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三、<山濟>牌K5系列工業(yè)操作手柄研發(fā)報告

1、中國國內(nèi)用戶在用的該類型的小型主令控制器除德國進口的以外，均為仿造德國杰斯曼的機型。從本世紀(jì)初，國內(nèi)就有少數(shù)幾家企業(yè)仿造，后來仿造企業(yè)又有所增加。由于該類小型主令控制器零部件小巧、精細，制造工藝難度大.仿制門檻高，國內(nèi)多年仿制不過關(guān)。其中國內(nèi)仿制該產(chǎn)品的主導(dǎo)廠家歷經(jīng)多年，直到2011年，經(jīng)過改進，產(chǎn)品用2—6個月因質(zhì)量問題就換掉的局面才得以改變。2017年初，我公司在大連一家鋼鐵企業(yè)用戶回訪時，用戶反映該產(chǎn)品主導(dǎo)廠家仿造的QT18主令控制器，可用到2年到2年半，但不包括因操作時機構(gòu)偶爾卡死造成的故障。浙江一企業(yè)仿制該產(chǎn)品因質(zhì)量問題多從本世紀(jì)初直到2018年左右才逐漸被客戶接受。直到現(xiàn)在，仿制品和正宗進口貨之間仍存在不少差距，但總算能用了。不少廠家顧忌產(chǎn)品質(zhì)量問題，質(zhì)保期多在一年以內(nèi)。

2 、仿造機型QT18及DQT1的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計缺陷及故障分析

         2.1 傳動箱為壓鑄鋁制造，國內(nèi)廠家也有用沖壓板焊接而成的。但其傳動軸的支 承均不是滾動軸承結(jié)構(gòu)。這種支承結(jié)構(gòu)，用在鋼鐵廠等冶金行業(yè)的高溫，污染、  操作頻繁的使用環(huán)境中，極易產(chǎn)生干摩擦，加速零部件的損壞，更不適用粉塵嚴(yán)重的行業(yè)。但這種套結(jié)構(gòu)尺寸小，傳動箱結(jié)構(gòu)緊湊，但從耐用性上考慮是有缺陷  的。

             2.2 傳動箱的齒輪傳動付，在單機構(gòu)和雙機構(gòu)的立式凸輪開關(guān)組布置中，立     式凸輪軸的回轉(zhuǎn)是通過兩級傳動付完成的。一級傳動付是手柄帶動直齒扇形齒輪     通過傳動付的增速帶動小直齒介輪轉(zhuǎn)動。二級傳動是和小直齒介輪一體的錐齒輪    帶動凸輪軸上錐齒輪旋轉(zhuǎn)，從而使立式凸輪軸回轉(zhuǎn)，正是這種兩級傳動付，使傳      動箱的體積小而緊湊。但存在的結(jié)構(gòu)隱患也非常明顯，和直齒介輪一體的錐齒輪      通過其內(nèi)孔套裝在水平支承軸上，支承軸通過螺母緊固在機箱外的安裝板上，而      安裝板再通過4個M4的螺釘緊固在鋁質(zhì)傳動箱上。使用中，齒輪付受到操縱沖擊   力是不能忽視的，緊固螺母稍有松動，即產(chǎn)生機構(gòu)操作中的卡死，這種機械事故     在國內(nèi)各仿造產(chǎn)品中始終未得到徹底解決。這種隱患可造成起重機在關(guān)鍵時候因     操縱機構(gòu)卡死而突然終止工作，如果發(fā)生在鋼鐵廠企業(yè)鐵水包的吊裝過程中就造     成重大事故。

2.3 傳動箱內(nèi)的零位桿鎖定機構(gòu)由一個機加工球形件和螺母緊固在一起的沖壓板件構(gòu)成，沖壓板使用M4螺栓固定在傳動箱壁上，該結(jié)構(gòu)在零件擁擠的傳動箱空間內(nèi)顯得復(fù)雜些，因空間受限制，給裝配增加麻煩。

2.4 凸輪開關(guān)組部分由凸輪軸、上安裝板、中間安裝板、下安裝板、棘輪組件、觸頭座、觸頭組、凸輪片和9個支桿組成。上安裝板和中間安裝板由6根支桿緊固在一起，其間裝有棘輪搖臂組件。而中間安裝板與下安裝板之間由3根支柱連接固定在一起。而凸輪軸工作的回轉(zhuǎn)由上安裝板和下安裝板上的小銅套支承，這種支承套同樣不適應(yīng)鋼鐵廠、煤炭、水泥行業(yè)的工作環(huán)境。

