一種移動(dòng)式設(shè)備支架的設(shè)計(jì)

周 晶，陳 勇，李 文，李西德

（四川化工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川瀘州 646300）

0 引言

設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)及檢修是設(shè)備工作人員的日常工作，足夠的工作空間有利于降低工作的難度和強(qiáng)度，從而提高工作效率。但由于受多種條件限制，有時(shí)不得不將設(shè)備安裝于狹小的空間內(nèi)，尤其是車載移動(dòng)設(shè)備，安裝于狹小空間的現(xiàn)象尤為突出。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修等作業(yè)時(shí)，操作者必須進(jìn)入受限空間作業(yè)，工作難度較大，同時(shí)存在安全隱患[1]，不利于相關(guān)設(shè)備的檢修。以某型飛機(jī)除冰車發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝為例，設(shè)計(jì)一種可將發(fā)動(dòng)機(jī)外移的結(jié)構(gòu)裝置，并通過試制驗(yàn)證方案的可行性。

1 傳統(tǒng)安裝方式存在的問題

飛機(jī)除冰車是在寒冷地區(qū)保障飛機(jī)運(yùn)行安全的車輛，主要功能是圍繞駐停的飛機(jī)，利用車載除冰設(shè)備將除冰防冰液噴灑在機(jī)身表面，從而達(dá)到飛行前清除機(jī)身冰雪凝結(jié)物的目的，保證飛機(jī)的運(yùn)行安全（圖1）[2]。該種車輛通常配有兩臺發(fā)動(dòng)機(jī)，分別作為車輛行走和車載除冰設(shè)備的動(dòng)力源。為保證較大的除冰防冰液箱體尺寸，通常將一臺發(fā)動(dòng)機(jī)布置在底架側(cè)方（圖2）[3]。

圖1 飛機(jī)除冰車

圖2 除冰車第二發(fā)動(dòng)機(jī)安裝位置

目前，安裝于車架側(cè)方發(fā)動(dòng)機(jī)多采用固定連接，將發(fā)動(dòng)機(jī)固定于發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，該安裝方式存在以下缺陷：發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)作業(yè)時(shí)，由于受空間限制，操作困難、勞動(dòng)強(qiáng)度較大；發(fā)動(dòng)機(jī)故障檢測時(shí)，車架內(nèi)側(cè)面發(fā)動(dòng)機(jī)檢修困難，且不易提供充足的照明條件，存在安全隱患；發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施大修時(shí)，不易直接使用吊裝工具進(jìn)行拆裝，發(fā)動(dòng)機(jī)拆裝難度大[4]。

2 移動(dòng)式設(shè)備支架的方案設(shè)計(jì)

參考汽車起重機(jī)支腿伸縮原理，將固定式發(fā)動(dòng)機(jī)支架改進(jìn)設(shè)計(jì)為移動(dòng)式安裝支架，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)維護(hù)保養(yǎng)和檢修時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)整體移動(dòng)到機(jī)艙外。改進(jìn)后的發(fā)動(dòng)機(jī)安裝支架，主要由運(yùn)動(dòng)部件、固定部件、安裝部件和動(dòng)力部件組成（圖3）。

圖3 移動(dòng)式安裝支架結(jié)構(gòu)

固定部件安裝于車架側(cè)方，采用懸臂梁結(jié)構(gòu)型式，主要用于支撐發(fā)動(dòng)機(jī)。運(yùn)動(dòng)部件安裝于固定部件的底部筒體內(nèi)，并可在外力作用下與固定部件形成相對運(yùn)動(dòng)[5]，產(chǎn)生相對位移，主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)檢修等工況時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)外移到機(jī)艙外并承受部分負(fù)荷，起到運(yùn)載發(fā)動(dòng)機(jī)和外移支撐作用。動(dòng)力部件主要用于向移動(dòng)支架提供動(dòng)力，使運(yùn)動(dòng)部件在固定部件的底部筒體內(nèi)相對運(yùn)動(dòng)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)整體外移的工作強(qiáng)度。安裝部件是發(fā)動(dòng)機(jī)與運(yùn)動(dòng)部件和固定部件之間的連接件，主要用于在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將運(yùn)動(dòng)部件和固定部件鎖定，形成固定連接支架，避免相對運(yùn)動(dòng)；在發(fā)動(dòng)機(jī)需外移時(shí)，可帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)整體移動(dòng)到機(jī)艙蓋外側(cè)。

2.1 固定部件設(shè)計(jì)

固定部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)總成重量和工作要求確定。

固定部件由左右固定支架、連接桿和固定支耳組成（圖4）。固定支架下部設(shè)計(jì)為筒體結(jié)構(gòu)，用于安裝運(yùn)動(dòng)部件。連接桿主要用于固定連接左右固定支架，確保左右筒體支架平行和整體剛度。左右固定支架的前端和后端設(shè)計(jì)有固定支耳固定連接于筒體支架，安裝部件及運(yùn)動(dòng)部件上的連接板通過螺栓可與支耳實(shí)施固定連接。

圖4 固定部件結(jié)構(gòu)

