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山東濟(jì)寧三好電器科技有限公司 榮獲起重電器行業(yè)優(yōu)選品牌稱號(hào)。

2024.12.04和2024.12.05新華社及各大媒體新聞專題報(bào)導(dǎo)

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三、<SJ>P-XKDF全金屬結(jié)構(gòu)高端主令控制器

發(fā)布日期: 2025-2-20 本文被閱讀 92 次
專利號(hào): ZL2021 2 230 3289.2   

      主令控制器(也稱操作手柄)是起重機(jī)電氣控制系統(tǒng)皇冠上的明珠,也是起重機(jī)司機(jī)室內(nèi)聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)上重要且核心的電控部件,研發(fā)門檻極高,制造難度大。<SJ>P-XKDF中型全金屬結(jié)構(gòu)主令控制器系我公司專家團(tuán)隊(duì)以法國施耐德XKDF中型主令控制器為基礎(chǔ),并參考國內(nèi)同類機(jī)型,立足創(chuàng)新,超越為目標(biāo),堅(jiān)持自主開發(fā),多輪改進(jìn)提高,歷經(jīng)6年才研發(fā)成功。并與2019年底定型,轉(zhuǎn)入批量生產(chǎn)。產(chǎn)品的堅(jiān)固性、可靠性、耐用性,遙遙高于進(jìn)口產(chǎn)品,是名符其實(shí)的國貨精品。產(chǎn)品用于交流頻率50HZ或60HZ,交流電壓至380V;直流電壓至220V。輸出開關(guān)量信號(hào)或模擬量信號(hào),控制起重運(yùn)輸機(jī)械電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、換向、調(diào)速和制動(dòng)。
一、標(biāo)準(zhǔn)及適用條件:
1、標(biāo)準(zhǔn):符合IEC947,IEC337-1NFC63-140標(biāo)準(zhǔn);德國標(biāo)準(zhǔn)VDE660第二部分。執(zhí)行中華人民共和國機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T13480-2018;(不采用標(biāo)準(zhǔn)中75萬次的機(jī)械壽命規(guī)定)。公司內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn):每個(gè)方向操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械壽命800萬次,不采用法國施耐德XKDF機(jī)械壽命300萬次標(biāo)準(zhǔn),電壽命600萬次。
2、環(huán)境條件:作用溫度-40°C-+85°C。
3、防護(hù)等級(jí):上部IP54。
二、各機(jī)型產(chǎn)品照:

三、型號(hào)及觸頭分合程序表:
1. 型號(hào)舉例及意義:

2. 觸頭分合程序表:



以上程序如不能滿足客戶需求,客戶定制主令時(shí)可自行提供觸頭分合程序。
四、分類、手柄操作方式及凸輪軸布置形式:
1、分類:<SJ>P-XKDF系列主令控制器按手柄控制起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)數(shù)量分為單機(jī)構(gòu)控制器和雙機(jī)構(gòu)控制器。
2、手柄操作方式:
單機(jī)構(gòu)控制器,操作一個(gè)凸輪軸開關(guān),手柄“一”字形操作,用SK表示;
雙機(jī)構(gòu)控制器,操作兩個(gè)凸輪軸開關(guān),手柄分為聯(lián)動(dòng)操作,用AK表示和“十”字形操作,用KK表示。
3、凸輪開關(guān)組布置形式:
凸輪開關(guān)組布置形式不采用法國施耐德全水平布置形式。<SJ>P-XKDF雙機(jī)構(gòu)主令控制器凸輪開關(guān)組布置形式AB向(前后操作)垂直型布置,CD向(左右操作)水平布置。
4、操作手柄:零位機(jī)械聯(lián)鎖手柄(上提解鎖)。上提下手球順時(shí)針旋轉(zhuǎn)后,手柄處于長時(shí)間解鎖狀態(tài)。此種狀況上提下手球,逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),手柄處于鎖定狀態(tài)。
五、產(chǎn)品創(chuàng)新特點(diǎn):
1. 全金屬框架結(jié)構(gòu),小型滾珠軸承支承,結(jié)構(gòu)堅(jiān)固,扎實(shí)。
2. 等強(qiáng)度、等壽命設(shè)計(jì),高可靠性,超耐用。零部件設(shè)計(jì)無壽命短板部件。
3.碳鋼齒輪傳動(dòng)付,體積小,壽命長。
4.獨(dú)創(chuàng)中心臂扭簧復(fù)位機(jī)構(gòu),耐用,可靠。復(fù)位準(zhǔn)確,零位永不飄移。
5.凸輪片交錯(cuò)布置,緊固可靠,不掉凸輪片。
6.采用雙搖臂,鋼棘輪及拉簧組成檔位控制和末檔限位裝置,先進(jìn)可靠。
7.操作順滑,檔位清晰。操作力符合人體工學(xué)。
8.使用壽命超長,高性價(jià)比。機(jī)械壽命800萬次,電壽命600萬次。質(zhì)保期內(nèi)無故障長期運(yùn)行。
六、控制器主要技術(shù)參數(shù):
1.控制器的基本參數(shù)見下表:

2.檔位

3.適用于連續(xù)工作制和斷續(xù)周期工作制。操作頻率不大于每小時(shí)1200次,負(fù)載因數(shù)為40%。 
4.手柄操作力11—13N,符合人體工學(xué)。
5.控制器的機(jī)械壽命為800萬次,電壽命為600萬次。
6.檔位清晰,扭簧自復(fù)位準(zhǔn)確,零位永不漂移。
七、外形及安裝開孔尺寸:

七、配套電器元件:
1、配套觸頭組:正宗施耐德觸頭組。型號(hào)ZB2-BE102C,采用NC常閉觸點(diǎn)。參數(shù):240V ,3A,發(fā)熱電流10A。
2、 配套電位器:(軍 用品質(zhì))
型號(hào):WDY-35S-612-OZ 

技術(shù)參數(shù):

電位器制造商:寧波市北侖機(jī)械電器有限公司
八、選型指南及訂貨須知:
1、選型指南:
大中型塔式起重機(jī)、港口門座起重機(jī)、工業(yè)起重機(jī)主機(jī)配套和維修客戶選用機(jī)型為:
a.需要主令輸出開關(guān)量信號(hào)的請選用:手柄自復(fù)位雙機(jī)構(gòu)和手柄自復(fù)位單機(jī)構(gòu)主令控制器。
b.港口散裝機(jī)要求主令控制器輸出模擬量信號(hào)的請選用帶電位器機(jī)型。
2、客戶須知:
a.訂購主令控制器需提供型號(hào)、分合程序、訂貨數(shù)量、供貨日期等。
b.操作時(shí),操作桿下手球上提,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到位,解鎖后再操作。工作結(jié)束后,下手球上提逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),主令鎖定。本機(jī)操縱桿上設(shè)有備用軸卡,解鎖后上推軸卡,可使操作手柄長期處于解鎖狀態(tài)。因手柄具有自動(dòng)復(fù)位功能,可保操作安全。
c.用戶使用中應(yīng)做好正常維護(hù)工作。每半年定期向手柄自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)付、棘輪及手柄桿上的耐磨銅套等摩擦部位清潔后涂抹潤滑脂,防止機(jī)件在干摩擦狀態(tài)下運(yùn)行,可延長使用壽命。
d.主令接線應(yīng)使用管型接線端子。
九、超長質(zhì)保期及有關(guān)說明:
1、產(chǎn)品用于高價(jià)值塔式起重機(jī)配套或維修備件使用,質(zhì)保期5年,推薦使用8-12年;
2、產(chǎn)品用于港機(jī)和冶金起重機(jī)正常維護(hù)下質(zhì)保期3年,推薦使用5-6年。
質(zhì)保期首年年內(nèi)產(chǎn)品出現(xiàn)質(zhì)量問題,現(xiàn)場無法修復(fù)時(shí),無條件換貨。兩年后,出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題,免費(fèi)提供配件或返公司維修。返廠維修期間,公司可提供周轉(zhuǎn)主令使用。超過質(zhì)保期的有償服務(wù)。
公司對(duì)自己精工制作的產(chǎn)品的質(zhì)量有信心,有底氣。有能力承受超長質(zhì)保期增加的成本支出。
歡迎各尊貴的客戶選用,謝謝您們!


