一种自适应升降机构及架车机的制作方法

1.本发明涉及顶升设备技术领域，尤其涉及一种自适应升降机构及架车机。


背景技术：

2.顶升设备在机械行业内的应用较为广泛，其核心是可传动的升降机构。升降机构能够托起待顶升的机构，以使待顶升机构的下方形成一定的操作空间，同时，能够支撑机构稳定下降至原位。
3.示例性地，在交通运输行业，需定期对车辆进行检修。交通运输车辆进入车间维修时，需通过架车机将车体托起，以便对机车车辆进行检修作业。架车机的升降机构包括竖向设置的丝杠、以及套设于丝杠上的螺母，螺母上连接有托架。顶升时，将托架支撑于车体的下方，并驱动丝杠绕自身轴线转动，即可使螺母带动托架上移，实现对车体的顶升。由于被抬升的车辆重量较大，托架和螺母所承受的负载也较大，且架车机又为单边偏载作业，导致螺母承受较大的偏载转矩，进而造成螺母的轴线相对丝杠的轴线产生偏斜，致使传动不畅，螺母摩擦磨损现象较严重。
4.现有技术中，丝杠的上端通过止推轴承和径向轴承固定于架车机的壳体上，另一端通过滑动式简支方式固定到底座上。而简支支撑的方式在水平方向上为丝杠的下端提供了限制力，使得丝杠产生较为严重的弯曲变形，即产生较大的径向位移，进一步加剧了螺母轴线相对丝杠轴线的偏斜，导致螺母磨损加剧，传动效率低下，易出现升降爬行、卡滞等现象，架车机作业性能差。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种自适应升降机构及架车机，在单边偏载作业过程中，丝杠的下端能够适应性移动，从而有效减少螺母轴线相对丝杠轴线的偏斜量，使升降传动过程稳定可靠。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.第一方面，提供一种自适应升降机构，包括：
8.安装架体，包括平行且间隔设置的顶板和底座；
9.丝杠，所述丝杠的上端转动连接于所述顶板；
10.承托组件，套设于所述丝杠上，并与所述丝杠螺纹连接；
11.弹性支座，连接于所述底座上，所述弹性支座上开设有限位孔，所述丝杠的下端可转动地穿设于所述限位孔内，并能够沿所述限位孔的轴向移动，所述承托组件单边偏载时，所述丝杠的下端能够沿径向移动。
12.作为本发明提供的自适应升降机构的优选方案，所述弹性支座包括支座组件和弹性组件，所述支座组件连接于所述底座上，所述支座组件上开设有安装腔，所述弹性组件设置于所述安装腔内，所述限位孔开设于所述弹性组件上。
13.作为本发明提供的自适应升降机构的优选方案，所述弹性组件包括刚性轴套和弹
性衬套，所述弹性衬套的外壁与所述安装腔的腔壁配合，所述刚性轴套穿设于所述弹性衬套内，所述刚性轴套的内腔为所述限位孔。
14.作为本发明提供的自适应升降机构的优选方案，所述刚性轴套包括铜套，所述铜套的侧壁间隔设置有多个通孔，每个所述通孔内均嵌设有石墨结构。
15.作为本发明提供的自适应升降机构的优选方案，所述弹性衬套为橡胶衬套，所述橡胶衬套硫化于所述安装腔的腔壁。
16.作为本发明提供的自适应升降机构的优选方案，所述支座组件包括限位套筒，所述限位套筒的内腔为所述安装腔，所述限位套筒的底端向外凸设形成凸缘，所述凸缘可拆卸连接于所述底座。
17.作为本发明提供的自适应升降机构的优选方案，所述限位套筒的内壁凸设有限位环，所述丝杠的下端穿过所述限位环的环口，并伸入所述限位孔内，所述丝杠的外壁与所述限位环的内壁之间存在间隔，所述弹性组件受限于所述限位环和所述底座之间。
18.作为本发明提供的自适应升降机构的优选方案，还包括多个紧固件，多个所述紧固件沿所述凸缘的周向间隔分布，每个所述紧固件均穿过所述凸缘，并与所述底座螺纹连接。
