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组件式结构总成阀座配套座椅结构设计

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2021-11-08 ID:375985

  在工程机械、商用车以及固定式工业操作工位的配套结构设计中,操作端的座椅与配套阀座总成往往是容易被忽略但直接影响操作体验与设备可靠性的部分,本次设计的组件式结构总成阀座配套座椅,正是针对这类场景的实际使用需求完成的结构方案。从实际应用场景来看,这类结构既可以适配工程车辆的驾驶舱操作位,也可以用于固定式液压操作台、工业设备巡检操作工位的配套安装,需要同时兼顾操作人员的乘坐支撑需求,以及阀组总成的集成安装固定需求,避免传统分体式设计中阀组安装分散、管线排布杂乱、维护操作不便的问题。

  设计过程中首先明确了核心的功能边界:座椅部分需要承担常规工况下80-120kg的动态承载,适配操作人员长时间坐姿操作的姿态需求,座面的支撑弧度参考人体坐姿的体压分布做了分区处理,避免局部应力集中导致的疲劳感;而集成在座椅下部的总成阀座,则需要承担液压或气动阀组的安装定位功能,预留足够的阀块安装平面、管线过孔以及操作手柄的操作空间,同时要保证阀座与座椅骨架的连接强度,避免设备运行过程中的振动导致阀组松动、管线磨损。

  采用组件式结构的核心思路,是将整个结构拆分为座椅支撑骨架、座面承载模块、阀座安装基板、侧部连接支架四个可独立拆分的组件,每个组件之间通过标准化的螺栓连接副完成装配,既可以根据不同的安装场景单独调整某一部分的尺寸,也方便后期维护时单独更换磨损或损坏的部件,不需要整体拆解整个结构。比如针对不同车型的安装空间差异,可以单独更换不同长度的侧部连接支架,不需要重新设计整个座椅与阀座的主体结构,大幅提升了结构的通用适配性。

  从安装边界来看,整个结构的横向安装宽度控制在480mm范围内,纵向总深度为520mm,座椅座面距离安装基准面的高度可以通过支架的调节孔在380mm到460mm之间调整,适配不同身高操作人员的操作视线需求。阀座安装基板的平面度控制在0.1mm/m以内,保证阀组安装后的密封面贴合度,基板上预留的安装孔位采用通用化的间距设计,可适配市面上主流的通径6、通径10的板式安装液压阀,也可以根据需求加装气阀组安装板,不需要额外打孔加工。

  结构的受力传递路径做了专门优化,操作人员的体重通过座面承载模块传递到两侧的支撑骨架,再通过侧部连接支架传递到设备的安装基座上,而阀座基板承受的阀组重量、管线拉扯力则通过独立的斜向支撑筋直接传递到安装基座,避免阀组的受力直接作用在座椅骨架上,减少座椅的形变概率。在振动工况的适配方面,座椅骨架与阀座基板的连接位置预留了减震垫安装槽,可以加装橡胶减震垫,过滤设备运行时传递到座椅和阀组的高频振动,既提升乘坐舒适度,也避免振动导致阀组的紧固件松动、密封件过早失效。

  管线排布的设计上,阀座基板的后侧预留了宽度60mm的管线走线槽,所有连接阀组的液压油管、气动管线、控制线缆都可以通过走线槽规整排布,避免管线外露被剐蹭,也方便后期排查线路故障时快速梳理管线走向。座椅的侧部还预留了小型操作件的安装位置,可以加装扶手、操作按钮盒或者水杯支架,根据实际使用场景灵活扩展功能,不需要在主体结构上额外焊接或打孔,破坏原有结构的防腐层与结构强度。

  在材料选型的适配设计上,主体承载骨架采用标准矩形钢管焊接成型,焊接位置做了圆角过渡处理避免应力集中,表面处理预留了喷塑或喷漆的工艺余量;阀座安装基板采用Q235钢板加工成型,安装面做铣削加工保证平面度要求;座面部分的结构预留了发泡层、蒙皮的安装厚度空间,可以根据使用场景选配不同硬度的发泡填充,比如户外工程场景选用耐候性的PU蒙皮,室内固定工位选用透气性更好的织物蒙皮,不需要改动内部的承载结构。

  实际装配验证的过程中,组件式结构的优势体现得十分明显,整个结构的所有组件都可以在厂内完成预制,现场安装时只需要按照定位孔位完成螺栓紧固即可,单套结构的装配时间不超过20分钟,相比传统的焊接式一体结构,现场安装的工作量减少了60%以上。同时如果后期需要升级阀组配置,只需要拆卸阀座基板的连接螺栓,更换适配的基板即可,不需要更换整个座椅结构,大幅降低了后期的改造成本。针对不同设备的安装倾角差异,侧部连接支架上设计了角度调节的长圆孔,可以在正负5度的范围内调整整个座椅与阀座的安装角度,保证操作人员在设备存在一定倾斜的工况下依然可以保持舒适的操作姿态,阀组也能保持水平安装,避免倾斜导致的阀内泄、卡滞等问题。

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