附件:<SJ>P-XKDF主令控制器研發(fā)介紹
     為了幫助尊敬的客戶全面了解該產(chǎn)品,更準(zhǔn)確選型,現(xiàn)將<SJ>P-XKDF全金屬結(jié)構(gòu)主令控制器研發(fā)過程及有關(guān)情況報(bào)告如下:
(一).背景
上世紀(jì)九十年代后,在中國起重機(jī)電器行業(yè)普及的主令控制器主要有兩種,一種是法國施耐德的XKDF中型主令控制器,另一種是中國人在借鑒XKDF基礎(chǔ)上自主研發(fā)的YGK3(含QT3A)。進(jìn)口的法國施耐德XKDF中型主令控制器由于凸輪開關(guān)組水平布置,平面體積過大,不適應(yīng)塔機(jī)聯(lián)動(dòng)臺(tái)的窄小機(jī)箱。但在國內(nèi)港機(jī)、工業(yè)起重機(jī)上得到大范圍應(yīng)用。伴隨著中國房地產(chǎn)行業(yè)的興起,建筑起重機(jī)井噴式發(fā)展,YGK3是當(dāng)時(shí)專為建筑起重機(jī)聯(lián)動(dòng)臺(tái)配套的主令控制器機(jī)型,造成一機(jī)難求。由于進(jìn)口機(jī)價(jià)格高,供貨周期長,這給國內(nèi)企業(yè)仿造帶來了機(jī)遇。
由于XKDF國內(nèi)仿制品質(zhì)量不夠過關(guān),這給價(jià)格適中的 YGK3機(jī)型提供了不斷向中小港機(jī)和工業(yè)起重機(jī)的領(lǐng)域發(fā)展契機(jī)。YGK3適宜在操作頻率低,白天單班運(yùn)行的塔機(jī)工作。在塔機(jī)上,用戶反映可用兩年半左右的時(shí)間。一但用在港機(jī)和工業(yè)橋式起重機(jī)上,由于其操作頻繁,工作時(shí)間長,耐用性差的問題就暴露出來了。但在中國市場上有個(gè)怪現(xiàn)象,講價(jià)格的多,講質(zhì)量的少。如低價(jià)格QT3A和個(gè)體戶組裝的YGK3硬是憑著低價(jià)位在河南長垣工業(yè)起重機(jī)(含中小港機(jī))配套市場上占有絕大部分份額。但在終端客戶考察中,客戶對(duì)起重機(jī)配置的劣質(zhì)控制器很惱火。維修勤,維修成本大和設(shè)備停機(jī)時(shí)間長。他們從心底渴望能用上質(zhì)量過硬的產(chǎn)品。所以在港口起重機(jī)的出廠配套中客戶仍然選擇進(jìn)口品牌。終端客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的需求,正是我們研發(fā)好產(chǎn)品的機(jī)遇。相反,如果國內(nèi)現(xiàn)有主令控制器質(zhì)量過關(guān),我們就沒有新研發(fā)的必要了。
為了準(zhǔn)確的弄清現(xiàn)有產(chǎn)品的具體質(zhì)量問題,我公司科技人員對(duì)從終端客戶手中拿到的多臺(tái)廢舊主令控制器進(jìn)行逐個(gè)拆解分析研究。對(duì)從生產(chǎn)企業(yè)采購的新樣機(jī),我們都進(jìn)行了臺(tái)架帶電壽命試驗(yàn)考核,分析臺(tái)架試驗(yàn)中出現(xiàn)的質(zhì)量問題及原因。質(zhì)量問題梳理如下:
1. XKDF和YGK3機(jī)型共同存在的突出的質(zhì)量問題就是手柄自動(dòng)復(fù)位機(jī)構(gòu)問題。XKDF手柄復(fù)位機(jī)構(gòu)存在很多的故障問題。XKDF是拉簧自復(fù)位機(jī)構(gòu),其產(chǎn)生故障的原因主要是自復(fù)位的各機(jī)件結(jié)構(gòu)可靠性差造成的。而YGK3的早期故障70%的都是手柄自復(fù)位裝置不能正確復(fù)位的問題。其主要原因在于用扭簧的長扭臂作為復(fù)位動(dòng)力驅(qū)動(dòng)件產(chǎn)生的惡果。扭臂早期的疲勞變形就是造成復(fù)位不到位的原因。YGK3生產(chǎn)廠家也多次嘗試改進(jìn),但始終未能解決問題。2023年,國內(nèi)建筑起重機(jī)主導(dǎo)生產(chǎn)企業(yè)設(shè)計(jì)的電子主令控制器又選用了YGK3長扭臂扭簧自復(fù)位結(jié)構(gòu),所不同的是新增加了調(diào)零恢復(fù)裝置。據(jù)廠方維修人員講,新塔機(jī)出廠后,平均使用8個(gè)月時(shí)間就出現(xiàn)手柄不回零故障,因仍在一年的質(zhì)保期內(nèi),廠方質(zhì)保維修人員就得爬到高空塔機(jī)司機(jī)室內(nèi)去調(diào)整復(fù)位螺釘。質(zhì)保期過后,再出現(xiàn)問題,不熟悉此結(jié)構(gòu)的塔吊司機(jī)不知道怎樣調(diào)整。還得有其他維修人員爬上維修,爬一次塔吊,其費(fèi)用就要好幾百元,這就是麻煩事。
