關(guān)于挖掘機(jī)扶手箱的安全設(shè)計(jì)

居宵宵++陸洪光++劉憶++耿廣躍

摘 要：隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種自動(dòng)化挖掘機(jī)械層出不窮，但挖掘機(jī)的安全性能發(fā)展跟不上自動(dòng)化發(fā)展的腳步，故需要提升安全性能。本次主要是通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)內(nèi)部扶手箱結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善，加強(qiáng)對(duì)挖掘機(jī)扶手箱控制導(dǎo)桿功效的利用以及各個(gè)元件的協(xié)調(diào)使用來(lái)實(shí)現(xiàn)目的。

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)扶手箱；控制導(dǎo)桿；重量傳感器；蜂鳴器；安全

中圖分類(lèi)號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）14-0047-01

1 引言

隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，制造業(yè)的挑戰(zhàn)逐步加強(qiáng)。制造業(yè)發(fā)展的太快，關(guān)于使用安全的加強(qiáng)跟不上制造業(yè)發(fā)展的步伐，再者重效率輕安全的制造廠(chǎng)家越來(lái)越多，不少制造商為了產(chǎn)量，完全忽略了對(duì)安全的考慮，所以加強(qiáng)安全方面的設(shè)計(jì)迫在眉睫。

2 產(chǎn)品設(shè)計(jì)的目的

發(fā)生事故的原因主要包括以下幾個(gè)方面：停車(chē)未穩(wěn)定的時(shí)候就開(kāi)始工作，造成挖掘機(jī)側(cè)翻等一系列因?yàn)轳{駛不恰當(dāng)產(chǎn)生的事故；未經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)駕駛；停車(chē)后，駕駛員離開(kāi)座位時(shí)觸動(dòng)手柄發(fā)生的事故；離開(kāi)駕駛室時(shí)，沒(méi)能拉下控制導(dǎo)桿引起的安全事故等。故關(guān)于挖掘機(jī)本身所帶的弊端應(yīng)該及時(shí)解決，改善挖掘機(jī)內(nèi)部的構(gòu)件必不可少。

3 扶手箱的構(gòu)成

扶手箱是一種放在座椅旁邊的配件。扶手箱主要包括上箱體和下箱體，車(chē)上的點(diǎn)火開(kāi)關(guān)、控創(chuàng)開(kāi)關(guān)、娛樂(lè)系統(tǒng)、空調(diào)面板都裝在扶手箱上，操縱挖機(jī)回轉(zhuǎn)、挖掘，裝卸的先導(dǎo)手柄也裝在扶手箱的上方，同時(shí)在扶手箱的側(cè)底方還有一個(gè)控制導(dǎo)桿。

4 扶手箱的設(shè)計(jì)

首先，在挖掘機(jī)的坐墊下安裝一個(gè)重量傳感器，利用人體本身的重力和重量傳感器的壓電效應(yīng)，將人體的重量轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。還要考慮加個(gè)儲(chǔ)能設(shè)備，把傳感器產(chǎn)生的電信號(hào)儲(chǔ)備起來(lái)充當(dāng)一個(gè)臨時(shí)電源，當(dāng)人離開(kāi)時(shí)，相當(dāng)于電源斷電，此時(shí)儲(chǔ)能原件相當(dāng)于電源開(kāi)始工作，但一般接入的電源的電壓不穩(wěn)定，故需要進(jìn)行整流、濾波和穩(wěn)壓環(huán)節(jié)將電壓變成所需要的形式，然后借助于無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊來(lái)改變電信號(hào)的電平。電信號(hào)經(jīng)過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊來(lái)將高電平改為低電平接到蜂鳴器的接收端，此時(shí)蜂鳴器就會(huì)發(fā)出聲音。在這里把控制導(dǎo)桿等同成一個(gè)電源開(kāi)關(guān)，當(dāng)控制導(dǎo)桿拉下去時(shí)電路是接通的；當(dāng)控制導(dǎo)桿拉上去的時(shí)電路是斷開(kāi)的，蜂鳴器停止工作。

5 系統(tǒng)的內(nèi)部構(gòu)建

5.1 重量傳感器

5.1.1 重量傳感器的選擇

重量傳感器的選擇首先要考慮的是實(shí)際使用環(huán)境，由于人的重量不是特別大，不需要選擇較大量程的傳感器；在準(zhǔn)確度方面的選擇，利用重量傳感器的壓電效應(yīng)來(lái)獲取電信號(hào)，只要獲取的電信號(hào)即可，故對(duì)于準(zhǔn)確度要求不高。結(jié)合以上條件選擇Brosa兩頭用螺栓連接的重量傳感器，內(nèi)選應(yīng)變片為電阻式金屬應(yīng)變片，該類(lèi)型的重量傳感器可承受軸向力，且安裝簡(jiǎn)單可適用于不同的安裝結(jié)構(gòu)。

