互换性在施工升降机装配调试中的应用

宋艳芳，许志立

（广州市特种机电设备检测研究院，广东 广州 510000）

施工升降机的运动部件主要由吊笼和传动机构（即传动小车）两部分组成。吊笼为一框型钢结构，其运动是通过安装在吊笼上的滚轮沿导轨架做垂直方向运动，传动机构由电动机、电磁制动器、弹性联轴节、涡轮蜗杆减速机及传动齿轮等组成。吊笼和传动机构之间通过内置有超载传感器的销轴（40mm）弹性联接在一起（如图1、图2所示），并通过传动机构上的齿轮和导轨架上的齿条啮合产生动力，使吊笼运行。在厂内的装配调试过程中，可以通过调整滚轮来微调传动板和吊笼的在导轨架上的位置以实现两者的配合，但由于实际生产过程中存在加工误差以及构件焊后变形过大等因素，易导致传动板耳板孔和吊笼耳板孔不同心，无法实现配合，无法穿入销轴，严重影响了施工升降机的装配性。

1 施工升降机装配调试中存在的问题

图1 传动板与吊笼

图2 传动板、吊笼、传感器销轴

施工升降机的传动板和吊笼上面均装有滚轮，包括背滚轮、侧滚轮及附滚轮，滚轮结构如图3所示，均为偏心轮结构，其偏心距一般为3mm或4mm，受限于滚轮偏心距的大小，通过滚轮来调整吊笼与传动板相对于导轨架的位置其调整幅度也仅限于一个很小的范围内。而施工升降机在厂内的装配调试过程中，选取吊笼和传动板前没有做任何技术测量，可以说是随机选取的，当把吊笼和传动板放入导轨架时，经常出现吊笼和传动板上面的耳板孔不同心，销轴无法插入。据广州某施工升降机生产厂数据统计显示，出现该现象的调试数量已占到施工升降机调试总数量的近30%。

图3 滚轮结构图

目前，厂内针对上述问题多采用“烧耳朵”法来解决，即通过在单边仅有1块耳板的吊笼耳板上（传动板单边有2块耳板）耳板孔位置用气割割下一个偏心环，然后再焊入一个相同直径大小的圆环（图4），从而改变耳板上孔的位置，以配合传动板上的孔，俗称“烧耳朵”现象。但实际的生产中“烧耳朵”现象不仅影响传动板与吊笼的联接质量，更耗费了大量的人力和时间，严重制约着装配调试的速度。在装配过程中由于装配人员一般都非专业焊工，受限于其焊接水平，很难保证补焊圆环的焊接质量，甚至在后期的使用过程中出现圆环脱落，施工升降机无法使用的情况，且1台需要“烧耳朵”的装配调试时间通常是正常装配调试时间的两倍以上，大大降低了生产效率。

图4 烧下来的偏心环及补焊上的圆环

分析以上问题，导致吊笼和传动板最后无法装配的原因是多方面的，既有工艺设计方面的原因也有工艺装备质量方面的原因。

1）生产工艺的不妥导致吊笼和传动板在加工工程中发生变形，尤其对吊笼主梁而言，在其焊接的加工过程中需要多次进行矫正及测量工序，但多数厂家都忽视了此环节，导致主梁焊后变形过大、直线度差，从而最终影响吊笼的形状。工人为了增加计件数量，使得吊笼和传动板整体焊好后在模具上的冷却时间达不到工艺文件的要求，冷却时间不足导致其焊后变形。

2）耳板的加工误差、耳板焊接质量及其焊接后的变形。

3）各个厂在生产过程中都有加工吊笼和传动板的特制模具，但在使用过程中由于磨损等因素，都会影响到最后制作出来的吊笼和传动板形件精度。

2 互换性的概念

零部件的互换性是指在同一规格的一批零部件中，任取其一，不需任何挑选或附加修配（如钳工修理）就能装在部件或机器上，达到产品规定的使用性能要求。遵循互换性原则，不仅能显著提高劳动生产率，而且能有效保证产品质量和降低成本。