2. YGK3掉凸輪片問題。 YGK3的凸輪片是一對(duì)或多對(duì)凸輪片對(duì)稱布置,即兩個(gè)凸輪片共用一個(gè)8*8方軸上的M4螺孔,短螺釘從兩邊分別緊固。螺釘進(jìn)入絲孔小于4㎜,一旦松動(dòng),就掉凸輪片。我們對(duì)YGK3新樣機(jī)在臺(tái)架試驗(yàn)中就出現(xiàn)過凸輪片掉落的問題。
3. 檔位鎖定機(jī)構(gòu)不合理的問題。YGK3主令檔位鎖定是靠凸輪開關(guān)組框架末端設(shè)置的半圓形塑料棘輪和壓簧作用下塑料棘爪實(shí)現(xiàn)的。為增強(qiáng)檔位手感,在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部位加裝扇形彈簧片,在彈簧片的槽內(nèi)進(jìn)出的鋼球發(fā)出檔位響聲。由于上下不同步,互相干涉。末端的檔位控制機(jī)構(gòu)靠松曠補(bǔ)償干涉,實(shí)際上不起鎖檔作用,所以有的QT3A生產(chǎn)廠家干脆就省去下端棘輪鎖檔裝置。另外套筒內(nèi)的鋼球在操作過程中,一旦跳出來,擠在彈簧片和軸承支座內(nèi)端面上,造成機(jī)構(gòu)突然卡阻,形成較大機(jī)械事故。我公司在對(duì)YGK3樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)到20萬次時(shí),就出現(xiàn)鋼球卡阻的機(jī)械故障,造成試驗(yàn)臺(tái)停機(jī)。
4. 還有一處欠妥的地方,末位檔限位由機(jī)殼上部的塑膠塊方孔斜面通過限制操作手柄桿實(shí)現(xiàn),XKDF和YGK3都采用了這種形式。在主令壽命后期,因機(jī)件磨損,有可能造成末位檔無電氣信號(hào)的情況。
5. 蕞后一個(gè)棘手問題,YGK3扇形增速齒輪在方軸套裝的間隙過大,大約操作70萬次以后出現(xiàn)松曠,從而影響末位檔,造成無電氣信號(hào)和操作手柄無法自動(dòng)復(fù)位到正確零位位置。此時(shí),主令控制器必須被換掉。這是造成主令使用壽命大約只有70萬次的根本原因。
  XKDF和YGK3機(jī)型也有個(gè)結(jié)構(gòu)亮點(diǎn)就是觸頭組的工作結(jié)構(gòu)。主令配置的是施耐德橋式觸頭組。型號(hào)ZB2BE102C,觸點(diǎn)的分合是由凸輪片推動(dòng)觸頭座上的銅滾輪上下運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。臺(tái)架試驗(yàn)表明,在主令試驗(yàn)中,觸頭開距幾乎不變。因此正宗的施耐德觸頭組可以達(dá)到和主令同壽命。另一方面,YGK3和QT3A工藝簡單,進(jìn)入門檻低。塑料件多,生產(chǎn)成本不高,所用國內(nèi)生產(chǎn)廠家眾多,有的個(gè)體戶也可組裝成品,因此售價(jià)極低。YGK3的主導(dǎo)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)較好,但售價(jià)高點(diǎn),就是因?yàn)閮r(jià)格問題,河南長垣眾多起重機(jī)生產(chǎn)廠家為了降低制造成本,只選便宜的,主導(dǎo)廠家生產(chǎn)的主令就不被選用。這是中國市場的畸形和悲哀。通過以上梳理分析,我們基本摸清了XKDF和YGK3的各種質(zhì)量情況,給我們自主研發(fā)增加了底氣。
(二)、自主研發(fā)產(chǎn)品市場定位、質(zhì)量目標(biāo)及技術(shù)設(shè)計(jì)方案:
市場定位:港口起重機(jī)、工業(yè)及冶金起重機(jī)和高價(jià)值建筑起重機(jī)。
質(zhì)量目標(biāo):打造一款結(jié)構(gòu)堅(jiān)固扎實(shí),性能可靠耐用,在整個(gè)壽命周期中無故障運(yùn)行,終生免修的高端全金屬結(jié)構(gòu)的中型主令控制器。
技術(shù)方案:(1)結(jié)構(gòu)造型:依據(jù)市場定位擬定。港口起重機(jī)和冶金起重機(jī)司機(jī)室比較寬大,聯(lián)動(dòng)臺(tái)多是寬機(jī)箱。安裝孔為偏孔,主令控制器凸輪開關(guān)組多為水平布置,如法國施耐德XKDF中型主令控制器和德國S+B公司經(jīng)典操縱桿VNSO凸輪開關(guān)組均為水平布置。
如圖一:

凸輪開關(guān)組全水平布置的結(jié)構(gòu)形式,不適用建筑起重機(jī)窄小機(jī)箱和開正孔的工業(yè)起重機(jī)機(jī)箱。而適用范圍廣的主令控制器造型只能選圖二和圖三的凸輪組合開關(guān)組布置形式。YGK3(含QT3A)雙機(jī)構(gòu)主令機(jī)型就采取了圖二雙立布置形式。這種布置形式適應(yīng)各類起重機(jī)的寬窄機(jī)箱,對(duì)于開偏孔的寬體聯(lián)動(dòng)臺(tái)機(jī)箱也能適應(yīng)。但雙立布置形式的缺點(diǎn)是:左右操作方向的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較長,制造工藝性差,機(jī)殼體積大,不美觀緊湊。本機(jī)在結(jié)構(gòu)選型時(shí),考慮到廣大用戶已習(xí)慣了圖二的布置形式,所以第 一輪設(shè)計(jì)時(shí)仍保留了圖二的布置。但重點(diǎn)選中的是圖三的布置形式:機(jī)箱整體軸承化,左右操作的傳動(dòng)付和前后操作傳動(dòng)均設(shè)計(jì)在機(jī)殼內(nèi),中心臂扭簧復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在機(jī)箱的另一側(cè)。檔位控制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在凸輪開關(guān)組的末端。操作手柄直徑由10mm改為12mm,橡膠防塵罩由普通橡膠材料改為好的硅橡膠制造,所用的運(yùn)動(dòng)部件支承均選用小型滾珠軸承,凸輪開關(guān)組框架由鋼板沖壓焊合,裝配時(shí)與機(jī)型緊固后打上定位銷,以防使用中松動(dòng),一切從產(chǎn)品的堅(jiān)固耐用考慮。
(2)凸輪片、觸頭組和觸頭座選定
凸輪片的選擇有兩種方案,一是施耐德XKDF型,另一種是YGK3型。XKDF型凸輪片是裝配工根據(jù)客戶選定的閉合形式現(xiàn)場組裝,要求裝配工專業(yè)水平較高,裝配調(diào)試也比較麻煩,我們決定放棄這種凸輪結(jié)構(gòu)。YGK3型凸輪片為單個(gè)凸輪片,用螺釘緊固在凸輪軸上,由韌性好、耐摩的工程塑料制造。臺(tái)架試驗(yàn)和用戶調(diào)研中均未發(fā)生凸輪片本身的質(zhì)量問題。易裝配,對(duì)裝配工的技術(shù)水平要求不高。本新主令就沿用YGK3型凸輪片,未重新設(shè)計(jì)凸輪片。
XKDF型觸頭組、銅滾子和觸頭座結(jié)構(gòu)形式已被實(shí)踐證明性能良好,決定采用。
(3).檔位選定:XKDF檔位有1-5檔,手柄轉(zhuǎn)角1-0-1  12°;2-0-2  18°;3-0-3  24°;4-0-4  30°;5-0-5  36°.齒輪付增速比i=3.25,與手柄轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)的凸輪軸轉(zhuǎn)角(凸輪軸裝有凸輪片)為:39°,58.5°,78°,97.5°,117°。
本新主令的檔位設(shè)定上不采用XKDF的方案。而是設(shè)定為1-5檔和1-2檔兩種模式。
a).當(dāng)1-5檔時(shí),直接選用YGK3的成熟技術(shù)方案。1—5檔手柄轉(zhuǎn)角為8°,16°,24°,32°,40°。齒輪付增速比為i=2,凸輪軸對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角為16°,32°,48°,64°,80°。凸輪片安裝方式,用M4螺釘緊固。
b)當(dāng)1-2檔模式時(shí),手柄轉(zhuǎn)角15°,27°,齒輪付增速比仍為i=2,凸輪軸對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)角為30°,54°。此時(shí)凸輪片選用<SJ>P-QT18凸輪片,凸輪片在凸輪軸上安裝方式為套裝,并用開口擋圈軸向鎖定。
(4)檔位控制:檔位控制和末位檔限制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在凸輪開關(guān)組框架的末端,不采用XKDF單棘爪鎖檔方式,采取雙搖臂雙滾子,鋼板棘輪用拉簧鎖檔。末位檔限制由安裝板上死停檔柱和在棘輪上鉚接的兩停檔柱完成。
(5)手柄自動(dòng)回零機(jī)構(gòu):采用中心臂扭簧手柄自動(dòng)回零機(jī)構(gòu)。扭簧參數(shù):有效圈數(shù)n=5.9,左旋,初始扭矩T1=1640N/MM2,工作扭矩T2=2234N.MM,彈簧內(nèi)側(cè)的彎曲應(yīng)力為1147N.MM。彈簧初始扭矩和工作扭矩可變,手柄操作力出廠設(shè)計(jì)為11-13N。客戶如有降低手柄操作力要求,扭簧的初始扭矩可下調(diào),手柄操作力可降低到10-11N,操作更順滑省力。本機(jī)構(gòu)極為可靠、耐用,手柄復(fù)位承保準(zhǔn)確。零位終生不漂移。(本機(jī)構(gòu)為專利保護(hù)項(xiàng)目)
(6)手柄操作機(jī)構(gòu)組件:手柄為零位機(jī)械聯(lián)鎖手柄,上提式解鎖。操縱桿直徑12mm,剛性好。橡膠防塵罩用好硅橡膠制造,與主機(jī)同壽命,用金屬壓蓋安裝壓緊。
 (三)、研發(fā)過程:
 公司專家團(tuán)隊(duì)對(duì)該主令有研發(fā)沖動(dòng)始于2008年。直到2014年下半年,山東濟(jì)寧三好電器科技公司組建后,全面研發(fā)工作才正式啟動(dòng)。首輪技術(shù)設(shè)計(jì)2014年年底完成。
1.第 一輪試制:2015年上半年完成第 一輪試制。主令結(jié)構(gòu)造型是:雙機(jī)構(gòu)主令控制器在設(shè)計(jì)時(shí)將AB向(前后操作)凸輪開關(guān)組框架采用立式布置,而CD向(左右操作)凸輪開關(guān)組采用水平布置。此種立式+水平布置作為主導(dǎo)機(jī)型。但考慮到市場上占據(jù)很大份額的YGK3、QT3A均為雙立式布置,所以第 一輪設(shè)計(jì)還是保留了YGK3的雙立布置形式。而單機(jī)構(gòu)主令只采用立式布置形式。增速齒輪傳動(dòng)付用中碳鋼制造。淘汰了YGK3塑料傳動(dòng)付。在1-5檔時(shí)凸輪片仍沿用國內(nèi)YGK3的成熟凸輪片,凸輪片的布置形式仍沿用了YGK3背靠背安裝形式。傳動(dòng)箱為鋼板激光割后拼接,氬弧焊接而成。箱體未密閉。裝配時(shí)觸頭組框架與傳動(dòng)箱用螺釘緊固后,打定位銷防移位。末位檔限制裝置由棘輪上兩個(gè)檔柱和安裝板上停檔柱組成。檔位控制由雙搖臂、棘輪、滾輪、拉簧構(gòu)成。凸輪片的排列仍保持原機(jī)布置形式,但復(fù)位機(jī)構(gòu)進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)。自復(fù)位機(jī)構(gòu)由中心臂扭簧、扭簧導(dǎo)軸、撥盤、限位機(jī)構(gòu)構(gòu)成。扭簧外徑Φ40mm,鋼絲直徑d=3mm,有效圈數(shù)n=5.9
圈。鋼絲材料為50Grva(合金鋼彈簧鋼絲)。零位檔時(shí)的預(yù)緊扭矩1640N.mm,扭簧剛度15.6N.mm/rad。
此時(shí)簧復(fù)位機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)在機(jī)殼內(nèi)部。
雙機(jī)構(gòu)兩種布置形式都進(jìn)行了試制,首批共試制31臺(tái),隨機(jī)抽取一臺(tái)雙立布置形式的樣機(jī)進(jìn)行臺(tái)架帶電壽命考核。共試驗(yàn)200萬次,試驗(yàn)中出現(xiàn)一片凸輪脫落,復(fù)位機(jī)構(gòu)試驗(yàn)后期復(fù)位已不太正常。
新產(chǎn)品在公司網(wǎng)站和產(chǎn)品選型手冊中進(jìn)行了介紹。首批30臺(tái)試制品投放市場試用。主要用在港口吊機(jī)、鋼廠天車和塔機(jī)上。2個(gè)月后,有兩只單機(jī)構(gòu)主令控制器操作桿根部收口處折斷,分析原因?yàn)槭直鷹U材質(zhì)差,鋼管直徑為10毫米,內(nèi)孔5mm,壁太薄,直徑有些偏小。還有一臺(tái)復(fù)位扭簧從中心臂應(yīng)力集中處斷裂。因新制品樣機(jī)扭簧設(shè)計(jì)在機(jī)殼內(nèi)部,現(xiàn)場無法更換。