2.2 運(yùn)動(dòng)部件設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)部件主要通過與固定部件的配合發(fā)揮作用。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)能可靠固定連接，當(dāng)設(shè)備需要檢修時(shí)，在外力作用下，能將發(fā)動(dòng)機(jī)移動(dòng)到機(jī)艙外的開闊空間（圖5）。

圖5 運(yùn)動(dòng)部件結(jié)構(gòu)

運(yùn)動(dòng)桿裝配于固定支架下方的筒體內(nèi)，左右運(yùn)動(dòng)桿通過前后兩個(gè)連接桿構(gòu)成可拆卸式矩形結(jié)構(gòu)件，確保設(shè)備外移時(shí)左右運(yùn)動(dòng)桿能同步運(yùn)動(dòng)。當(dāng)連接桿受外力驅(qū)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)左右運(yùn)動(dòng)桿同時(shí)伸出或縮回。內(nèi)滑動(dòng)支架安裝于固定支架下方的筒體上平面，通過螺栓實(shí)現(xiàn)與固定支架的內(nèi)側(cè)固定支耳的連接，當(dāng)設(shè)備外移時(shí)，松開連接螺栓，設(shè)備重力在作用下，內(nèi)滑動(dòng)支架始終與固定支架筒體上平面接觸，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)滑動(dòng)支架在固定筒體上平面移動(dòng)。外滑動(dòng)支架與運(yùn)動(dòng)桿處于固定連接狀態(tài)，并可通過螺栓實(shí)現(xiàn)與固定支架中的外側(cè)固定支耳的連接，當(dāng)設(shè)備外移時(shí)，松開與外側(cè)支耳的連接螺栓，由運(yùn)動(dòng)桿帶動(dòng)外滑動(dòng)支架向外移動(dòng)。內(nèi)滑動(dòng)支架和外滑動(dòng)支架同時(shí)與發(fā)動(dòng)機(jī)本體連接，當(dāng)運(yùn)動(dòng)桿與固定支架發(fā)生相對位移時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)桿和外滑動(dòng)支架固定連接，將帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)移動(dòng)，內(nèi)滑動(dòng)支架將在固定支架筒體上平面滑動(dòng)。

2.3 動(dòng)力部件設(shè)計(jì)

動(dòng)力部件用于為設(shè)備支架的外移和回縮提供動(dòng)力，主要由油泵、電磁換向閥、伸縮油缸及溢流閥等部分組成（圖6）。

圖6 液壓原理

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)不再能為移動(dòng)部件提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，故方案中液壓油泵采用電動(dòng)油泵，利用整機(jī)電源驅(qū)動(dòng)油泵工作，為伸縮油缸的伸出與縮回提供動(dòng)力。電磁換向閥為伸縮油缸油路選擇閥，當(dāng)電磁換向閥得電時(shí)，電動(dòng)油泵的動(dòng)力油液經(jīng)換向閥后進(jìn)入伸縮油缸無桿腔，油缸伸出；當(dāng)電磁換向閥失電時(shí)，動(dòng)力油液經(jīng)換向閥后進(jìn)入油缸有桿腔內(nèi)，油缸縮回。伸縮油缸的活塞桿端和缸筒端，分別連接于固定部件和運(yùn)動(dòng)部件的連接桿，油缸伸出時(shí)運(yùn)動(dòng)部件與固定部件發(fā)生相對位移，并帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)向外移除；同理，油缸回縮時(shí)可帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)重新進(jìn)入機(jī)艙內(nèi)。

3 試制與應(yīng)用

為解決飛機(jī)除冰車車架側(cè)方發(fā)動(dòng)機(jī)在維護(hù)保養(yǎng)和檢修時(shí)，由于受限空間作業(yè)等原因造成的困難，按照車輛相關(guān)布置參數(shù)結(jié)合本方案進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)，通過技術(shù)設(shè)計(jì)、部件和整機(jī)裝配、功能測試等新產(chǎn)品部件試制環(huán)節(jié)，驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)方案能滿足車架側(cè)方發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝及使用要求，有效地將發(fā)動(dòng)機(jī)移至發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋外側(cè)，解決了作業(yè)空間受限的難題，降低了產(chǎn)品后期保養(yǎng)維護(hù)及檢修等工作難度及勞動(dòng)強(qiáng)度。

本文設(shè)計(jì)的移動(dòng)式設(shè)備支架通過小批量試制并投放市場，得到用戶的好評，取得較好的使用效果。樣機(jī)的試制裝配如圖7所示。

圖7 樣機(jī)試制

4 結(jié)束語

移動(dòng)式設(shè)備支架能將受限空間內(nèi)的設(shè)備有效地移至設(shè)備箱蓋外，解決了受限空間內(nèi)的設(shè)備在維修作業(yè)時(shí)存在的勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低等問題，具有易生產(chǎn)、使用方便等特點(diǎn)。通過在飛機(jī)除冰車上的實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證本設(shè)計(jì)方案能滿足用戶使用要求，具有較大的推廣價(jià)值，可為類似受限空間內(nèi)設(shè)備的安裝設(shè)計(jì)提供技術(shù)參考。本產(chǎn)品已獲得國家實(shí)用新型專利（ZL2020206441780）。