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弹簧配重-曲柄连杆结构 一种 采用 齿轮 传动 电动 栏杆 设计 弹簧 配重 曲柄 连杆 结构 12 CAD 图纸 PDF

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第 2 6卷第 l 期 电动栏 杆机械式安全装置 文章编号 ： 1 1 0 4 2 5 3 9 c 2 0 0 2 ) 0 】 一( x 一0 2 电动栏杆机械式安全装置 ( 商 师范学院，坩商商丘 4 7 6 0 0 o ) 杨 三J 芋 摘要 目前心路收费站广泛使 用的电动栏杆不具有机械式安全装置， 偶 尔套发生栏杆臂砸车 、 造成 车毁人伤事故 本文介绍了一种 电动栏杆安奎装置 的设计 方案 电动栏杆装上这种安奎装置后， 栏杆 臂万一砸车时， 不但砸不坏车， 栏杆臂还能 自动返回到竖直位置。 关键词 电动栏杆牙嵌 离舍 器机械式安奎装置 电动栏杆广泛应用 于公路 收费站 ， 也可用于停车 场及单位大门 平时栏杆臂处于水平位置 ， 使得车辆 无法通过； 车辆交费后栏杆臂抬起到竖直位置 ， 允许车 辆通过 ； 车辆通过后 ， 再 自动或 由收费人员人工控制栏 杆臂降落至水平位置 ， 继续拦挡后面的车辆 通常， 电动栏杆是机械传动 其传动机构包括电动 机、 皮带传动机构、 减速器和曲柄摇杆机构 工作时电 动机通过皮带传动带 动蜗轮蜗杆减速器 ， 减速器的输 出轴通过曲柄摇杆机构带动栏杆臂升降， 使栏杆处于 水平或竖直位置。有些 电动栏杆 采用低速电动机 ， 直 接用电动机带动曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构的示意 图见图 1 ， 其主要结构与工作原理为： 1 为曲柄， 由减速 器驱动绕 月点作整周转动 2为连杆 ； 3为摇杆 ， 绕 O 点摆动， 摆角 = 9 ； 4 为机架； 5为栏杆臂， 与摇杆刚 性连接； 6为拉 伸弹簧 ， 用 以平衡栏杆臂的重量 ， 一般 生产厂家规定平衡后驱动栏杆臂的力偶矩 不大于 5 N m 。当曲柄 舢 逆时针转动至位置 A B 时 ， 摇杆 C D 逆时针摆至下极限位置 A C ， 栏 杆臂上升至竖直位置 ； 曲柄继续逆时针转动至位置 A 时， 摇杆 又顺 时针摆 至上极限位置 A ， 栏杆臂下降至水平位置 图 l 由上述可知， 这类 电动栏杆都不具有机械式安全 装置 ， 一旦栏杆臂下落 时砸住车辆 轻则砸烂挡风玻 璃 、 砸坏车顶 造成经济损 失， 重则造 成人 员伤亡 、同 时， 砸车时电动栏杆传动部分运动受阻， 造成主轴( 图 l 中 D处) 摇杆 、 连杆 、 减速器等机件变形或损坏 我们为克服上述装置的不足而设计了一种结构简 单 、 成本低廉 、 适应性 强的机械式 电动栏杆 安全装置 。 其主要结构特点是 ： 在 电动栏杆 主轴 f = I 加装牙嵌离台 器 使得图 1中 3 之间不是刚性联接 ， 而是通过离合器 联接在一起 ， 这样栏杆臂在下降过程中一 日砸车时 ， 栏 杆臂会停止下降， 砸不坏车 并 自动返 到竖直位置 因而大大提高 了电动栏杆的使用安全 性。当停电或电 动栏杆出故障时 ， 可 以人为地将栏杆臂抬起到竖 直位 置让车辆通行 ， 符合文献【 3 5 、 4 、 7条的要求 图 2是机械式安全装置的结构示意图。