2.第二輪試制:根據(jù)第 一輪產(chǎn)品出現(xiàn)的問題,公司進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計(jì)。第二輪試制從2015年至2016年完成,操縱桿直徑變?yōu)?2毫米,材料為國標(biāo)冷拉圓管。自復(fù)位機(jī)構(gòu)仍設(shè)計(jì)在機(jī)箱內(nèi),其扭簧材料改為韌性較好的65Mn,防止在中心臂發(fā)生應(yīng)力集中處斷裂。為減少左右操作方向傳動(dòng)軸尺寸,淘汰掉雙立布置形式。雙機(jī)構(gòu)主令凸輪開關(guān)組全部改為用戶已認(rèn)可的立式+水平布置形式。凸輪片在凸輪軸上安裝形式由對(duì)稱改為錯(cuò)開布置,改用長M4螺釘緊固。第二輪小批量生產(chǎn),并隨機(jī)抽樣一臺(tái),再一次臺(tái)架試驗(yàn)200萬次,這次臺(tái)架試驗(yàn)未發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題,投放市場后也未出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3.第三輪小批量試制:第三輪設(shè)計(jì)和試制從2016年下半年到2017年上半年完成。第三輪設(shè)計(jì)改變蕞大。齒輪傳動(dòng)箱改為封閉型。并將手柄復(fù)位機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)箱內(nèi)移到機(jī)箱外,呈懸臂結(jié)構(gòu),利于復(fù)位機(jī)構(gòu)的潤滑維護(hù)。為改善操作手感,扭簧鋼絲直徑降為2.8mm。
第三輪產(chǎn)品試產(chǎn)后,仍隨機(jī)抽樣一臺(tái)做臺(tái)架壽命試驗(yàn),200萬次壽命試驗(yàn)中未發(fā)現(xiàn)明顯質(zhì)量問題。試驗(yàn)結(jié)束后,檢查發(fā)現(xiàn)扭簧復(fù)位有阻滯現(xiàn)象。經(jīng)清潔加潤滑油后復(fù)位正常。
投放用戶使用后,個(gè)別產(chǎn)品使用2個(gè)月后又出現(xiàn)了早期手柄回零故障。故障產(chǎn)品返廠后檢查分析原因,是因扭簧在工作時(shí)產(chǎn)生軸向抗力,造成扭簧導(dǎo)軸兩端的復(fù)位撥盤傾斜。當(dāng)撥盤和導(dǎo)軸端面的間隙大于0.4㎜時(shí),隨著扭簧內(nèi)圈和導(dǎo)軸外圓早期磨損后,扭簧兩端簧圈擠向撥盤和導(dǎo)軸端面的間隙中,加大了復(fù)位阻力,造成復(fù)位阻滯。這是個(gè)關(guān)鍵問題,也是個(gè)不好解決的問題。
為了解決第三輪試制中出現(xiàn)的自復(fù)位機(jī)構(gòu)早期失效問題,針對(duì)復(fù)位機(jī)構(gòu)復(fù)位阻滯的原因,我們嘗試了多種措施都不行,蕞后的方案是把扭簧導(dǎo)軸兩端設(shè)計(jì)出臺(tái)階,中心臂扭簧裝于兩個(gè)臺(tái)階之間,扭簧預(yù)緊和復(fù)位時(shí)產(chǎn)生的軸向抗力由導(dǎo)軸兩端臺(tái)階的內(nèi)端面承受。扭簧的中心臂越過導(dǎo)軸兩端臺(tái)階外圓,穿入撥盤上的孔中,從而帶動(dòng)撥盤動(dòng)作。撥盤不再承受扭簧軸向力的擠壓。這一創(chuàng)新措施十分奏效,徹底解決復(fù)位機(jī)構(gòu)復(fù)位阻滯問題。手柄自復(fù)位機(jī)構(gòu)質(zhì)量問題在國內(nèi)外的所有主令控制器上至今都沒能徹底解決問題,這一直是主令控制器的壽命短板,也是行業(yè)內(nèi)世界性的難題。終于被我們突破了,手柄自復(fù)位機(jī)構(gòu)達(dá)到了和主令等壽命。
第四輪設(shè)計(jì)定型和批量生產(chǎn):定型設(shè)計(jì)和批量試制工作,從2019年初到2019年底完成。

