紧凑式液压电动装卸车的设计及应用
【摘要】本设计对某型号手动装卸车进行了优化，并通过增加液压、电动系统，改变了手动装卸车原本费时费力且存在较大的安全隐患的装卸方式，实现了可靠简单、经济适用、操作方便，使用灵活和劳动强度低等特点，提高了装卸效率，降低了操作者的工作强度。
【关键词】液压；电动；装卸车
1.引言
如今液压电动装卸车在物流行业已得到广泛的应用，但是大尺寸、大重量、有一定精度要求等物料的搬运、装载仍然面临着操作难、精度差、安全隐患多等多项问题，特别是大重量非稳定结构的物件在装载过程中很容易发生失稳、倾覆等安全事故。针对此类问题，本文以筒形物料为例，设计了一款电动液压装载车。改变传统装载车人力要求高、动作繁琐、效率低下的模式，合理避免了装载过程中由于筒型物料重量大且表面光滑，不便于人手着力等原因，容易造成危险品倾覆爆炸等安全隐患发生，实现了大尺寸、大重量筒形物料多自由度一定精度下的简便装载。
2.装卸车的功能与设备组成
2.1 功能需求
该装卸车要实现两种功能：一种功能是将筒形物料锁紧运输；另一种功能是将物料电动调整到位后将其置于特定平台。
2.2 装卸车工作原理
（1）将装卸车静置于待装载平台相应位置；
（2）将筒形物料吊放至装卸车托盘上并锁紧；
（3）推动装卸车，在升降机构和轴向微调机构配合下将筒形物料送入运载平台的特定位置；
（4）退出装卸车，装卸完成。
项目组据此功能需求和工作原理先后研制了两种方案和市购一款液压叉车，下面对三种方案逐一进行简要阐述。
2.3 设备组成
2.3.1 手动装卸车
为实现装卸筒形物料的功能，首先设计开发了手动装卸车，该设备主要由摇把、托板、底盘、滑轮等组成，如图1所示。
2.3.1.1 手动装卸车工作原理
（1）摇动升降摇把，驱动升降丝杠螺母副将平台降至最低高度；
（2）用行吊将物料从架上吊至装卸车托架上的相应位置；
（3）人工推动装卸车至运载平台相应位置；
（4）参照装卸车上的高度标尺，操纵摇杆将物料托架升至合适高度，转动轴向微调机构的丝杠手柄，将物料定位到所需的轴向位置上；
（5）沿径向推动装卸车，摇动径向进给机构并根据需要调节托架高度，将筒形物料送入运载平台的特定位置；
（6）退出装卸车，装卸完成。
2.3.1.2 在实际使用过程中发现存在以下不足
（1）过于笨重，不轻便；
（2）车轮不灵活，不易推动及转弯；
（3）升降费劲，升降速度过慢，效率低；
（4）搬运到位后，装卸车难退出。
2.3.2 液压叉车
项目组接着考虑液压提升机构，以解决升降费劲、升降速度过慢的问题，采用了商品液压叉车来实现搬运功能，液压叉车是一种高起升装卸和短距离运输两用车，如图2所示。
该设备主要由液压机构、托板、底盘、滑轮等组成，在使用过程中发现仍然存在问题：
（1）重心不稳，装卸车易向前翻；
（2）轴向微调困难；
（3）液压缸支撑强度不足，使用中发生弯曲、倾斜；
（4）车轮不耐磨损；
（5）搬运到位后，装卸车难退出。
2.3.3 电动装卸车
为了彻底解决以上技术问题，方便搬运所需，项目组重新设计了电动装卸车，电动物料装卸车是集机械、电子与液压技术于一体的机械产品。该车主要由动力提升装置、轴向微调装置、底盘装置、锁紧限位装置、托盘装置、栓紧器等组成，如图3所示。
经过实践考验，该车满足搬运所需，方便使用，具有以下主要特点：
（1）结构轻便，动作灵活；
（2）布置紧凑、占地面积小、非常便于维护；
（3）手电动两用，环境适应性强；
（4）操作安全简单、使用灵活，实现了半自动控制；
（5）大大降低了劳动强度，搬运效率提高。
根据现场使用测试统计，使用该电动装卸车前5人辅助装卸一个筒形物料需要30分钟，而使用该设备后2人辅助仅仅需要15分钟。最终选择电动装卸车为筒形物料装卸的标准配置车，下文对电动装卸车结构进行详细介绍。
3.关键组件的有限元分析
在满足运动学的基础上，对关键组件进行有限元分析，确保其刚度和强度满足使用要求。托盘结构是装卸车中最主要的受力件。该结构设计的好坏，直接关系到装卸车的使用和性能。本文以ANSYS为平台，对其进行应力应变及屈曲分析，用以指导该结构的优化设计，有限元分析结果如图4所示。
该结构中材料为Q235，根据《机械工程材料手册》查得其屈服极限бS为235MPa，其最大等效应力为204MPa小于材料的屈服极限бS，故强度、刚度满足工作要求。屈曲分析中，该结构的一阶屈曲模态载荷乘子为12.798，一般情况下，为了防止屈服，要求载荷乘子大于稳定安全系数，安全系数一般为4-6，故该结构满足屈曲刚度要求。
4.结束语
本文介绍的电动装卸车能使筒形物料进行水平进退、竖直升降、轴向微调、翻转等四个自由度的运动，实现物料的锁紧运输和将物料放置于特定平台的功能。经过现场实践表明，该机械解决了纯人工搬运费时费力的问题，避免人力操作不慎致使物料落地而引起的危险事故，而且它的结构简单，制造容易，起到了良好的使用效果，体现了经济适用的设计理念，因此，该电动装卸车具有较好的推广使用前景。
参考文献
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