可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì)
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可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì)
1 課題背景
隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,汽車維修工業(yè)也迅速壯大。作為汽車維修用的必備之一的汽車舉升機(jī)的制造業(yè)也如雨后春筍般的涌現(xiàn)。但符合國際標(biāo)準(zhǔn)的不多,中高檔層次的舉升機(jī)沒有,深圳元征公司要求我校設(shè)計(jì)符合國際標(biāo)準(zhǔn)的舉升機(jī),以進(jìn)入國際市場。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)性能更好可四輪定位的四柱式汽車舉升機(jī)。
2 國外的情況和發(fā)展趨勢
汽車舉升機(jī)在世界上已經(jīng)有了80多年的歷史。1925年在美國生產(chǎn)的第一臺汽車舉升機(jī),它是一種由氣動控制的單柱舉升機(jī),如圖1所示。由于當(dāng)時(shí)采用的氣壓較低,因而缸體較大,同時(shí)采用皮革進(jìn)行密封,因而壓縮空氣驅(qū)動時(shí)的彈跳嚴(yán)重且又不穩(wěn)定。直到10年以后,即1935年這種單柱舉升機(jī)才在美國以外的其它地方開始被采用。
圖 1 單柱舉升機(jī)
1937年美國另外一家公司生產(chǎn)出第一臺四柱舉升機(jī),隨后在美國一家公司也生產(chǎn)出類似的舉升機(jī),如圖2所示。這兩種舉升機(jī)均由螺旋驅(qū)動,
圖 2 四柱舉升機(jī)
其方案是:每一立柱內(nèi)均有一螺母及螺桿,由裝在地面上的鏈條串連起來以實(shí)現(xiàn)同步驅(qū)動,此四柱舉升機(jī)在市場上并未獲得成功,而單柱舉升機(jī)卻繼續(xù)得到更大的普及。1948年Joseph Bardbury & Sohs (即現(xiàn)在的TI Bardbury)生產(chǎn)出該公司的第一舉升機(jī),其方案是:在四柱舉升機(jī)的一個(gè)主柱內(nèi)裝有一套螺旋驅(qū)動機(jī)構(gòu),舉升臺板的其它三個(gè)角落通過鋼絲繩與動力主柱相連。1950年Bardbury將機(jī)械式螺旋驅(qū)動機(jī)構(gòu)改為液壓機(jī)構(gòu),只采用一個(gè)液壓缸,其他立柱通過鋼絲繩連接以實(shí)現(xiàn)同步舉升,由于當(dāng)時(shí)的液壓壓力尚未超過35～40Kg/cm2因而第一臺液壓舉升機(jī)的缸體直徑較大。五十年代初單柱舉升機(jī)在歐洲市場上的銷路急劇下降,而四柱舉升機(jī)卻躍居主導(dǎo)地位;但是在美國單柱舉升機(jī)卻繼續(xù)受到人們的喜愛。1956年Borg Warner 和Plessey生產(chǎn)液壓壓力能達(dá)到140～175Kg/cm2的液壓齒輪泵;借助于此, Bardbury又生產(chǎn)出雙功能舉升機(jī),這在舉升機(jī)的設(shè)計(jì)上是一個(gè)突破性進(jìn)展。此舉升機(jī)可以用兩種方式支撐汽車:車輪支撐型;車輪自由型。此發(fā)明在市場上很受歡迎。到1960年在英國的市場上占有率竟達(dá)75%。1961年Bardbury生產(chǎn)出四柱舉升機(jī)改進(jìn)后的車輪自由系統(tǒng),并在全世界17個(gè)國家獲得了專利。但在南美洲仍然喜愛單柱舉升機(jī),只是現(xiàn)在已將其改為液壓傳動。
1966年,一家德國公司生產(chǎn)出第一臺雙柱舉升機(jī),如圖3所示。這是
圖 3 雙柱舉升機(jī)
舉升機(jī)設(shè)計(jì)上的又一個(gè)突破性進(jìn)展,但是直到1977年這種舉升機(jī)才在德國以外的其它國家出現(xiàn)?，F(xiàn)在雙柱舉升機(jī)在市場上已占據(jù)牢固的地位,其銷量還在繼續(xù)增長。它和四柱舉升機(jī)相比,既有優(yōu)點(diǎn),也有缺點(diǎn),以下將作一簡要說明。
我們所見到的絕大多數(shù)舉升機(jī)均采用固定安裝方式,在舉升前汽車必須駛上舉升機(jī)。在移動式舉升機(jī)方面也有幾項(xiàng)成功設(shè)計(jì),如簡式舉升機(jī)上、菱架式舉升機(jī)等。但這類舉升機(jī)仍存在兩個(gè)主要問題:接近汽車下部較難,在車間移動舉升機(jī)時(shí)難逾越地面上的障礙物。當(dāng)然,可移動性是這類舉升機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在固定安裝的單柱、雙柱、四柱舉升機(jī)已在維修現(xiàn)場廣泛采用,而移動式舉升機(jī)卻相對要少得多。
最初設(shè)計(jì)單柱舉升機(jī)外,車輛較大,其底盤也能明顯辨認(rèn),因而汽車檢修區(qū)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于舉升器件。而今絕大多數(shù)汽車均為“緊湊型”或“半緊湊型”,導(dǎo)致汽車檢修區(qū)域接近主要舉升機(jī)器件而不便操作。但在南美洲卻屬例外,那里仍然采用較大的車輛,這可能是單柱舉升機(jī)在該地區(qū)的市場上仍然繼續(xù)受到歡迎的重要原因。單柱舉升機(jī)有兩大優(yōu)點(diǎn):當(dāng)其下降后,不會成為維修車間的障礙物;汽車可在舉升機(jī)上轉(zhuǎn)動。但美國卻受到了責(zé)難,主要是舉升機(jī)的旋轉(zhuǎn)會帶來撞擊操作人員的危險(xiǎn)。單柱舉升機(jī)的主要缺點(diǎn)是:第一,它需要在車間的地面挖掘一個(gè)相當(dāng)大的坑穴后才能安裝;其次,它只能為使用提供車輪支撐方式;第三,使用時(shí)難于接近汽車下部的一些重要檢修區(qū)域。舉升機(jī)用的主油缸潛藏在地下也給維修帶來兩大問題:第一是檢修這些零部件頗為困難;其次是油缸所處的環(huán)境條件差,容易生銹,特別是地下水位較高時(shí)更是如此。
