器进行锁止，连杆不能转动，整体进行固定。这时，由位置检测装置测量两车之间的错位距离与错位方向，同时启动双杆液压缸，按减少错位的方式进行推动，当位置对正后停止动作，并进行进入口与移出口锁定。

（3）电磁铁的设计。如上假设中转物质量为1000kg，中转车质量为2000kg，总质量为m＝3000kg，假设加速度a〈0.5m/s2，电磁铁与大车基座之间的摩擦系数f＝0.05，则电磁铁吸力F＝ma/f＝3000×0.5÷0.05＝30000（N）铁心及衔铁横截面为260平方厘米，总长度为60厘米。线圈电流2安。由公式F＝（107/8π）B02S0可得B0＝1.70T,查磁化曲线图，铸钢，磁场强度为H＝9×103A/m。由公式IN＝∑（Hl）代入数据2N＝9×103×0.6，解得N＝2700匝。

三、安全措施要点及附加内容

当大小车未能按既定要求完成动作时，首先应减速，再继续进行相关操作；直到在有效距离内仍未完成时，则应停车。对接装置详细设计制造时还应考虑如何缓冲撞击，减少摩损，以及降低噪音；同时需考虑电磁干扰等问题。

[1] 许朝铨,《悬挂运输设备与轨道设计手册》,中国建筑工业出版社, 2003-05

[2] 能源部西北电力设计院,《电力工程电气设计手册》, 中国电力出版社, 2007-01

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