凸輪片安裝在中間安裝板和下安裝板之間的凸輪軸上，其間還裝有觸頭座、觸頭組部件。凸輪軸的軸向限位由凸輪軸的兩端的零件控制。由于關(guān)聯(lián)的零件多，尺寸鏈長，其軸向竄動量難以準(zhǔn)確控制。國內(nèi)仿造產(chǎn)品在實際使用中，觸頭組頂桿和凸輪片偏磨嚴(yán)重，縮短了機件的使用壽命。

2.5 國內(nèi)仿造的主令手柄自動回零功能，有用壓簧實現(xiàn)的，也有通過扭簧實現(xiàn)的，均不成熟。

該型主令的優(yōu)點還是非常明顯的，德國先進工藝制造出來的產(chǎn)品在可靠性、耐用度上都遠高于國內(nèi)仿造產(chǎn)品，這是不容置疑的。該主令是款比較先進實用的機型，所以被國內(nèi)選為首款仿造機型，也是國內(nèi)工業(yè)起重機市場上的主導(dǎo)機型。但是，如果不克服因其存在的設(shè)計缺陷，進一步提高產(chǎn)品的可靠性和使用壽命是困難的。為滿足客戶需求，大幅度提高產(chǎn)品的可靠性和耐用性，創(chuàng)新研發(fā)一款超可靠，超耐用的民族品牌產(chǎn)品，是起重電氣行業(yè)科技人員的光榮任務(wù)。

3、<山濟>牌K5系列工業(yè)操作手柄創(chuàng)新結(jié)構(gòu)介紹：

3.1 操作手柄齒輪箱采用球軸承支承的鋼結(jié)構(gòu)殼體，傳動箱機殼由沖壓件焊接而成，其側(cè)壁上設(shè)有軸承座。選用兩邊帶防塵密封蓋的小型球軸承作為回轉(zhuǎn)支承。這種支承結(jié)構(gòu)適應(yīng)各種工作環(huán)境，特別是用在高溫，高污染、粉塵嚴(yán)重的冶金，煤炭、水泥行業(yè)更具有優(yōu)越性能。

3.2 簡化傳動付，去掉介輪組：

傳動箱由仿造機型的兩級傳動付改為一級錐齒輪傳動付完成操縱桿增速傳動。扇形錐齒輪由機箱上的兩個球軸承支承。操縱桿與扇形齒輪固定在一起，操縱桿回轉(zhuǎn)時，扇形齒帶動固定在凸輪軸上小錐齒輪回轉(zhuǎn)，完成觸頭組的分?jǐn)鄤幼?。?jīng)過1000萬次的臺架壽命試驗和客戶多年的使用均未出現(xiàn)質(zhì)量問題，證明結(jié)構(gòu)改進很成功。

3.3 優(yōu)化零位桿鎖定裝置：

原QT18主令零位鎖定裝置由一個定位桿、機加工球形碗、一塊安裝板和緊固螺母四個零件構(gòu)成?，F(xiàn)優(yōu)化為一個定位桿和一個帶有球形碗的沖壓件構(gòu)成，結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。

3.4 開關(guān)凸輪軸結(jié)構(gòu)的優(yōu)化：

開關(guān)凸輪軸有兩層，上層由上安裝板、中間安裝板，二者通過三根短支桿緊固在一起，再用2支帶有定位圓凸臺的長支桿穿過中間安裝板，將上安裝板和下安裝板固定在長支桿的兩端。中間安裝板和下安裝板之間增加一個短支柱。這樣就形成了上層和下層，層間隔內(nèi)兩個棘輪搖臂套裝在長支桿上，通過搖臂滾輪在拉簧的拉力作用下，鎖住安裝在凸輪軸上棘輪檔位。下層間隔內(nèi)，觸頭座的圓孔套裝在兩根長桿上。觸頭組騎在下層的短桿上，觸頭組的底腳嵌入到觸頭座上。該觸頭組具有不借助任何工具的情況下實現(xiàn)在觸頭座上的快卸快裝。