雙柱舉升機(jī)(包括液壓式和機(jī)械式),均具有以下優(yōu)點(diǎn):第一,檢修汽車下部具有很高的可接近性(幾乎達(dá)到100%);其次,采用車輪自由型的方式支撐車輛,因而拆卸車輪時(shí)不需要其它輔助性的舉升措施;第三,結(jié)構(gòu)緊湊,專地面積小。雙柱舉升機(jī)的缺點(diǎn)是:第一,為確保安全,安置舉升機(jī)時(shí)的要求非常嚴(yán)格,否則在舉升過程中容易搖晃或顛覆;第二,由于此舉升機(jī)常采用車輪自由型的方式支撐汽車,如需采取車輪支撐型的方式維修汽車則甚感不便,如檢查懸掛系統(tǒng)、檢查轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)間隙或進(jìn)行車輪定位檢驗(yàn)等;第三,由于舉升臂和立柱承受懸臂或載荷所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力,其承力件易于磨損。因而雙柱舉升機(jī)的安全工作壽命一般要比四柱舉升機(jī)低。
如圖2所示,四柱舉升機(jī)有四根立柱、兩根橫梁、用于支撐汽車的兩個(gè)臺板。舉升前,汽車很容易正確無誤的駛上四柱舉升機(jī)的臺板。由于臺板內(nèi)側(cè)設(shè)備有凸緣,當(dāng)汽車駛上臺板時(shí)也不致于墜入其間的空隙中,車輪支承型四柱舉升機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是:第一,舉升機(jī)裝載汽車時(shí)勿需較高的技術(shù),操作又很簡單;第二,承載時(shí)非常穩(wěn)定;第三，支承載荷受力簡單,應(yīng)力較低,從而延長了設(shè)備的使用壽命;第四,由于具有較高的使用價(jià)值,從經(jīng)濟(jì)上來看也是合算的;第五,易于維修;第六,在車間現(xiàn)場進(jìn)行安裝也較方便，只要地面平坦,其混凝土厚度能夠牢固立柱的地腳螺栓即可。四柱舉升機(jī)的缺點(diǎn)是:和雙柱舉升機(jī)相比,占地面積較大,對汽車檢修區(qū)域的可接近性差。
3 國內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢
解放后,特別是改革開放以來,我國的汽車維修行業(yè)有了很大的發(fā)展，為之服務(wù)的汽車維修設(shè)備行業(yè)已成為我國的新興行業(yè)并不斷發(fā)展壯大。各種舉升機(jī)設(shè)備如雨后春筍,不斷涌現(xiàn),質(zhì)量不斷提高,銷量逐年增長。
有人說:對于汽車維修企業(yè)來說，汽車舉升機(jī)可能是除廠房外的最重要的投資,因?yàn)樗哂兄陵P(guān)重要和不可替代的作用，甚至直接影響到汽車維修業(yè)務(wù)的興衰。汽車舉升機(jī)是汽車維修設(shè)備行業(yè)的支柱設(shè)備之一,讓我們生產(chǎn)出更多、更好、更受用戶歡迎的汽車舉升機(jī),為汽車維修企業(yè)服務(wù)。
4 汽車舉升機(jī)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
4.1舉升機(jī)臺板降到下位時(shí),與地面應(yīng)盡可能在同一平面上
為達(dá)到此目的,雖然可在地面上挖掘凹坑,但需增加投資費(fèi)用,也破壞了車間地面的平整性。為此,在保證強(qiáng)度和剛度的前提下,應(yīng)盡可能降低舉升機(jī)臺板和橫梁的高度;這樣既便于汽車駛上舉升機(jī),又使駛上臺板的斜面長度盡可能短,節(jié)約車間的占地。在條件許可時(shí)舉升機(jī)臺板(或橫梁)應(yīng)選擇專用型鋼或用鋼板折彎成形。
4.2 正確選擇傳動方式
采用機(jī)械傳動(螺母、絲螺)或液壓傳動(油缸),均用電動機(jī)驅(qū)動。機(jī)械傳動的成本較高,耗能較多，但安全性較好。經(jīng)驗(yàn)證明:機(jī)械傳動的能耗為液壓傳動所需能耗的兩倍(在舉升載荷、舉升時(shí)間均相同的條件下)。機(jī)械示舉升機(jī)的螺母、螺栓磨損較快,而液壓示舉升機(jī)的維修量卻相對要小些。雖然液壓示舉升機(jī)的技術(shù)難度較大,但多數(shù)零部件(液壓泵、液壓缸、閥門、密封元件等)均可外購或外協(xié),當(dāng)然一定要選用優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
4.3 鋼絲繩的選擇
為了減少滑輪直徑從而縮小舉升機(jī)立柱的斷面尺寸,應(yīng)該選用高柔度的鋼絲繩。鋼絲繩應(yīng)有較高的安全系數(shù),一般應(yīng)達(dá)8。為此,應(yīng)增加鋼絲繩鋼絲的數(shù)目。如英國某公司3t系列的舉升機(jī)所采用的鋼絲繩的直徑為9mm,兩根并列,每根37股,每股6根鋼絲?；喓弯摻z繩的直徑比為18比1?；喭ǔＳ娩摬闹瞥?而該公司采用的玻璃釬維與尼龍混合制成(50%的玻璃釬維、50%的尼龍)。這樣,不僅價(jià)格便宜,還能減輕鋼絲繩的磨損,延長其使用壽命。
5 汽車舉升機(jī)的安全保證措施