2019期間,為滿足港口門座起重機(jī)對(duì)主令控制器輸出模擬信號(hào)要求,在定型機(jī)型基礎(chǔ)上研制出帶電位器機(jī)型,并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了200萬次臺(tái)架試驗(yàn),試驗(yàn)很成功。產(chǎn)品同時(shí)投放市場,受到港機(jī)客戶的高度肯定。

XKDF全金屬結(jié)構(gòu)高端主令控制器,從2014年開始研發(fā)到2019年底完成全部研發(fā)工作,整個(gè)研發(fā)過程前后歷經(jīng)6年。研制期間反復(fù)與客戶溝通,聽取意見和建議,不斷對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)和完善。在2019年底,整個(gè)研發(fā)過程結(jié)束。并轉(zhuǎn)入正常批量生產(chǎn)階段。
該機(jī)型客戶定位為高端用戶。主令控制器設(shè)計(jì)制造中盡量減少塑料件,增加機(jī)械加工件,工藝難度有所增加。裝配選用的緊固件、軸承和零部件均選用好件,制造成本有所提高。 
四、樣機(jī)試驗(yàn):
為了驗(yàn)證批量生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量的可靠性、機(jī)械壽命、電氣壽命是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo),從批量生產(chǎn)的產(chǎn)品中隨機(jī)抽樣一臺(tái),對(duì)其進(jìn)行800萬次的臺(tái)架機(jī)械壽命和電氣壽命試驗(yàn)。


