1、电动栏杆机械式安全装置第 26 卷第 l 期电动栏杆机械式安全装置文章编号:11042539c2002)0】一(x 一 0“2电动栏杆机械式安全装置(商师范学院,坩商商丘 47600o)杨三 J 芋摘要目前心路收费站广泛使用的电动栏杆不具有机械式安全装置,偶尔套发生栏杆臂砸车,造成车毁人伤事故本文介绍了一种电动栏杆安奎装置的设计方案电动栏杆装上这种安奎装置后,栏杆臂万一砸车时,不但砸不坏车,栏杆臂还能自动返回到竖直位置.关键词电动栏杆牙嵌离舍器机械式安奎装置电动栏杆广泛应用于公路收费站,也可用于停车场及单位大门平时栏杆臂处于水平位置,使得车辆无法通过;车辆交费后栏杆臂抬起到竖直位置,允许车辆通
2、过;车辆通过后,再自动或由收费人员人工控制栏杆臂降落至水平位置,继续拦挡后面的车辆通常,电动栏杆是机械传动.其传动机构包括电动机,皮带传动机构,减速器和曲柄摇杆机构工作时电动机通过皮带传动带动蜗轮蜗杆减速器,减速器的输出轴通过曲柄摇杆机构带动栏杆臂升降,使栏杆处于水平或竖直位置.有些电动栏杆采用低速电动机,直接用电动机带动曲柄摇杆机构.曲柄摇杆机构的示意图见图 1,其主要结构与工作原理为:1 为曲柄,由减速器驱动绕月点作整周转动.2 为连杆;3 为摇杆,绕 O点摆动,摆角=9;4 为机架;5 为栏杆臂,与摇杆刚性连接;6 为拉伸弹簧,用以平衡栏杆臂的重量,一般生产厂家规定平衡后驱动栏杆臂的力偶
3、矩不大于5N?m.当曲柄舢 逆时针转动至位置 AB 时,摇杆 CD逆时针摆至下极限位置 AC,栏杆臂上升至竖直位置 ;曲柄继续逆时针转动至位置 A 时,摇杆又顺时针摆至上极限位置 A,栏杆臂下降至水平位置图 l由上述可知,这类电动栏杆都不具有机械式安全装置,一旦栏杆臂下落时砸住车辆.轻则砸烂挡风玻璃,砸坏车顶造成经济损失,重则造成人员伤亡,同时,砸车时电动栏杆传动部分运动受阻,造成主轴(图l 中 D 处)摇杆,连杆,减速器等机件变形或损坏我们为克服上述装置的不足而设计了一种结构简单,成本低廉,适应性强的机械式电动栏杆安全装置.其主要结构特点是:在电动栏杆主轴 f=I 加装牙嵌离台器.使得图 1
4、 中 3 之间不是刚性联接,而是通过离合器联接在一起,这样栏杆臂在下降过程中一日砸车时,栏杆臂会停止下降,砸不坏车.并自动返到竖直位置因而大大提高了电动栏杆的使用安全性.当停电或电动栏杆出故障时,可以人为地将栏杆臂抬起到竖直位置让车辆通行,符合文献【35,4,7 条的要求图 2 是机械式安全装置的结构示意图.图中 1 是主轴,其左右两端由滚动轴承支承在机架上;2 是两个圆螺母;3 是弹簧,其左端与圆螺母接触;4 是弹簧座;5是离合器.它与图 1 中的摇杆 3 是同构件,与主轴之间形成问隙配合,左端紧靠弹簧座;6 是右离合器,它与主轴形成键联接,右端面靠紧主轴轴肩,左端与左离台器啮合,并带有挂配
5、重弹簧(图 I 中的 6)的臂;7 是栏杆臂,相当于图 1 中的 5,固联在主轴右端圈 2主要工作原理如下,当左离合器被图 1 中摇杆驱动,按图 2 所示箭头方向摆动时,离合器牙斜面之间的磨擦力偶矩传递给右离合器,带动栏杆臂下降.当栏机械传动杆臂下降遇到障碍时.相当于障碍物对栏杆臂施加一个与图示摆动方向棚反的力偶矩,此力偶矩使牙斜面间产生柑对滑动,从而推动左离合器左移,使离合器脱开.栏杆臂停止下降.此时电动机仍使得曲牺摇杆机构继续工作,当图 1 中摇杆 CD 顺时针摆到上极限位置 I/_YD 时,又逆时针向下极限位置 D 摆动,使得脱开的牙嵌离合器又结合,离合器牙的直边工作,带动栏杆臂也向与图
6、 2 相反的方向摆动,从而使受阻的栏杆臂又返回到原来的竖直位置图 2 中的弹簧座用来减轻左离台器左端面转动时的摩擦.圆螺母用束调节弹簧的工作负荷,以改变离合器左右两部分之间的摩擦力,使栏杆臂既能自由升降,又能在砸车受阻后离合器脱开.离合器的主要设计计算1.离合器牙型选择由文献 2j,牙型选不对称梯形.沿离合器牙齿所在圆环的平均直径圆柱展开的牙形见图 3,牙的斜边倾斜角.=632.离合器牙齿数的选择若离合器牙齿数.3 当人为地将栏杆臂由水平位置抬起到竖直位置,或者是栏杆臂砸车,下降受阻时,离合器原来啮合的牙脱开后可能会与另一个牙重新啮合,从而破坏栏杆臂的原来“ 水平 “,“竖直“工作位置图 4
7、中离合器牙齿数取:6,粗实线画出的是原来栏杆臂的工作位置,细线画出的是不正常的“新“工作位置所以取离合器牙齿数=:3, 且在圆周方向均布,使得栏杆臂被抬起 90.后,离合器下一下牙还没啮合上,还能再返回原来的工作状态.图 43.离合弹簧参数选取由文献 I_第 2O 章中的概念可知,为保证离合器正常工作时离合器不脱开.弹簧应施加于离合器的轴向力为:2KwT式中 h,_亡作情况系数,取 K=J.45阻力偶矩,取 TI:5N?171/9离合器牙齿所在圆环的平均直径.取Dn=8Onlm牙的斜边倾斜角,取 n:6离合器牙斜面问的摩擦角,取:J则Q:21_455tan:498N由文献2选取的弹簧参数:弹簧
8、埏直径 d:5turn 弹簧中径 D2=40nnn,左旋.4 栏杆臂外端部砸车力的计算由文献1 中的概念,抬起栏杆臂使离合器脱开应加于栏杆臂的力偶矩为了_2=Q/)0:4980.08丽:11.5?m当栏杆臂长度=3m 时,抬起栏杆臂所应加在杆臂外端的力F:T2:53.85N若不考虑栏杆下降速度的影响,栏杆臂外端砸车时的力即为 3.8N,可见此力不足以对车辆造成损坏 ,5.离合器材料选取离合器左半部分带有摇杆.右半部分带有挂配重弹簧的臂,工作速度不高,脱开结合不频繁.载荷较小.所以选 ZG310570.本文的安全装置已经由电动栏杆的专业牛产企业商丘市计算机技术研究所装在了 400 多台电动栏杆 j.深受生产单位和收费站的欢迎 H 前该技术已获国家专利参考立献1 西北 lrI 大掌编机槭设 H北京:人民教育出版社.19792 机械设计手册联台编写组机械设汁册七京;化学 ?出糖礼.19873g,q4278l 一 2100 收费栏杆技术条件第部丹:电动栏杆北京民变通出版社,20 呻收稿日期:20010601作者简彳卜:杨序(1951), 男 ,山求曹县人,高级工程师一