互换性技术中包括完全互换性和不完全互换性。在机械装配时，当机器装配精度要求很高时，如采用完全互换会使零件公差太小，造成加工困难，成本很高。不完全互换性是指零部件在装配时需要选配（但不用进一步加工）就能装成具有规定性能的部件或者机器，采用不完全互换，可容许较大的零件制造公差，利用选择装配的方法将相配件按尺寸大小分为若干组，然后按组相配，同组内的各零件能实现完全互换，不完全互换式可以显著降低零件的制造成本。

在施工升降机生产过程中，标准节因其需用量大，且加工质量直接影响到将来施工升降机运行的安全，各厂对其加工精度均有较高的要求，对其加工工艺和工艺装备都有明确的规范，加工出来的标准节可以实现安装互换性的要求。但由于吊笼和传动板在厂内装配调试过程中，两者之间不属于小误差的装配精度，故而各厂家都忽视两者装配间的互换性，或者说基于成本的考虑，放弃了两者间的装配互换性。这是导致出现上述“烧耳朵”现象的主要原因。但如何把互换性的思想应用到施工升降机吊笼和传动板的装配调试过程中，或者说如何通过更方便更实效更经济的方法来实现两者之间的互换性具有重要的现实意义，此也是解决“烧耳朵”现象的根本方法。

3 互换性在吊笼和传动板装配上的应用

结合当前施工升降机的调试现状，本文提出以下两种方法来实现吊笼和传动板在装配调试过程中互换性。

1）施工升降机在出厂前的装配调试过程中，传动板和吊笼的选择是随机的，在装配之前没有经过任何测量，缺乏一种通过测量而获取准确数据来保证装配互换性的方法。为此可以通过建立一种有效的数据测量方法，选择合适的基准点，构建一个包含传动板和吊笼三维尺寸信息的数据库系统，该数据库中包括有吊笼耳板孔与传动板耳板孔的位置公差及精度、两者耳板孔和导轨架的位置公差与精度以及传动板两边耳板上两圆孔的同轴度公差等数据。通过数据库自动模拟匹配传动板和吊笼，然后有目的地选择吊笼和传动板进行装配组合，实现两者的不完全互换性装配。但该方法会增加装配调试前测量环节，增加了工序，相应地增加了成本。

2）通过改变结构设计，改变传动板和吊笼的联接方法，减小因吊笼生产过程中的变形误差对装配的影响。如采用活动耳板，即在传动板结构形式不变情况下，把吊笼耳板设计为可拆卸耳板，其中可拆卸耳板和吊笼上面的孔均为鹅蛋孔，增加了可拆卸耳板的调整范围。通过调整活动耳板的位置，以配合传动板，然后通过4个8.8级的高强度螺栓连接可拆卸耳板和吊笼，如图5、图6所示，实现吊笼和传动板的直接装配，从而避免“烧耳朵”现象的出现。

图5 可拆卸耳板

图6 可拆卸设计吊笼顶部结构

新的设计方法，在调试后可把耳板拆卸下来，从而降低了吊笼的高度，对于某些因运输对吊笼高度有严格要求时，也提供了便利。该设计在个别厂家已经得到了广泛的应用，且取得了较好的效果。

4 结 语

在吊笼和传动板厂内装配调试过程中，“烧耳朵”现象严重影响了调试速度和产品质量，浪费了大量的调试时间。新的改进结构设计方法的采用，实现了吊笼和传动板在装配过程的互换性，解决了厂内生产的实际问题，提高了装配调试的效率，减少了调试工人的劳动强度，降低了调试成本，从而大大提高产品的市场竞争力。

[1]张琳娜.精度设计与质量控制基础（第三版）[M].北京：中国计量出版社，2011.

[2]赵树忠.互换性与技术测量[M].北京：科学出版社，2013.

[3]汪炼钢.浅析差速器壳体的加工及装配互换性问题[J].工程建设与设计，2008，(10)：84-85.