19.作为本发明提供的自适应升降机构的优选方案，所述承托组件包括升降螺母、螺母连接座以及悬伸托架，所述升降螺母螺纹连接于所述丝杠，所述悬伸托架通过所述螺母连接座与所述升降螺母连接，所述悬伸托架被配置为用于托起待顶升机构。
20.第二方面，提供一种架车机，包括如上所述的自适应升降机构。
21.本发明的有益效果：
22.本发明提供一种自适应升降机构，包括安装架体、丝杠以及承托组件，安装架体包括平行且间隔设置的顶板和底座，丝杠的上端转动连接于顶板，承托组件套设于丝杠上，并与丝杠螺纹连接，当需要托起待顶升机构时，将承托组件支撑于待顶升机构的底面，随后，驱动丝杠转动，以使承托组件带动待顶升机构在丝杠的传动作用下上升。底座上设置有弹性支座，弹性支座上开设有限位孔，丝杠的下端可转动地穿设于限位孔内，以使丝杠能够顺利绕自身轴线转动，且丝杠的下端能够沿限位孔的轴向移动。当承托组件单边偏载作业时，承托组件受到垂直向下的压力以及顺时针方向的弯矩载荷，压力和载荷传递至丝杠上，以使丝杠沿限位孔的轴向微量移动，且丝杠的下端能够沿其径向产生微量位移。也就是说，通过设置弹性支座，在承托组件单边偏载时，丝杠能够自适应地产生与承托组件同趋势的轴线偏移，以有效减少承托组件轴线相对丝杠轴线的偏斜量，缓解升降传动时的磨损，提高传动效率。
23.本发明还提供一种架车机，包含上述的自适应升降机构，其中，弹性支座在为丝杠下端提供一定约束的同时，能够使得丝杠自适应性地产生与承托组件同趋势的轴线偏移，该架车机在顶升车体过程中能够适应动态变化的车体载荷，保持稳定可靠的抬升运动，避免出现升降爬行、卡滞等现象，提高架车机作业性能。
附图说明
24.图1是本发明具体实施方式提供的自适应升降机构的结构示意图；
25.图2是本发明具体实施方式提供的丝杠下端与弹性支座的配合示意图；
26.图3是本发明具体实施方式提供的丝杠在三种支承状态下的变形示意图。
27.图中：
28.1、安装架体；2、丝杠；3、承托组件；4、弹性支座；
29.11、顶板；12、底座；13、立板；
30.31、螺母；32、螺母连接座；33、悬伸托架；
31.41、支座组件；411、限位套筒；412、凸缘；413、限位环；
32.42、弹性组件；421、刚性轴套；4211、限位孔；422、弹性衬套。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
34.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
37.如图1所示，本实施例提供一种自适应升降机构，包括安装架体1、丝杠2、承托组件3以及弹性支座4。
38.其中，参见图1，安装架体1包括平行且间隔设置的顶板11和底座12。丝杠2的上端转动连接于顶板11。承托组件3套设于丝杠2上，并与丝杠2螺纹连接。当需要托起待顶升机构时，将承托组件3支撑于待顶升机构的底面。随后，驱动丝杠2转动，以使承托组件3带动待顶升机构在丝杠2的传动作用下上升。示例性地，顶板11上设置有驱动电机，驱动电机的壳体固定安装于顶板11上，驱动电机的输出端与丝杠2上端传动连接。顶升时，启动驱动电机，丝杠2即可绕自身轴线旋转，同时，承托组件3相对丝杠2上移，待顶升机构在承托组件3的顶升力作用下同步上移。
39.可选地，安装架体1还包括立板13。顶板11和底座12均连接于立板13上，立板13能够起到稳定支撑顶板11和底座12的作用。
40.参见图1，弹性支座4设置于底座12上。弹性支座4上开设有限位孔4211，丝杠2的下