今天全世界都對在危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境下工作的人們的安全寄予極大的關(guān)注。汽車舉升機(jī)具有潛在的危險(xiǎn),因?yàn)槿藗円谄湎旅婀ぷ?，?dāng)其升降時(shí)如不小心,也會碰傷手足。近年來不少國家還制定了專門性法規(guī),以防止或至少使安全事故的可能性降低到最低限度。
汽車舉升機(jī)的安全保證措施主要應(yīng)從兩方面著手:一方面應(yīng)從設(shè)計(jì)制造方面采取措施,好提高汽車舉升機(jī)的安全技術(shù)特性;另一方面則應(yīng)在使用維修過程中遵循嚴(yán)格的操作規(guī)程,保證汽車舉升機(jī)能在良好的技術(shù)狀態(tài)下正確的運(yùn)行。
5.1 設(shè)計(jì)制造方面的安全保證措施
當(dāng)今世界上的許多先進(jìn)技術(shù),如自動控制、光點(diǎn)開關(guān)等,已廣泛應(yīng)用到各種安全裝置的設(shè)計(jì)領(lǐng)域,因而在設(shè)計(jì)制造舉升機(jī)時(shí),應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的特點(diǎn),積極采用先進(jìn)、可靠、實(shí)用的現(xiàn)代安全技術(shù)。以下僅列舉多數(shù)舉升機(jī)上普遍采用的安全保證措施:
舉升機(jī)應(yīng)能經(jīng)受超負(fù)荷試驗(yàn)(包括舉升和支承)。一般應(yīng)為最大舉升能力的125%,此時(shí)舉升機(jī)的構(gòu)件不得有任何永久性的變形和損壞。
所有的操作控制機(jī)構(gòu)均應(yīng)采用“雙重保險(xiǎn)”，以防誤操作，即舉升機(jī)運(yùn)行前必需要操作兩個(gè)控制機(jī)構(gòu)（或按鈕開關(guān)）后才能啟動。
所有的控制電路均應(yīng)采用“失效保護(hù)”，即任何單個(gè)元器件失效，也不會使舉升機(jī)下墜或上升所造成非常危險(xiǎn)的局面。
所有的舉升機(jī)器件均應(yīng)有第二支承系統(tǒng)，原有的提升系統(tǒng)失效時(shí)，它能自動進(jìn)行有效的支承。
所有的柔性提升手段，如鋼絲繩、鏈條等，均應(yīng)有足夠的安全系數(shù)，并在制造廠設(shè)置的防護(hù)罩內(nèi)傳動。
所有的運(yùn)動部件均應(yīng)有防護(hù)裝置，以免撞擊操作人員的任何部位，特別是手、足、衣服等。
所有舉升機(jī)的設(shè)計(jì)均應(yīng)把舉升重物滑移的可能性降到最低限度。
5.2 使用維護(hù)方面的安全保證措施
使用維護(hù)方面的安全保證措施涉及的范圍很廣，包括舉升機(jī)使用前的準(zhǔn)備工作、舉升汽車時(shí)應(yīng)該注意的事項(xiàng)、承載時(shí)的穩(wěn)定性、降下汽車時(shí)的注意事項(xiàng)、日常及定期維修檢查工作等。雖然汽車舉升機(jī)已有80年的歷史，其設(shè)計(jì)原理并無多大改變，但如果忽視安全要求、超載使用、疏忽大意，仍然會造成嚴(yán)重事故，甚至發(fā)生人身傷亡。因此安全問題一定要引起使用單位和操作人員的高度重視。這里僅就使用維護(hù)舉升機(jī)時(shí)普遍應(yīng)注意的事項(xiàng)說明于后:
使用中的舉升機(jī)每天都應(yīng)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)有故障或零部件損壞時(shí)，不得繼續(xù)使用。
舉升機(jī)不得超載使用，每臺舉升機(jī)的額定載荷均注明在設(shè)備的銘牌上。特別要注意防止偏載，即整機(jī)雖未超載而某一舉升臂卻已超過允許的額定載荷。故欲舉升那些前后軸載荷嚴(yán)重分配不均的汽車時(shí)應(yīng)特別注意，能滿足要求的才能裝載使用。
安置汽車和使用舉升機(jī)時(shí)均應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)并經(jīng)考核合格的人員操作。
舉升汽車時(shí)，車內(nèi)不得有人。舉升機(jī)升降和使用時(shí)，顧客和無關(guān)人員應(yīng)遠(yuǎn)離舉升機(jī)。
舉升機(jī)區(qū)域內(nèi)不得有任何障礙物。如油脂、廢物、瓦礫等。
當(dāng)汽車駛上舉升機(jī)前，應(yīng)清除通道，不得駛過或撞擊舉升臂、連接件、車軸支承器等，以防損壞舉升機(jī)或汽車。
要注意某些汽車上的零部件由于移動或安裝位置的不同會引起重心的急劇變化，從而導(dǎo)致舉升汽車時(shí)的不穩(wěn)定。
舉升機(jī)下降時(shí)，應(yīng)將汽車下面的工具箱、臺架及其它設(shè)備全部移開。要降下舉升機(jī)前，還必須松開解鎖裝置。
注意：如欲在汽車下面進(jìn)行維修作業(yè)時(shí)，應(yīng)將舉升機(jī)提升到足夠的高度，以便鎖緊裝置嚙合。
6 課題技術(shù)分析和方案論證
6.1 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)
最大舉升質(zhì)量4000公斤；最大舉升高度1700毫米；可用于四輪定位的四柱式舉升機(jī)；符合汽車舉升機(jī)行業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)。
6.2 方案論證
方案一：純機(jī)械結(jié)構(gòu)，設(shè)想由齒輪——齒條結(jié)構(gòu)做主動力結(jié)構(gòu)，由電動機(jī)帶動齒輪轉(zhuǎn)動，齒輪與固結(jié)在升降板上的齒條嚙合，帶動齒條上下運(yùn)動 從而達(dá)到舉升的目的。簡單示意圖如圖4，具體過程如圖5所示。