凸輪軸從三層板的中間穿過，被上下安裝板上的帶有雙邊防塵罩的密封球軸承所支承。棘輪和凸輪片分別安裝在相應(yīng)的準(zhǔn)確位置上，凸輪軸的軸向定位由固定在上軸承座凸輪軸和卡簧所固定，由于尺寸鏈短，凸輪軸的軸向竄動被限制在一個很小的范圍內(nèi)，這就能做到觸頭組和凸輪片接觸的頂桿前端能吃滿，不產(chǎn)生偏磨。

為了防止鋼制搖臂滾輪對棘輪產(chǎn)生偏磨損，搖臂滾輪帶有雙臺階，兩臺階騎在棘輪上，棘輪永不會產(chǎn)生偏磨的現(xiàn)象，從而提高了棘輪的使用壽命。

由于在凸輪開關(guān)組結(jié)構(gòu)中采用了滾動軸承做兩端的支承，對上層和下層隔斷構(gòu)成的框架的同軸度產(chǎn)生了更高的要求，同軸度低，凸輪軸回轉(zhuǎn)時不靈活，我們設(shè)計兩貫穿長支桿就很好解決這一問題。

多年客戶實際使用證明，這種結(jié)構(gòu)，同軸度高，軸向竄動小，運轉(zhuǎn)靈活，其間各摩擦零件不偏磨，提高了使用壽命，改善了原結(jié)構(gòu)用套做支承不適應(yīng)鋼鐵廠、煉鋁廠、煤炭、水泥廠惡劣環(huán)境下的工作情況。

3.5 觸頭組下挺桿前端端采用增加金屬嵌件，大幅度提高使用壽命

觸頭組的觸點間開閉是由凸輪片對觸頭組的下挺桿頂起和放下實現(xiàn)的，由于觸頭組的下挺桿在觸點開始斷開和持續(xù)斷開的狀態(tài)，在觸頭壓簧的作用下，觸點持續(xù)斷開時，觸頭組下挺桿的尖端部始終壓在凸輪片的外圓上滑動，二者都是工程塑料制品，各自的磨損程度相差很大，頂桿前端的磨損量嚴(yán)重的可達凸輪片的30倍，國內(nèi)仿造機型常因頂桿前端的過早磨損而使觸頭組早期失效。從而使觸頭組成為易損件，為此觸頭組構(gòu)件才有了快拆快換機構(gòu)。

為解決這一難題，在產(chǎn)品首輪設(shè)計中我們在觸頭組下挺桿前端嵌入了耐磨的金屬構(gòu)件，從而提高了下挺桿前端硬度，其金屬嵌件的硬度可達35—40°。這樣與硬度低的工程塑料之間就取得了平衡。為防止二者偏磨損，我們提高了二者的安裝精度，控制了凸輪軸軸向竄動量。臺架1000萬次的帶電負(fù)荷試驗結(jié)果表明，二者之間磨損量均低于0.4毫米，均處于正常工作狀態(tài)，觸頭分合正常。

3.6 為防止開關(guān)觸頭組機構(gòu)與機殼的緊固在多年使用中松動，我們在連接處增加雙定位銷鎖定。

3.7 增設(shè)自動復(fù)位功能機型和帶電位器同時具有自動復(fù)位功能的機型，均屬于高端機型。2019年，在<山濟>牌K3系列塔式起重機主令控制器完善、定型、轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)后。將其成熟的扭簧自動復(fù)位機構(gòu)移植到該工業(yè)操作手柄上，同時創(chuàng)新設(shè)計了具有手柄自動回歸零位和帶電位器的工業(yè)操作手柄機型，進一步擴大了使用范圍。

2、工業(yè)手柄操作桿適用于24小時輪班工作制和斷續(xù)周期工作制，其在斷續(xù)周期工作制下的額定操作頻率為每小時1200次，負(fù)載因數(shù)為40％。

3、 檔位保持機型手柄操作力：

手柄自動回零機型手柄操作力15—17N，符合人體工學(xué)。

          4、工業(yè)操作手柄每個方向操作機構(gòu)的機械壽命1000萬      次，觸頭組的電壽命800萬次。

          5、操作手柄開角±42.5°，可達6檔。每個機構(gòu)可安裝    2-6個觸頭總成。