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三、<山濟>牌K5系列工業操作手柄研發報告

1、中國國內用戶在用的該類型的小型主令控制器除德國進口的以外，均為仿造德國杰斯曼的機型。從本世紀初，國內就有少數幾家企業仿造，后來仿造企業又有所增加。由于該類小型主令控制器零部件小巧、精細，制造工藝難度大.仿制門檻高，國內多年仿制不過關。其中國內仿制該產品的主導廠家歷經多年，直到2011年，經過改進，產品用2—6個月因質量問題就換掉的局面才得以改變。2017年初，我公司在大連一家鋼鐵企業用戶回訪時，用戶反映該產品主導廠家仿造的QT18主令控制器，可用到2年到2年半，但不包括因操作時機構偶爾卡死造成的故障。浙江一企業仿制該產品因質量問題多從本世紀初直到2018年左右才逐漸被客戶接受。直到現在，仿制品和正宗進口貨之間仍存在不少差距，但總算能用了。不少廠家顧忌產品質量問題，質保期多在一年以內。

2 、仿造機型QT18及DQT1的結構特點，設計缺陷及故障分析

         2.1 傳動箱為壓鑄鋁制造，國內廠家也有用沖壓板焊接而成的。但其傳動軸的支 承均不是滾動軸承結構。這種支承結構，用在鋼鐵廠等冶金行業的高溫，污染、  操作頻繁的使用環境中，極易產生干摩擦，加速零部件的損壞，更不適用粉塵嚴重的行業。但這種套結構尺寸小，傳動箱結構緊湊，但從耐用性上考慮是有缺陷  的。

             2.2 傳動箱的齒輪傳動付，在單機構和雙機構的立式凸輪開關組布置中，立     式凸輪軸的回轉是通過兩級傳動付完成的。一級傳動付是手柄帶動直齒扇形齒輪     通過傳動付的增速帶動小直齒介輪轉動。二級傳動是和小直齒介輪一體的錐齒輪    帶動凸輪軸上錐齒輪旋轉，從而使立式凸輪軸回轉，正是這種兩級傳動付，使傳      動箱的體積小而緊湊。但存在的結構隱患也非常明顯，和直齒介輪一體的錐齒輪      通過其內孔套裝在水平支承軸上，支承軸通過螺母緊固在機箱外的安裝板上，而      安裝板再通過4個M4的螺釘緊固在鋁質傳動箱上。使用中，齒輪付受到操縱沖擊   力是不能忽視的，緊固螺母稍有松動，即產生機構操作中的卡死，這種機械事故     在國內各仿造產品中始終未得到徹底解決。這種隱患可造成起重機在關鍵時候因     操縱機構卡死而突然終止工作，如果發生在鋼鐵廠企業鐵水包的吊裝過程中就造     成重大事故。

2.3 傳動箱內的零位桿鎖定機構由一個機加工球形件和螺母緊固在一起的沖壓板件構成，沖壓板使用M4螺栓固定在傳動箱壁上，該結構在零件擁擠的傳動箱空間內顯得復雜些，因空間受限制，給裝配增加麻煩。

2.4 凸輪開關組部分由凸輪軸、上安裝板、中間安裝板、下安裝板、棘輪組件、觸頭座、觸頭組、凸輪片和9個支桿組成。上安裝板和中間安裝板由6根支桿緊固在一起，其間裝有棘輪搖臂組件。而中間安裝板與下安裝板之間由3根支柱連接固定在一起。而凸輪軸工作的回轉由上安裝板和下安裝板上的小銅套支承，這種支承套同樣不適應鋼鐵廠、煤炭、水泥行業的工作環境。

凸輪片安裝在中間安裝板和下安裝板之間的凸輪軸上，其間還裝有觸頭座、觸頭組部件。凸輪軸的軸向限位由凸輪軸的兩端的零件控制。由于關聯的零件多，尺寸鏈長，其軸向竄動量難以準確控制。國內仿造產品在實際使用中，觸頭組頂桿和凸輪片偏磨嚴重，縮短了機件的使用壽命。

2.5 國內仿造的主令手柄自動回零功能，有用壓簧實現的，也有通過扭簧實現的，均不成熟。

該型主令的優點還是非常明顯的，德國先進工藝制造出來的產品在可靠性、耐用度上都遠高于國內仿造產品，這是不容置疑的。該主令是款比較先進實用的機型，所以被國內選為首款仿造機型，也是國內工業起重機市場上的主導機型。但是，如果不克服因其存在的設計缺陷，進一步提高產品的可靠性和使用壽命是困難的。為滿足客戶需求，大幅度提高產品的可靠性和耐用性，創新研發一款超可靠，超耐用的民族品牌產品，是起重電氣行業科技人員的光榮任務。

3、<山濟>牌K5系列工業操作手柄創新結構介紹：

3.1 操作手柄齒輪箱采用球軸承支承的鋼結構殼體，傳動箱機殼由沖壓件焊接而成，其側壁上設有軸承座。選用兩邊帶防塵密封蓋的小型球軸承作為回轉支承。這種支承結構適應各種工作環境，特別是用在高溫，高污染、粉塵嚴重的冶金，煤炭、水泥行業更具有優越性能。