圖4 結(jié)構(gòu)示意圖
汽車
升降板
齒條
齒輪
電動機(jī)
限位開關(guān)
圖 5 過程框圖
此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，傳動精度高，響應(yīng)快等等，但也存在著十分巨大的問題：第一，由于是四柱舉升，按照上面結(jié)構(gòu)，勢必要在每個(gè)柱上都設(shè)計(jì)此結(jié)構(gòu)，并可能需配置4個(gè)電動機(jī)，不僅增加額外重量，而且經(jīng)濟(jì)性也不好，同時(shí)對同步舉升存在缺陷。第二，由于是齒輪——齒條嚙合的舉升，所以汽車的重量都由輪齒間的嚙合力平衡，對齒輪齒條的剛度要求很高，而且長期負(fù)載，容易產(chǎn)生疲勞失效。
方案二：液壓結(jié)構(gòu)。設(shè)想由液壓結(jié)構(gòu)帶動剛索伸縮運(yùn)動，剛索的另端經(jīng)過滑輪固結(jié)在柱上，液壓缸固結(jié)在平板上，由于剛索的伸縮，產(chǎn)生反作用力，舉升汽車。具體過程如圖6所示。
上升
剛索
上限位開關(guān)
升降板
液壓結(jié)構(gòu)
下降
下限位開關(guān)
圖6 過程框圖
PLC程序
優(yōu)點(diǎn)：
（1）液壓傳動可在運(yùn)行過程中進(jìn)行無級調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大。
（2）在相同功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。
（3）液壓傳動工作比較平穩(wěn)、反應(yīng)快、換向沖擊,能快速啟動、制動和頻繁換向。
（4）液壓傳動的控制調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易實(shí)現(xiàn)自動化，當(dāng)其與電氣控制結(jié)合，更易實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的自動工作循環(huán)。
（5）液壓傳動易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，液壓元件能夠自行潤滑，故使用壽命較長。
（6）由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，過制造、使用和維護(hù)都比較方便。
主要缺點(diǎn)：
（1）由于流體流動的阻力損失和泄漏較大,所以效率較低。如果處理不當(dāng),泄漏不僅污染場地,而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。
（2）工作性能易受溫度變化的影響,因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作
通過綜合考慮和對比，利用液壓結(jié)構(gòu)在汽車舉升機(jī)構(gòu)中具有明顯優(yōu)勢。
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譯 文
汽車舉升機(jī)保險(xiǎn)鎖裝置
出版編號: US6382358
出版日期: 2002-05-07
發(fā)明者: KRITZER JEFFREY SCOTT(US)
申請者:
分類:
-國際組織: B66F7/04；B66F17/00；B66F7/00；B66F17/00；(IPC1-7):B66F7/04；B66F17/00
-歐洲組織: B66F/04；B66F17/00
申請編號: US20000702560 20001031
優(yōu)先權(quán)編號: US20000702560 20001031
摘 要
當(dāng)前的發(fā)明是由一個(gè)有滑動支架的汽車舉升機(jī)的保險(xiǎn)鎖裝置組成,它被連接在立柱上并通過柔性舉升部件,如鏈條或纜繩來支承。此保險(xiǎn)鎖裝置由一個(gè)能防止支架突然下降的棘輪鎖機(jī)構(gòu)和一個(gè)在柔性舉升部件斷裂或棘輪鎖被解開時(shí)能自動嚙合棘輪鎖的自動防故障裝置組成。棘輪鎖機(jī)構(gòu)包括一個(gè)連接立柱的棘輪軌道和一個(gè)連接舉升支架的棘輪棘爪。當(dāng)棘輪棘爪處于軌道嚙合位置時(shí)，棘爪允許舉升支架上移而阻止它下降。棘爪通過連接在棘輪棘爪上的釋放桿移動到釋放位置。釋放桿的一頭被定位在最近的立柱上，并有選擇的嚙合立柱以此來推動棘爪離開立柱并裝樞軸于釋放位置。棘輪鎖機(jī)構(gòu)被自動地接合在上移的舉升支架上。自動防故障裝置包括一個(gè)安在舉升支架上的柔性連接件并在其最上端和最下端之間是可移動的。柔性舉升部件置于柔性連接件的最上端。彈簧在柔性舉升部件里起反作用力，并在其失去拉力時(shí)迫使柔性連接件處于最低位置。柔性連接件被連接在棘爪釋放桿上，利用其向下運(yùn)動來移動釋放桿去接合棘爪并防止舉升支架下降。
描 述
發(fā)明背景
[0002]1.發(fā)明領(lǐng)域
[0003]此發(fā)明關(guān)系到汽車保養(yǎng)用舉升機(jī)領(lǐng)域，特別是在垂直立柱或圓柱上裝有滑動舉升支架并通過鏈條、纜繩或其它柔性舉升部件支承的柱型舉升機(jī)的保險(xiǎn)鎖機(jī)構(gòu)。
[0004]2.相關(guān)技術(shù)描述
[0005]各種各樣的柱型汽車舉升機(jī)先前已經(jīng)被認(rèn)識并應(yīng)用于汽車維修行業(yè)。柱型舉升機(jī)可分為地下型和地面型兩種。地下型舉升機(jī)通常有一根或兩根安裝在維修車間地下的垂直圓柱，它們是通過液壓驅(qū)動的。地面型舉升機(jī)通常有兩根或四根垂直立柱，每根立柱都有舉升支架，并裝有一個(gè)或多個(gè)舉升臂來舉起車輛。通過絞盤或液壓驅(qū)動鏈條、纜繩或其它柔性舉升部件，舉升支架被舉起或降落。