图中 1 是 主轴 、 其左右两端由滚动轴承支承在机架上； 2是两 个 圆螺母 ； 3是弹簧 ， 其左端与圆螺母接触 ； 4是弹簧座 ； 5 是离合器 它与图 1 中的摇杆 3是同构件， 与 主轴之 间形成问隙配合 ， 左 端紧靠 弹簧座 ； 6是右离合器 ， 它 与主轴形成键联接， 右端面靠紧主轴轴肩， 左端与左离 台器啮合， 并带有挂配重弹簧 ( 图 I 中的 6 ) 的臂 ； 7是 栏杆臂 ， 相当于图 1 中的 5 ， 固联在主轴右端 圈 2 主要工作原理如下， 当左离合器被图 1 中摇杆驱 动 、 按图 2所示箭头方向摆动时 ， 离合器牙斜面之间的 磨擦力偶矩传递给右离合器， 带动栏杆臂下降。当栏 维普资讯 机械传动 杆臂下降遇到障碍时 相当于 障碍物对栏 杆臂施加 一 个与图示摆动方 向棚反的力偶矩 ， 此力偶 矩使牙斜面 间产生柑对滑动， 从而推动左离合器左移， 使离合器脱 开 栏杆臂停止下降。此时 电动机仍使得曲牺摇杆机 构继续工作， 当图 1中摇杆 C D顺时针摆到上极限位 置 I_ Y D时， 又逆 时针向下极限位置 D摆 动， 使得脱 开的牙嵌离合器又结合 ， 离合器牙的直边工作 ， 带动栏 杆臂也向与图 2相反的方 向摆动 ， 从而使受 阻的栏杆 臂又返回到原来的竖直位置 图 2中的弹簧座用来减轻左离台器左端面转动时 的摩擦。圆螺母用束调节弹簧的工作 负荷 ， 以改变 离 合器左右两部分之间的摩擦力， 使栏杆臂既能自由升 降， 又能在砸车受阻后离合器脱开。 离合器的主要设计计算 1 离合器牙型选择 由文献 2 j ， 牙型选不对称 梯形 沿离合器牙齿所在圆环 的平均直径 圆柱展开 的 牙形见图 3 ， 牙的斜边倾斜角 。=6 3 2 离合器牙齿数的选择 若离合器牙齿数 。 3 当人为地将栏杆臂 由水平 位置抬起到竖直位置 ， 或 者是栏杆臂砸车 、 下降受阻时， 离合器原来啮合的牙脱 开后可能会与另一个牙重新 啮合 ， 从而破坏栏杆臂 的 原来“ 水平” 、 ” 竖直” 工作位置 图 4中离合器牙齿数 取 ：6 ， 粗实线 画出的是原来栏杆臂的工作位置 ， 细 线画出的是不正常的“ 新” 工作位置 所以取离合器牙 齿数 = ：3 ， 且在圆周方向均布 ， 使得栏杆臂被抬起 9 0 。 后， 离合器下一下牙还没啮合上 ， 还能再返回原来的工 作状态。 图 4 3 离合 弹簧参数 选取 由文献I _ 第 2 O章 中 的概念可知， 为保证离合器正常工作时离合器不脱开 弹簧应施加于离合器的轴 向力为 ：2KwT 式 中h ， _ 亡 作情况系数 ， 取 K =J 4 5 阻力偶矩 ， 取 T I ：5 N 1 7 1 9 离合器牙齿所在圆环的平均直径 取 Dn=8 On l m 牙的斜边倾斜角， 取 n：6 离合器牙斜面问的摩擦角， 取 ：J 则 Q：21 _ 4 55 t a n ：4 9 8 N 由文献 2 选取的弹簧参数 ：弹簧埏 直径 d：5 tu r n 弹 簧中径 D 2 = 4 0 n n n ， 左旋。 4 栏杆臂外端部砸车力的计算 由文献 1 中 的概念 ， 抬起栏杆臂使离合器脱开应加 于栏杆臂的力 偶矩为 了 _2 =Q ) 0 ： 4 9 8 0 08 丽： 1 1 5 m 当栏杆臂长度 =3 m时 ， 抬起栏杆臂所应加在 杆臂外端的力 F ： T2： 5 38 5N 若不考虑栏杆下降速度的影响， 栏杆臂 外端砸车 时的力即为 3 8 N ， 可见此力不足以对车辆造成损坏 ， 5 离合器材料选取 离合器左半部分带有摇 杆 右半部分带有挂配重弹簧的臂， 工作速度不高， 脱 开结合不频繁 载荷较小 所以选 Z G 3 1 0 5 7 0 。 本文的安全装置 已经由电动栏杆的专业牛产企业 商丘市计算机技术研究所装在了 4 0 0多台电动栏 杆 j 深受生产单位和收费站的欢迎 H前该技术已 获国家 专利 参 考 立 献 1 西北l r I 大掌编机槭设 H 北京： 人民教育出版社 1 9 7 9 2 机械设计手册联台编写组机械设汁 册 七