3.2 簡化傳動付，去掉介輪組：

傳動箱由仿造機型的兩級傳動付改為一級錐齒輪傳動付完成操縱桿增速傳動。扇形錐齒輪由機箱上的兩個球軸承支承。操縱桿與扇形齒輪固定在一起，操縱桿回轉時，扇形齒帶動固定在凸輪軸上小錐齒輪回轉，完成觸頭組的分斷動作。經過1000萬次的臺架壽命試驗和客戶多年的使用均未出現質量問題，證明結構改進很成功。

3.3 優化零位桿鎖定裝置：

原QT18主令零位鎖定裝置由一個定位桿、機加工球形碗、一塊安裝板和緊固螺母四個零件構成?，F優化為一個定位桿和一個帶有球形碗的沖壓件構成，結構得到優化。

3.4 開關凸輪軸結構的優化：

開關凸輪軸有兩層，上層由上安裝板、中間安裝板，二者通過三根短支桿緊固在一起，再用2支帶有定位圓凸臺的長支桿穿過中間安裝板，將上安裝板和下安裝板固定在長支桿的兩端。中間安裝板和下安裝板之間增加一個短支柱。這樣就形成了上層和下層，層間隔內兩個棘輪搖臂套裝在長支桿上，通過搖臂滾輪在拉簧的拉力作用下，鎖住安裝在凸輪軸上棘輪檔位。下層間隔內，觸頭座的圓孔套裝在兩根長桿上。觸頭組騎在下層的短桿上，觸頭組的底腳嵌入到觸頭座上。該觸頭組具有不借助任何工具的情況下實現在觸頭座上的快卸快裝。

凸輪軸從三層板的中間穿過，被上下安裝板上的帶有雙邊防塵罩的密封球軸承所支承。棘輪和凸輪片分別安裝在相應的準確位置上，凸輪軸的軸向定位由固定在上軸承座凸輪軸和卡簧所固定，由于尺寸鏈短，凸輪軸的軸向竄動被限制在一個很小的范圍內，這就能做到觸頭組和凸輪片接觸的頂桿前端能吃滿，不產生偏磨。

為了防止鋼制搖臂滾輪對棘輪產生偏磨損，搖臂滾輪帶有雙臺階，兩臺階騎在棘輪上，棘輪永不會產生偏磨的現象，從而提高了棘輪的使用壽命。

由于在凸輪開關組結構中采用了滾動軸承做兩端的支承，對上層和下層隔斷構成的框架的同軸度產生了更高的要求，同軸度低，凸輪軸回轉時不靈活，我們設計兩貫穿長支桿就很好解決這一問題。

多年客戶實際使用證明，這種結構，同軸度高，軸向竄動小，運轉靈活，其間各摩擦零件不偏磨，提高了使用壽命，改善了原結構用套做支承不適應鋼鐵廠、煉鋁廠、煤炭、水泥廠惡劣環境下的工作情況。

3.5 觸頭組下挺桿前端端采用增加金屬嵌件，大幅度提高使用壽命

觸頭組的觸點間開閉是由凸輪片對觸頭組的下挺桿頂起和放下實現的，由于觸頭組的下挺桿在觸點開始斷開和持續斷開的狀態，在觸頭壓簧的作用下，觸點持續斷開時，觸頭組下挺桿的尖端部始終壓在凸輪片的外圓上滑動，二者都是工程塑料制品，各自的磨損程度相差很大，頂桿前端的磨損量嚴重的可達凸輪片的30倍，國內仿造機型常因頂桿前端的過早磨損而使觸頭組早期失效。從而使觸頭組成為易損件，為此觸頭組構件才有了快拆快換機構。

為解決這一難題，在產品首輪設計中我們在觸頭組下挺桿前端嵌入了耐磨的金屬構件，從而提高了下挺桿前端硬度，其金屬嵌件的硬度可達35—40°。這樣與硬度低的工程塑料之間就取得了平衡。為防止二者偏磨損，我們提高了二者的安裝精度，控制了凸輪軸軸向竄動量。臺架1000萬次的帶電負荷試驗結果表明，二者之間磨損量均低于0.4毫米，均處于正常工作狀態，觸頭分合正常。

3.6 為防止開關觸頭組機構與機殼的緊固在多年使用中松動，我們在連接處增加雙定位銷鎖定。

3.7 增設自動復位功能機型和帶電位器同時具有自動復位功能的機型，均屬于高端機型。2019年，在<山濟>牌K3系列塔式起重機主令控制器完善、定型、轉入批量生產后。將其成熟的扭簧自動復位機構移植到該工業操作手柄上，同時創新設計了具有手柄自動回歸零位和帶電位器的工業操作手柄機型，進一步擴大了使用范圍。

2、工業手柄操作桿適用于24小時輪班工作制和斷續周期工作制，其在斷續周期工作制下的額定操作頻率為每小時1200次，負載因數為40％。

3、 檔位保持機型手柄操作力：

手柄自動回零機型手柄操作力15—17N，符合人體工學。

          4、工業操作手柄每個方向操作機構的機械壽命1000萬      次，觸頭組的電壽命800萬次。

          5、操作手柄開角±42.5°，可達6檔。每個機構可安裝    2-6個觸頭總成。