[0006]早已熟知的是提供棘輪鎖機(jī)構(gòu)的汽車舉升機(jī)能防止舉升機(jī)支架的突然下降，那些事故可能導(dǎo)致傷害操作人員或損壞車輛。這些設(shè)備一般包括一條棘輪軌道，上面布滿垂直間隔的模塊，它們被連接在立柱和連接有舉升機(jī)支架的棘爪上，并有選擇的嚙合棘輪軌道。當(dāng)嚙合時(shí)，棘輪鎖機(jī)構(gòu)允許舉升機(jī)支架上升，但阻止它下降。為了降低舉升機(jī)支架，棘輪棘爪必須被人工解開。這些棘輪鎖機(jī)構(gòu)的同一問題是：為使其工作，在舉升機(jī)再次被舉起之前，棘輪必須被重新嚙合。
[0007]如被嚙合，棘輪鎖機(jī)構(gòu)將起到防止舉升機(jī)支架突然下墜的作用。但它不能自己提供同一安全水平，因?yàn)樗仨毐唤忾_以降低舉升機(jī)。在舉升機(jī)下降過程當(dāng)中，如果一根柔性舉升部件斷裂或在任何時(shí)候因疏忽使棘輪鎖處于非嚙合位置時(shí)，就沒辦法防止各舉升機(jī)支架一直降到立柱底部。為了確保安全，保險(xiǎn)鎖設(shè)備應(yīng)該包含一個(gè)自動防故障裝置，它能在發(fā)生事故時(shí)自動地重新嚙合棘輪鎖機(jī)構(gòu)。
[0008]一些合成了自動防故障裝置的保險(xiǎn)鎖設(shè)備先前已經(jīng)被人熟。E.H. Steedman的U.S. Pat. No. 2,238,573發(fā)明了一個(gè)有自動防故障裝置并由絞盤和纜繩操縱的汽車舉升機(jī)，其中每根纜繩都被連接在曲柄上，曲柄被附在舉升機(jī)支架的內(nèi)部，彈簧拉力相對于纜繩起反作用。如果纜繩斷裂，彈簧拉力將曲柄回轉(zhuǎn)到它的連接點(diǎn)，使曲柄尾部接合立柱背面的某個(gè)鉆孔，以停止支架的繼續(xù)下降。Steedma先生的第二個(gè)專利U.S.Pat.No.2,266,915發(fā)明了由一個(gè)開口型棘輪機(jī)構(gòu)組成的自動防故障裝置，如果支架下降的太快，它利用平衡力的方法來達(dá)到鎖緊的目的。Steedman的保險(xiǎn)鎖專利提供了能防止因繩斷裂而使支架突然下降的自動防故障裝置的設(shè)計(jì)，其中包括舉升機(jī)的機(jī)械故障等毫無預(yù)防的事故。
[0009] Yasunori Suzuki的U.S. Pat. No. 4,331,219發(fā)明了鏈舉升的保險(xiǎn)鎖設(shè)備，包括附于圓柱上的棘輪軌道和一個(gè)通過樞軸桿連接在支架上的棘爪。當(dāng)舉升機(jī)被舉起時(shí)，棘爪通過扭力彈簧偏心于槽鋼的一個(gè)接合位置。在舉升機(jī)下降過程中，棘爪通過連接在支架上的封閉鋼板被固定在解開的位置，并接合在棘爪樞軸桿的活動鋼板上。舉升鏈條通過樞軸桿連接在支架上，在吊桿上的卷彈簧對于鏈條拉力起反作用。連接在樞軸桿上的拉桿有一與棘爪相連的末端。鏈條一旦斷裂，卷彈簧將推動吊桿向下，從而裝樞軸于封閉鋼板和釋放的活動鋼板上。轉(zhuǎn)矩彈簧使棘爪樞軸桿和棘爪回轉(zhuǎn)到接合位置并防止支架向下運(yùn)動。
[0010]鈴木舉升機(jī)棘輪鎖同樣配備了一個(gè)連接在棘爪上的推桿，它有一個(gè)當(dāng)舉升機(jī)支架完全下降后接合地面的末端，并自動將棘爪置于嚙合位置。這個(gè)特點(diǎn)部分解決了舉起舉升機(jī)前操作員忘記嚙合棘輪鎖的問題。操作員仍將可以解開保險(xiǎn)鎖，適當(dāng)降低舉升機(jī)（例如接近車輛的另一部件）并在沒有重新嚙合棘輪鎖的情況下再次舉起舉升機(jī)。
[0011] James J. Taylor, et al.的U.S. Pat. No. 4,457,401發(fā)明了液壓驅(qū)動鏈條的舉升機(jī)棘輪鎖機(jī)構(gòu)，它包括一個(gè)焊接在立柱上的棘輪軌道和一個(gè)連接在支架上的棘爪。棘爪通過彈簧偏心于嚙合了棘輪軌道的位置。棘爪通過一個(gè)應(yīng)用纜繩的拉力的上車板來釋放。這個(gè)保險(xiǎn)鎖設(shè)備同樣包括自動防故障裝置，其中包括安置在立柱頂部的鏈條拉力感應(yīng)裝置。鏈感應(yīng)裝置包括一個(gè)連接在棘爪釋放纜繩上的滑輪。如果鏈條斷裂從而失去拉力，鏈拉力感應(yīng)裝置被觸發(fā)，使滑輪向下旋轉(zhuǎn)并釋放拉力，從而使棘爪處于嚙合位置，以防止支架向下運(yùn)動。
[0012]而泰勒舉升機(jī)真正的提供了能自動復(fù)位的棘輪鎖自動防故障機(jī)構(gòu)（當(dāng)操作員釋放上車板時(shí)，棘輪棘爪回到嚙合位置），但相應(yīng)的條件是當(dāng)舉升機(jī)下降時(shí)操作員必須站在離舉升機(jī)最近的位置以保持上車板的下降，因此增加了人身傷害的可能。
[0013]很明顯，目前仍然需要一個(gè)保險(xiǎn)鎖設(shè)備，它既要有防止舉升機(jī)突然下降的棘輪鎖機(jī)構(gòu)，又要有突發(fā)事故時(shí)能自動嚙合棘爪的自動防故障裝置，目前設(shè)計(jì)的棘輪鎖就能在舉升支架開始上移的任何時(shí)候自動復(fù)位。
總結(jié)
[0014] 當(dāng)前的發(fā)明是由一個(gè)有滑動支架的汽車舉升機(jī)的保險(xiǎn)鎖裝置組成,它被連接在立柱上并通過柔性舉升部件,如鏈條或纜繩來支承,這個(gè)保險(xiǎn)鎖裝置由一個(gè)能防止車架突然下降的棘輪鎖機(jī)構(gòu)組成,在柔性舉升部件斷裂或棘輪鎖松開時(shí),一個(gè)自動防故障裝置能自動嚙合棘輪鎖。