端可转动地穿设于限位孔4211内，以使丝杠2能够顺利绕自身轴线转动，且丝杠2的下端能够沿限位孔4211的轴向移动。当承托组件3单边偏载作业时，承托组件3受到垂直向下的压力以及顺时针方向的弯矩载荷，压力和载荷传递至丝杠2上，以使丝杠2沿限位孔4211的轴向微量移动，且丝杠2的下端能够沿其径向产生微量位移。也就是说，通过设置弹性支座4，在承托组件3单边偏载时，丝杠2能够自适应地产生与承托组件3同趋势的轴线偏移，以有效减少承托组件3轴线相对丝杠2轴线的偏斜量，缓解升降传动时的磨损，提高传动效率。
41.可选地，参见图1，弹性支座4包括支座组件41和弹性组件42。支座组件41固定连接于底座12上。支座组件41为刚性件，其上开设有安装腔。弹性组件42设置于该安装腔内，限位孔4211开设于弹性组件42上。将弹性组件42设置于安装腔内，能够增加弹性组件42与支座组件41的接触面积，以使支座组件41能够为弹性组件42提供稳定的支撑作用，从而限制穿设于弹性组件42内的丝杠2下端位移过量。
42.参见图2，本实施例中，弹性组件42包括刚性轴套421和弹性衬套422。刚性轴套421和弹性衬套422均呈套筒状。弹性衬套422的外壁与安装腔的腔壁配合，刚性轴套421穿设于弹性衬套422内，刚性轴套421的内腔即为上述的限位孔4211。即，丝杠2的下端可转动地穿设于刚性轴套421的内腔中，且能够在该内腔中沿竖向微量移动。弹性衬套422夹设于刚性轴套421和支座组件41的内壁之间，弹性衬套422的内壁与刚性轴套421的外壁贴靠，外壁与安装腔的腔壁贴靠。承托组件3单边偏载时，弹性衬套422能够适应性弹性变形，以使丝杠2的下端产生顺应性位移。
43.可以理解的是，本实施例中，刚性轴套421和弹性衬套422是分体式的。当然，在其他实施例中，弹性组件42也可以仅包括弹性衬套422，即，丝杠2的下端可转动地穿设于弹性衬套422的内腔，并能够在该内腔中沿竖向微量移动。也就是说，这种情况下，弹性衬套422的内壁与丝杠2下端的外壁贴靠，外壁与安装腔的腔壁贴靠。当承托组件3单边偏载时，弹性衬套422也能够适应性弹性变形，以使丝杠2的下端产生顺应性位移。
44.进一步地，本实施例中，弹性衬套422为橡胶衬套。即弹性衬套422采用橡胶材料制备而成。优选地，橡胶衬套硫化于安装腔的腔壁上。加工时，将未成型的橡胶材料通过硫化工艺并结合模压的方式直接成型于支座组件41的安装腔的腔壁上，以使支座组件41和橡胶衬套形成一体式构件，能够防止橡胶衬套适应性压缩变形时窜动，提高稳定性。
45.可选地，本实施例中，刚性轴套421包括铜套。铜套的侧壁间隔设置有多个通孔，且每个通孔内均嵌设有石墨结构。铜套具有耐磨性能好、摩擦系数小以及使用寿命长的优点。丝杠2的下端穿设于钢套内，能够相对铜套转动以及沿钢套的轴向移动，镶嵌于铜套上的石墨结构能够为丝杠2与铜套之间提供润滑作用，减小丝杠2相对铜套移动时的摩擦阻力。另外，铜套在丝杠2的带动下相对弹性衬套422产生滑移时，石墨结构能够为铜套与弹性衬套422之间提供润滑作用，减小铜套相对弹性衬套422滑移时的摩擦阻力。通过在铜套上镶嵌石墨结构，能够使得整个刚性轴套421具有自润滑功能，无需注入润滑油脂，减少保养次数。加工时，可将石墨烧结于铜套的通孔内。
46.参见图2，可选地，支座组件41包括限位套筒411，限位套筒411的内腔即为上述的安装腔。限位套筒411的底端向外凸设形成凸缘412，凸缘412可拆卸连接于底座12上。通过在限位套筒411的外壁设置凸缘412，能够方便支座组件41与底座12的安装固定。凸缘412与底座12之间可拆卸连接的方式能够方便检修或更换支座组件41和弹性组件42。
