一种运送缓冲器的移动装置设计

一种运送缓冲器的移动装置设计

李琳 李思远 孙丽伟

中车青岛四方机车车辆股份有限公司 山东青岛 266000

摘要：结合动车组调试车间运输缓冲器装置耗费人力、耗时长的问题，设计一种运送缓冲器的移动装置，其主要有移动平台和升降平台两部分组成。首先，设计升降平台，由底座、液压缸、连杆机构和储物导槽四部分组成，并确定各个参数，并在Solidworks中建立移动装置的三维模型。其次，设计移动平台的整体机构，由四个基于行星架的轮式构成，确定各个零件参数，完成三维模型的建立，分析其在直线行走、圆周运动和越障碍物工作情况。最后，得出一种运输缓冲器的移动装置设计合理，满足实际工作要求。

关键词：移动平台、升降平台、缓冲器

Design and Research of a Mobile Device for Transporting Buffers

SUN Liwei¹, LI Lin¹, LI Siyuan¹,SUN Liwei¹

(CRRC Qingdao Sifang Locomotive & Rolling Stock Company Limited by Shares¹, Qingdao 266000,china)

Abstract: Combined with the problem of labor and time-consuming debugging of the transport buffer device in the EMU debugging workshop, a mobile device for transporting buffers is designed, which was mainly composed of a mobile platform and a lifting platform. First, design the lifting platform, which was composed of four parts: the base, the hydraulic cylinder, the link mechanism and the storage guide channel, and determine each parameter, and establish a three-dimensional model of the mobile device in Solidworks. Secondly, the overall mechanism for designing the mobile platform was composed of four wheels based on the planet carrier, which determines the parameters of each part, completes the establishment of the three-dimensional model, and analyzes its working conditions in linear walking, circular motion, and crossing obstacles. Finally, it was concluded that a mobile device for transport buffers has a reasonable design and meets the actual work requirements.

Keywords: mobile platform, lifting platform, buffer

一、引言

随着轨道交通蓬勃发展，电力机车组充当客运车辆的主力军，其中“复兴号”扮演者重要角色，是目前世界上运营速度最快的高速电力机车组。在列车调试过程中，需要对列车解编和重新编组，其中缓冲器需要拆解和安装，由于列车在不同车间调试，需要对缓冲器进行运输，每次运输需要安排多人，从地面到列车安装拆卸缓冲器都需人工搬运，如图1所示。为了节省更多人力，节约工作时间，设计一种运送缓冲器的移动机构。

图1 缓冲器运输装置

一种运送缓冲器的移动装置设计与研究，是将移动机构和升降平台两个结合，其中，移动机构完成在个车间之间运输缓冲器，升降平台完成将缓冲器从地面提升到列车车底位置。其中，移动机构有轮式、足式和履带式，机械结构采用轮式的特点有速度快、运动灵活，能耗低，结构简单，控制方便，自重轻，承载大，但是在复杂地形，位移能力差。机械结构采用履带式的特点有适应地形能力强，越障能力强，但是摩擦阻力大，行驶机构易磨损。另外，升降平台采用液压式，能够平稳提升大重量货物，具备故障率低、安全高效、运行可靠、 结构稳定、维修方便、方便等优点。

整体样机设计

整体样机设计根据使用现场要求，需要满足在工厂内复杂路况行驶，由于车间地面平整，所以移动机构采用轮式机构。其中，移动机构采用的是行星轮轮胎式，每个行星轮轮式机构由一个太阳轮、三个惰轮、三个行星轮、三个轮胎构成，整个移动平台由四个轮胎式机构组成。另外，升降平台采用液压驱动，有两个液压缸组成，每个液压升降平台可以放置三个缓冲器。升降平台初始状态，液压缸属于缩进状态，随着液压缸伸出，升降平台也会缓慢伸出，升降平台终止状态，液压缸完全伸展。一种运输缓冲器的移动平台由移动平台和升降平台结合在一起，样机结构示意图如图2所示。

图2 整机三维模型

本论文所提及的的升降平台如图3所示，由两个液压缸、连杆机构、储物导槽等四部分组成。其中，底座的作用是将移动平台固定在移动平台，通过螺栓连接方式固定；液压缸采用双组并联方式，伸出长度决定升降平台的工作高度；连杆机构各个旋转副关节串联在一起，轴承减少各个连杆的摩擦损耗；储物导槽用来放置缓冲器。本文主要研究对象是移动平台，下文主要针对其进行分析研究。

图3升降平台

三、建立移动平台三维模型以及确定参数

建立运输缓冲器的移动平台三维模型如图4所示，设计整体尺寸为：长930mm，宽520mm，高380mm。悬架选用的是铝合金材质，不仅保证了结构的强度，还可以减轻车体本身的重量。其中，轮式行星轮组由太阳轮、惰轮、行星轮、行星轮架、接地轮、传动轴及轴承等部分组成，可以根据地形不同实现轮式机构变换。

图4移动平台整体设计

对移动平台分析，确定其在直行、转弯和垂直越障三种地形的各个轮式机构工况。其中，移动平台直行工况，四个轮机构转速相同，通过控制电机转速实现。移动平台转弯工况，通过两侧差速的原理实现，即左右两侧的速度不同实现，当需要左转弯时，左侧车轮转速小于右侧车轮转速，当需要右转弯时，左侧车轮转速大于右侧车轮转速。移动平台越障工况，当障碍物较低时，轮式机构直接平移，不需要翻转，当障碍物较高时，轮式机构需要翻转，通过自身翻转越过障碍物。

总结

设计了一种运送缓冲器的移动装置。主要由移动平台和升降平台两部分组成，其中升降平台采用的液压式驱动机构，由并联双液压缸作为动力源头，具有高负载、适应能力强特点；移动平台采用的基于行星轮轮式移动结构，特点是结构简单，便于控制。

（2）分别对升降平台和移动平台进行工况分析。其中，升降平台实现上升和下降，移动平台进行匀速直线行驶、越障和转弯三种不同工况，验证移动平台各部分参数设计的合理性。

参考文献：

［1］张明路,李敏,田颖,吕晓玲.轮-履复合被动自适应机器人设计与参数分析[J].机械科学与技术,2019,38(02):198-204.

[2]王宇,刘泓滨,吴智恒,陈启愉,蔺志敏,童季刚.机器视觉的救灾机器人越障性能分析[J].煤矿机械,2016,37(07):92-94.

［3］吴昌林, 金强, 赵青. 行星轮式爬楼梯轮椅的越障能力分析[J]. 机械设计, 2010(1):48-53.

［4］尚建忠, 罗自荣, 张新访,等. 基于构型组合的空间探测机器人移动机构设计[J]. 机械工程学报, 2007, 43(12):178-183.

［5］刘平义,王振杰,李海涛,张绍英,魏文军.行星履带式农用动力底盘设计与越障性能研究[J].农业机械学报,2014,45(S1):17-23.

［6］李一鹏. 一种新型越障机器人的设计与开发[D]. 华中科技大学.

［7］朱岩,王明辉,李斌,王聪.基于目标规划的履带可变形机器人结构参数设计及验证[J].农业工程学报,2016,32(14):39-46.