[0015] 這個(gè)棘輪鎖機(jī)構(gòu)包括一個(gè)連接立柱的棘輪軌道和一個(gè)連接舉升支架的棘輪棘爪，并在軌道嚙合位置和釋放位置之間可旋轉(zhuǎn)。棘爪通過彈簧偏心于軌道嚙合位置。當(dāng)棘輪棘爪在軌道中處于嚙合位置時(shí)，棘爪允許舉升支架上升而不是下降。
[0016] 棘爪通過一個(gè)連接在棘輪棘爪上的解鎖手柄上升到解鎖位置。 釋放桿有第一和第二末端，第一末端靠近立柱，并在第一位置和第二位置之間的兩末端中點(diǎn)上可旋轉(zhuǎn)。在第一位置，釋放桿處于非接合狀態(tài)，棘輪棘爪仍保持在軌道嚙合位置。但是在第二位置，釋放桿接合立柱，以此推動棘爪離開立柱并置棘爪于釋放位置。
[0017] 這個(gè)棘輪鎖機(jī)構(gòu)被自動地捏合在上移的舉升支架上，棘爪釋放桿在第二位置的向上運(yùn)動致使其前端向下回轉(zhuǎn)，移動棘爪釋放桿到第一位置，從而允許棘爪彈簧迫使棘輪棘爪處于軌道嚙合位置。
[0018]自動防故障裝置包括連接在舉升支架上的柔性連接件，并在最上端和最下端之間可滑動。柔性舉升部件被置于柔性連接件的最上端，并利用拉力來固定。連接在柔性連接件上的彈簧起反拉力的作用并在柔性舉升部件失去拉力時(shí)迫使柔性連接件降到最低位置。在柔性連接件之下，連接在舉升機(jī)支架上的行程桿有一個(gè)和柔性連接件相接觸的第一末端和連接棘爪釋放桿的第二末端。行程桿在關(guān)系到舉升機(jī)支架上第一和第二末端的中點(diǎn)上是可回轉(zhuǎn)的，那樣，當(dāng)柔性連接件從最上端移到最下端時(shí)第一末端下移而第二末端上移。行程桿第二末端的上移把棘爪釋放桿安置于第一位置，并通過彈簧使棘爪處于軌道嚙合位置。
發(fā)明的目的和優(yōu)勢
[0019]當(dāng)前發(fā)明的主要目的和優(yōu)勢包括：提供了防止汽車舉升機(jī)突然下降的保險(xiǎn)鎖設(shè)備；提供了在柔性舉升部件斷裂時(shí)能自動嚙合保險(xiǎn)鎖的自動防故障裝置；提供了舉升機(jī)向上運(yùn)動時(shí)自動嚙合保險(xiǎn)鎖的機(jī)構(gòu)；提供了包含在舉升機(jī)支架構(gòu)造內(nèi)部并受防護(hù)的保險(xiǎn)鎖設(shè)備；提供了制造經(jīng)濟(jì)、運(yùn)轉(zhuǎn)高效、壽命長久，具有顯著適用性的保險(xiǎn)鎖設(shè)備。
制圖的簡要說明
[0020]圖1是柱型汽車舉升機(jī)的端視圖。
圖1 端視圖
[0021]圖2是其中一根汽車舉升機(jī)立柱切開的透視圖， 顯示當(dāng)前發(fā)明具體化了的保險(xiǎn)鎖機(jī)構(gòu)。
圖2 透視圖
[0022]圖3是其中一根汽車舉升機(jī)立柱的橫剖視圖，圖1中3-3所示，顯示了圖2的保險(xiǎn)鎖機(jī)構(gòu)。
圖3 橫剖視圖
[0023]圖4是圖3中4-4的橫剖視圖，顯示了在釋放位置的保險(xiǎn)鎖機(jī)構(gòu)。
圖4 橫剖視圖
[0024]圖5是和圖4同一位置但處于保險(xiǎn)鎖緊狀態(tài)的橫剖視圖。
圖5 橫剖視圖
主體的詳細(xì)描述
[0025]按要求，當(dāng)前發(fā)明的具體細(xì)節(jié)在此披露；但是，應(yīng)該知道的是，所披露的細(xì)節(jié)僅僅是作為這個(gè)發(fā)明的可仿效的實(shí)例，它可以被具體化到各種形式。因此，明確的結(jié)構(gòu)和功能方面的細(xì)節(jié)因受限制沒有在此說明，它僅僅作為一個(gè)聲明和具有代表性的基本原理，在技術(shù)上熟練的引導(dǎo)某人去借鑒此發(fā)明一些實(shí)質(zhì)上的適當(dāng)詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
[0026]為方便參考，某些術(shù)語在接下來的描述中將被應(yīng)用。例如，“向上地”、“向下地”、“向左地”和“向右地”在制圖說明中表明方向。術(shù)語“向內(nèi)地”和“向外地”表明接近和遠(yuǎn)離，其中具體細(xì)節(jié)的幾何中心成為被說明和設(shè)計(jì)的各組成部件。上述的術(shù)語包括被明確提及的、在其中被引用的和一些意思相似的詞語。
[0027]在更多細(xì)節(jié)方面涉及到制圖的，參考號1通常指令目前的發(fā)明具體化的保險(xiǎn)鎖裝置。保險(xiǎn)鎖裝置1設(shè)計(jì)應(yīng)用于一個(gè)或更多（通常是2個(gè)或4個(gè)）垂直圓柱上的柱型汽車舉升機(jī)3，或者立柱5，其每根立柱都支承一個(gè)各自垂直的可移動的舉升支架7。舉升支架7通過系于自身末端的鏈條、纜繩或其它柔性舉升部件9來被舉起或下降。
[0028]舉升機(jī)3通常在此被說明和描述為其柔性部件是滾筒鏈的結(jié)構(gòu)，它是通過液壓11驅(qū)動的，在圖1中所示，但是應(yīng)該知道的是保險(xiǎn)鎖裝置1適用于利用纜繩或其它類型的柔性舉升部件9的舉升機(jī)，它們通過電絞盤或別的適當(dāng)?shù)姆椒▉眚?qū)動。因?yàn)榕c每根立柱5相連的保險(xiǎn)鎖裝置1基本上是相同的，所以在此只對一根立柱5和與其相連的保險(xiǎn)鎖裝置進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]立柱5有一個(gè)通常成直角的短剖面，包括一個(gè)支承舉升機(jī)支架7的軌道15的前壁13，背面?zhèn)缺?6和一個(gè)相對于前壁13的后壁17。舉升機(jī)支架7包括一個(gè)騎跨于立柱5之間的垂直框架部件19，一個(gè)水平交叉部件21連接框架部件19，它騎跨于立柱5的外側(cè)，并在舉升機(jī)3上支承安裝在車輛下部的一對舉升臂被舉起?？蚣?9有一個(gè)參照立柱5內(nèi)部的直角短剖面，包括一個(gè)前壁25，垂直朝向前壁25的第一側(cè)壁27，相對于第一側(cè)壁27的第二側(cè)壁29。框架19的背面是開放的，因此框架19的內(nèi)部與立柱5的后壁相連?？蚣?9有一個(gè)最上端31和一個(gè)最下端（未標(biāo)示），兩者對于立柱5的內(nèi)部都是開放的。