5.1.2 重量傳感器的工作原理

重量傳感器是一種將重量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的輸出裝置。將應(yīng)變片接在彈性體上形成一個(gè)惠斯登電橋，當(dāng)傳感器受到外力的作用下，電阻絲就會(huì)隨著彈性體的變形而變形，其電阻值也會(huì)發(fā)生變化，即傳感器就會(huì)工作；當(dāng)存在負(fù)荷時(shí)，彈性元件受到載荷，應(yīng)變片隨之產(chǎn)生與載荷成比例的應(yīng)變，輸出與重量成比例的電信號(hào)，放大器中的放大電路將信號(hào)放大，進(jìn)而形成輸出電壓。

5.2 蜂鳴器

5.2.1 蜂鳴器的選擇

蜂鳴器可分為兩類(lèi)：有源蜂鳴器和無(wú)源蜂鳴器。

有源蜂鳴器內(nèi)部帶有振蕩電路，只要有電源的接入就可發(fā)出聲音，且發(fā)出聲音的頻率固定；無(wú)源蜂鳴器內(nèi)部沒(méi)有震蕩源，直接接入電流是無(wú)法發(fā)出聲音的，需要外部用方波驅(qū)動(dòng)才會(huì)發(fā)出聲響。

5.2.2 蜂鳴器的原理

無(wú)源電磁式蜂鳴器由振蕩器、電磁線(xiàn)圈、電磁鐵，振動(dòng)膜片和外殼等組成。當(dāng)接入電源時(shí)，振蕩器產(chǎn)生的電流通過(guò)電磁線(xiàn)圈，在電磁線(xiàn)圈周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，是電磁鐵和電磁線(xiàn)圈相互作用從而使振動(dòng)膜振動(dòng)，實(shí)現(xiàn)周期發(fā)聲的目的。

5.3 控制導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

5.3.1 導(dǎo)桿的選擇

導(dǎo)桿的選擇類(lèi)型有很多，有曲柄連桿機(jī)構(gòu)，擺動(dòng)滑桿機(jī)構(gòu)，移動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)等。挖掘機(jī)扶手箱控制導(dǎo)桿的使用在于利用導(dǎo)桿的作用來(lái)實(shí)現(xiàn)挖掘機(jī)扶手箱內(nèi)部操作手柄的鎖死狀態(tài)，鎖死機(jī)構(gòu)是利用其內(nèi)部銷(xiāo)在不同位置的鏈接來(lái)實(shí)現(xiàn)的。鑒于所需的轉(zhuǎn)動(dòng)角度并不太大，對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)精度的要求也不是太高，故選用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。

5.3.2 導(dǎo)桿的工作過(guò)程

人體將力矩傳給傳動(dòng)力臂，同時(shí)滑塊受到力矩的作用會(huì)發(fā)生相對(duì)的滑動(dòng)，當(dāng)受到力矩的作用時(shí)鎖死機(jī)構(gòu)就可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鎖死；在滑塊上裝上滑動(dòng)開(kāi)關(guān)，充當(dāng)整個(gè)電路的開(kāi)關(guān)作用。在導(dǎo)桿處于落下?tīng)顟B(tài)時(shí)，電路因?yàn)槎O管的單向?qū)щ娮饔貌](méi)有接通而開(kāi)關(guān)處于接通的狀態(tài)，滑塊與銷(xiāo)之間的連接不緊密，操縱導(dǎo)桿可自由移動(dòng)；在人體離開(kāi)座椅時(shí)，電路中的儲(chǔ)電裝置充當(dāng)電源放電，電路導(dǎo)通，蜂鳴器發(fā)生，這是拉上控制導(dǎo)桿，實(shí)現(xiàn)鎖死和斷電的意圖。

6 結(jié)語(yǔ)

總體看來(lái)扶手箱的安全設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的而又細(xì)致的工作，因?yàn)榉鍪窒涫峭诰驒C(jī)中的重要部分，所以設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮到所有細(xì)節(jié)，還需要考慮到駕駛員在使用時(shí)的舒適度程度，同時(shí)還要扶手箱與駕駛室的協(xié)調(diào)性；最重要的是扶手箱承擔(dān)了挖掘機(jī)的大部分功能，故在利用扶手箱中的控制導(dǎo)桿來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)安全性能要求提高的過(guò)程中要仔細(xì)考慮各個(gè)方面的協(xié)調(diào)作用，選用性能參數(shù)較好、使用壽命較長(zhǎng)的元器件，在日后的維修、保養(yǎng)中較為方便裝拆。