47.示例性地，凸缘412与底座12之间通过多个紧固件连接。多个紧固件沿凸缘412的周向间隔分布，每个紧固件均穿过凸缘412，并与底座12螺纹连接，保证连接可靠性，避免松动。紧固件优选为螺栓。
48.参见图2，限位套筒411的内壁凸设有限位环413。丝杠2的下端穿过限位环413的环口，并伸入限位孔4211(刚性轴套421的内腔)内。弹性组件42受限于限位环413和底座12之间。具体到本实施例中，弹性衬套422和刚性轴套421均受限于限位环413和底座12之间，避免二者脱离安装腔。由图2中可看出，丝杠2的外壁与限位环413的内壁之间存在间隔，该间隔使得丝杠2具有一定的自适应性移位的空间，避免限制丝杠2随承托组件3的同趋势偏移。同时，限位环413的环壁能够起到限制作用，避免丝杠2的位移过量。
49.本实施例中，限位套筒411、凸缘412和限位环413一体成型，即整个支座组件41为一体成型的构件，保证其具有足够的强度。
50.参见图1，承托组件3包括升降螺母31、螺母连接座32以及悬伸托架33。升降螺母31套设于丝杠2上，并与丝杠2螺纹连接。悬伸托架33通过螺母连接座32与升降螺母31连接，悬伸托架33用于托起待顶升机构，例如待检修的车体等。如图1所示，以顶升待检修的车体为例，悬伸托架33上所受的载荷为待检修车体的重力载荷f
p
，该重力载荷f
p
使套设于丝杠2上的升降螺母31受到竖直向下的压力f、以及顺时针方向的弯矩m，从而使升降螺母31的轴线发生偏斜。由于弹性支座4的设置，丝杠2能够自适应地产生与升降螺母31同趋势的轴线偏移，以有效减少升降螺母31的轴线相对丝杠2轴线的偏斜量，进而减少了升降螺母31传动时的磨损，提高传动效率。
51.本实施例中，弹性衬套422的刚度基于有限元计算分析确定。在建立该升降机构的有限元模型后，可模拟丝杠2在其下端无支承约束、采用活动简支支承约束以及采用弹性支座4支承约束三种状态下的变形及位移示意图。参见图3，其中，a曲线表示丝杠2下端无支承约束时丝杠2的位移曲线。丝杠2最下端的位移为δ，a曲线表明，在丝杠2下端缺少支承约束的条件下进行顶升作业时，动态变化的负载会造成升降螺母31轴线和丝杠2轴线的过量偏斜，进而导致传动系统的不稳定，升降过程不平稳。b曲线表示丝杠2下端采用活动简支支承约束时丝杠2的位移曲线。活动简支支承的方式在水平方向上为丝杠2的下端提供了限制力，丝杠2最下端不产生位移，导致丝杠2自身发生较大的弯曲变形，加剧了升降螺母31轴线相对丝杠2轴线的偏斜量，易出现升降爬行、卡死等现象。c曲线表示丝杠2下端采用弹性支座4支承约束时的丝杠2的位移曲线。丝杠2最下端的位移相对无支承约束时减小了γ，此时，升降螺母31的轴线在偏载作用下相对竖直方向的偏斜角度为θ，而丝杠2与升降螺母31配合处的轴线相对竖直方向的偏斜角度也接近θ，即，升降螺母31的轴线相对丝杠2轴线的偏斜量明显减小，能够减少升降螺母31的磨损，改善传动条件。在有限元模型中采用弹性支座4约束丝杠2的下端，并进行优化后，可以确定容许的丝杠2下端的最大位移值，进而确定弹性衬套422的刚度值。
52.本实施例还提供一种架车机，包含上述的自适应升降机构，其中，弹性支座4在为丝杠2下端提供一定约束的同时，能够使得丝杠2自适应性地产生与升降螺母31同趋势的轴线偏移，该架车机在顶升车体过程中能够适应动态变化的车体载荷，保持稳定可靠的抬升运动，避免出现升降爬行、卡滞等现象，提高架车机作业性能。
53.可以理解的是，本实施例提供的自适应升降机构并不仅限于用在架车机中，在其
他存在偏载的顶升设备中同样可以适用，能够起到改善传动条件、保证升降过程平稳的效果。
54.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。