[0030]柔性舉升部件或舉升鏈條9在第一末端35處被連接在離立柱5內(nèi)部基點(diǎn)最近的一點(diǎn)上，并從那里向上延伸，使?jié)L筒或鏈齒輪37成環(huán)形連接到液壓驅(qū)動器活塞桿的末端。從鏈齒輪37開始，舉升鏈9通過舉升框架19的上末端31向下延伸，在第二末端39上，它被裝配在框架前壁25的內(nèi)表面上。當(dāng)液壓驅(qū)動器11被拉伸時(shí)，舉升鏈9的第二末端39被向上拉，從而舉起車架7和安置在舉升壁23上的任何車輛。壓縮驅(qū)動器11使第二末端37的鏈條下移，同時(shí)降低車架7。
[0031]參考圖2和圖3，此保險(xiǎn)鎖設(shè)備1包括棘輪鎖機(jī)構(gòu)40和自動防故障裝置41兩部分，棘輪鎖機(jī)構(gòu)作為主要的安全鎖緊裝置，它的作用就是當(dāng)舉升機(jī)3被舉起時(shí)，它能防止車架7的突然下降。棘輪鎖機(jī)構(gòu)40包括焊接在立柱5內(nèi)壁17的大量安全模塊43，它們是相互垂直的以此形成一個(gè)棘輪軌道45，棘爪47通過一個(gè)樞軸銷49連接在框架19第一側(cè)壁27的內(nèi)表面上。棘輪棘爪47裝置于軌道接合位置之間的銷49上（圖5所示），在這里棘爪47嚙合在立柱內(nèi)壁17的棘輪軌道45處，在釋放的位置（圖4所示），棘爪47是空閑的。棘爪47通過一個(gè)連接在它與側(cè)壁27之間的拉伸彈簧來修正與軌道的接合位置。彈簧51在軸銷49和棘爪47頂部之間與之連接。它被安裝在棘爪47一個(gè)相對立的末端上，以此來推動或轉(zhuǎn)動棘爪47到軌道接合位置。棘爪47在它的樞軸點(diǎn)49和軌道45之間的長度決定了棘爪47通常不會向上旋轉(zhuǎn)到軌道45的接合點(diǎn)，以此來防止舉升機(jī)車架7相對于立柱5的自由下落。當(dāng)棘爪47在軌道接合位置時(shí)，棘爪47搖擺在安全模塊43上部，以此允許車架7被舉起，而一旦接合模塊43就能防止車架7突然下降。
[0032]為了降低支架7，棘爪47必須被回轉(zhuǎn)到釋放的位置（圖4）并被固定在釋放位置以防止彈簧51的偏斜。這是通過釋放桿來完成的，釋放桿通過軸銷55連接到棘爪47，以此來擴(kuò)展棘爪47的活動。釋放桿53裝于離其中心位置最近的軸銷55上，它們組成一個(gè)前末端57和一個(gè)后末端59。一個(gè)釋放纜索61被連接在離前端57最近的釋放桿53上，并從那開始向下延伸到車架結(jié)構(gòu)前壁25上的一個(gè)開口處63。纜索61通過開口63從框架19的內(nèi)部退出，并向下延伸，因此它才能被舉升機(jī)3的操作員抓緊。當(dāng)操作員想降低舉升機(jī)時(shí)，他（她）拉動釋放纜索61使釋放桿53的前末端57向下裝置在軸銷55上和后末端59上。當(dāng)它向上移動時(shí)，釋放桿53的后末端59接觸到立柱5的后壁17，它推動棘爪47脫離棘輪軌道45來到釋放位置并固定住以使車架7下降。連接在棘爪47上的制動銷65接合釋放桿53，防止后末端59不至于回轉(zhuǎn)的太向上，以此使棘爪47能重新嚙合棘輪軌道45。
[0033] 釋放桿53的后端59依然與立柱5的后壁17連接，直到舉升機(jī)支架7進(jìn)一步上移，舉升機(jī)支架7的向上運(yùn)動導(dǎo)致釋放桿后端59在樞軸上向下地轉(zhuǎn)動，從而自動恢復(fù)棘爪47到其軌道嚙合位置(圖5)。 這個(gè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)提供了一個(gè)額外的安全措施，使之不可能舉起舉升機(jī)和在不注意時(shí)脫離松開的棘輪鎖緊機(jī)構(gòu)。
[0034]再參見圖2和圖3， 保險(xiǎn)鎖設(shè)備1進(jìn)一步包括一些自動防故障的功能，當(dāng)棘爪47被解開時(shí)，如果鏈條9斷裂或變的松馳，棘爪47的背面就能裝置于軌道接合位置，例如在降下支架7時(shí)。 鏈條9的第二末端39利用一個(gè)成倒置T型的鏈條連接件67的方法被附于框架前壁25的內(nèi)表面上，它有一個(gè)具有頂端71和底端73的垂直主體69，和一個(gè)連接了主體69底端73的水平頭75。 鏈條9的第二末端39被連接在主體69的頂端71。主體69通過一個(gè)焊接在前壁25上的U型橫斷面的項(xiàng)圈77來被滑動地接收，它在項(xiàng)圈77和壁25之間獲取鏈連接件67。鏈連接件67通過一個(gè)連接在前端75和框架前壁25之間的牽引彈簧79來偏心向下。
[0035]解扣桿81通過樞軸銷83被裝置在鏈連接件67之下的框架前壁25。解扣桿81被裝置于離它最近的中點(diǎn)并且有一個(gè)離框架部件第一側(cè)壁27最近的第一末端85和離框架部件第二側(cè)壁29最近的第二末端87。鏈連接件延伸桿89從鏈連接件前端75向下延伸并且與靠近第二末端87的解扣桿81相接觸。 解扣桿銷91從靠近第一末端85的解扣桿81處開始向外延伸。具有上凸緣95和下凸緣97的U形拉桿93被可滑動地裝置于框架部件第一側(cè)壁27，以使上凸緣93定位其上并與解扣桿銷91相接觸，下凸緣95正好定位在靠近前端57的釋放桿53之下。