五、產(chǎn)品技術(shù)水平及客戶評(píng)價(jià):
1、客戶評(píng)價(jià):
產(chǎn)品批量投放市場后,客戶普遍反映該產(chǎn)品質(zhì)量過硬。
例如:江西九江一家鋼企的鐵礦石裝卸碼頭上有20臺(tái)港口門座起重機(jī),聯(lián)動(dòng)控制臺(tái)主令原配置的為YGK3型主令(含帶電位器機(jī)型)。后招標(biāo)采購其他廠家生產(chǎn)的YGK3作為維修備件。據(jù)用戶反映,國內(nèi)主令主導(dǎo)廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品。由于操作頻繁,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長,一般只能用6—7個(gè)月(相當(dāng)于每個(gè)機(jī)構(gòu)大約操作75萬次)。就因質(zhì)量問題必須換掉。后來,通過招標(biāo),采購國內(nèi)別的廠家產(chǎn)品,質(zhì)量問題更多。兩個(gè)多月就壞掉?,F(xiàn)場維修人員說搶修不過來,忙的焦頭爛額,嚴(yán)重影響碼頭鐵礦石裝卸作業(yè)。
2020年8月,批量換裝24臺(tái)<SJ>P-XKDF全金屬結(jié)構(gòu)高端主令控制器(含20臺(tái)帶電位器機(jī)型)。到2023年底運(yùn)行3年多,運(yùn)行中全部無故障?,F(xiàn)仍繼續(xù)使用中。性價(jià)比超高。用戶由剛開始因?qū)a(chǎn)貨信心不足,供貨時(shí)對(duì)我公司承諾的三年質(zhì)保期持懷疑態(tài)度,后來轉(zhuǎn)變?yōu)樯疃日J(rèn)可,高度評(píng)價(jià)為:“國內(nèi)好品牌?!笨蛻艨扇ゴa頭現(xiàn)場考察。
2、產(chǎn)品技術(shù)水平
 <SJ>P-XKDF全金屬結(jié)構(gòu)高端主令控制器產(chǎn)品性能、檔位清晰度和人體工學(xué)與法國施耐德XKD小型主令控制器處于同一水平。
整機(jī)堅(jiān)固性、手柄復(fù)位機(jī)構(gòu)的可靠性都遠(yuǎn)高于國外水平。
壽命方面:行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T13480-2018規(guī)定:主令控制器每個(gè)方向操作機(jī)構(gòu)的機(jī)械壽命不應(yīng)小于75萬次。法國施耐德XKDF機(jī)型機(jī)械壽命300萬次。<SJ>P-XKDF主令機(jī)械壽命達(dá)到800萬次,電壽命達(dá)到600萬次的超高水平。


二零二四年三月二十日

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