[0036]在正常情況下， 通過舉升機(jī)支架7和支承在舉升臂23上的車輛的總重量，鏈連接件67的前端75被定靠在項(xiàng)圈77上。如果鏈條9斷裂或變得松散， 彈簧79將向下拉動鏈連接件67。 當(dāng)鏈連接件前端75向下移動時(shí)，延伸桿89向下推動解扣桿第二末端87，迫使解扣桿第一末端85向上。 當(dāng)解扣桿第一末端85向上移動時(shí)，解扣桿銷83同樣促使拉桿93向上。 當(dāng)拉桿93向上移動時(shí)， 下凸緣97連接釋放桿前端57并向上推動，使釋放桿后端59從軸上向下旋轉(zhuǎn)并遠(yuǎn)離立柱后壁17，通過彈簧51把棘爪47拉回到軌道接合位置。 一旦處于軌道接合的位置，棘爪47嚙合棘輪軌道45并防止支架7的向下運(yùn)動。
[0037]應(yīng)該知道的是，當(dāng)前發(fā)明的某些形式在此已經(jīng)被說明和描述，被描述和說明的零件的具體形式或安排將不受限制。保險(xiǎn)鎖設(shè)備1可以適用于任何類型立柱的舉升機(jī)3，且舉升機(jī)3的配置在此已被描述， 包括立柱5和舉升機(jī)框架19的方形的橫截形狀， 僅僅作為可仿效的例子。 此外，在棘輪軌道45中被描述的一系列的垂直間隔的模塊43，能以各種其它方式構(gòu)成， 包括一系列的間隔的孔、銷或齒，它們?nèi)蕴幱诋?dāng)前發(fā)明的范圍內(nèi)。
原文說明
題名：Safety lock device for automobile lifts
作者：KRITZER JEFFREY SCOTT(US)
來源：http://ep.espacenet.com /10-11-2006
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）開題報(bào)告
學(xué) 院 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械工程及自動化
班級學(xué)號
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題 目 可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì)
可四輪定位四柱式汽車舉升機(jī)設(shè)計(jì)
目 錄
摘要………………………………………………………………………… 1
ABSTRACT…………………………………………………………………… 2
0 引言……………………………………………………………………… 4
1 國內(nèi)外現(xiàn)狀……………………………………………………………… 5
1.1 國外的情況和發(fā)展趨勢……………………………………………… 5
1.2 國內(nèi)的情況和發(fā)展趨勢……………………………………………… 9
2 課題分析……………………………………………………………… 10
2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)要求……………………………………………………… 10
2.2 設(shè)計(jì)特點(diǎn)…………………………………………………………… 10
2.2.1舉升機(jī)臺板降到下位時(shí)，與地面應(yīng)盡可能在同一平面上…… 10
2.2.2 正確選擇傳動方式……………………………………………… 10
2.2.3 鋼絲繩的選擇…………………………………………………… 10
2.2.4 汽車舉升機(jī)的安全保證措施…………………………………… 11
3 方案論證……………………………………………………………… 11
3.1 純機(jī)械結(jié)構(gòu)………………………………………………………… 11
3.2 液壓結(jié)構(gòu)…………………………………………………………… 12
4 機(jī)械部件設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………… 14
4.1 舉升機(jī)運(yùn)動過程原理……………………………………………… 14
4.2 立柱設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………… 16
4.3 梁設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………… 20
4.3.1 強(qiáng)度校核………………………………………………………… 22
4.3.2 剛度校核………………………………………………………… 23
4.4 橋身設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………… 23
4.4.1 強(qiáng)度校核………………………………………………………… 25
4.4.2 剛度校核………………………………………………………… 27
4.5 鋼絲繩強(qiáng)度校核…………………………………………………… 27
4.6 滑輪軸承的選用及校核…………………………………………… 29
5 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………… 35
6 電氣控制原理………………………………………………………… 37
7 結(jié)論…………………………………………………………………… 40
8 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………… 41
9 附錄…………………………………………………………………… 43
10 譯文………………………………………………………………… 44
11 原文說明…………………………………………………………… 57
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