引言
電纜拖鏈廣泛應用于數(shù)控機床、加工中心、自動化生產(chǎn)線等各類機床、機器人、起重運輸機械以及其他驅(qū)動控制作為電線、電纜、液氣軟管的防護裝置。電纜拖鏈能隨機床、機械設備在移動時在通過導向裝置在U 形導向槽中來回運行，可發(fā)揮安全保護和導向的功能，可延長被保護的電線、電纜、液氣軟管的使用壽命。而對于一些驅(qū)動設備系統(tǒng)運行軌跡控制不精確，易發(fā)生輕微和嚴重偏軌的情況，電纜拖鏈導向裝置的設計在保證設備正常運行和保護電纜拖鏈方面起到非常重要的作用。以下分析現(xiàn)有電纜拖鏈導向裝置的缺點及如何改進以具備更好的導向功能。
1 起重機小車導向裝置
驅(qū)動系統(tǒng)運行軌跡控制不精確，易發(fā)生偏軌在起重運輸機械中較為常見。因為這類大型設備運行軌跡精度要求不高且很難控制，如各類起重機大車、小車等。以港口碼頭用的輪胎式集裝箱起重機的小車驅(qū)動為例，介紹和分析目前這種具有典型性和廣泛性的電纜拖鏈導向裝置的結(jié)構(gòu)。

1. 1 結(jié)構(gòu)及缺陷

輪胎式集裝箱起重機小車運行的驅(qū)動電纜是靠電纜拖鏈在U 形導向槽中來回運行，外部通過固定在小車上的托架連接一個導向裝置隨小車運行來導引拖鏈運行。圖1 為電纜拖鏈導向裝置工作圖。現(xiàn)有電纜拖鏈導向裝置(見圖2) 的上部是用螺栓連接在托架上帶有一對平行套管的結(jié)構(gòu)，下部是裝有一對平行軸的托板，托板下面有4 個導向輪，托板尾部連接電纜拖鏈。上下部分通過平行軸和空心套管在平面內(nèi)連接，在軸和套管之間裝有4 個直線運動球軸承。電纜拖鏈導向裝置工作時，理想狀態(tài)是小車發(fā)生偏軌時上部平行管
套可以通過直線運動球軸承的作用沿下部平行軸滑移。使得電纜拖鏈在U 形導向槽中運行不受小車偏軌的影響，起到糾偏的作用。然而在實際工作中常常會出現(xiàn)導向裝置安裝后用手拉下部分結(jié)構(gòu)拉不動和在工作中當小車偏軌時出現(xiàn)導向輪輪緣與導向槽面在接觸點A 或B 卡死，導致牽引裝置拉不動電纜拖鏈而被制動的現(xiàn)象。

1. 2 原因分析
1) 電纜拖鏈導向裝置制造和安裝時很難達到設計的精度要求導向裝置在設計時形位公差要求很高，既要求了2 對軸與套管安裝好后軸心之間的平面度，又要求了2 對軸與套管安裝好后軸心之間的平行度，所以，就需要在制造精度和安裝上精度予以保證。只有在較好地保證2 對軸與套管之間平面度和平行度的前提下導向裝置才能起到理想的糾偏作用。然而，在實際制造和安裝過程中由于種種原因很難保證形位公差的精度。當形位公差精度不夠時，會出現(xiàn)2 對軸與管套安裝好后軸心之間狀態(tài)如平面內(nèi)梯形的2 腰或空間
內(nèi)不規(guī)則四邊形的2 對邊。這就改變了平行四邊形4 個頂點上直線運動球軸承沿平行軸自由滑移的最初設計的理想狀態(tài)，而軸和套管在上下部分結(jié)構(gòu)中的支座剛性又較強，會使得直線運動球軸承在軸間越滑越緊或一開始就被卡住。

2) 設計時導向輪輪緣和U 形導向槽之間的距離考慮不足在安裝精度可以保證的前提下，設計導向裝置時還需注意將導向輪輪緣和導向槽面之間留有一定的間隙，這樣，導向裝置才能很好地發(fā)揮作用。這是因為不偏軌時4 個直線運動球軸承類似于一個長方形4 個頂點，當發(fā)生偏軌時，4 個軸承變成了類似于一個平行四邊行( 非長方形) 的4 個頂點，這4 個軸承需要一個過程才能恢復到長方形狀態(tài)，讓導向裝置起到糾偏作用。圖3 為正常情況下導向裝置起糾偏作用過程，當不留間隙或間隙過小時，托板沿導向槽運行不能
隨牽引裝置偏離一定角度就會阻礙導向裝置起作用。圖4 為導向裝置起糾偏失敗過程，這是因為小車剛剛發(fā)生偏軌時，軌槽就在A 點和B 點頂住輪緣使得長方形變形的空間受到局限，如果小車突然發(fā)生偏軌時這種現(xiàn)象會變得更明顯，輪緣與軌槽在A 點和B 點被卡死。
2 優(yōu)化結(jié)構(gòu)
針對現(xiàn)有電纜拖鏈導向裝置存在的不足之處，需要進一步優(yōu)化和改進。介紹一種可應用在起重機上的具有很強自動糾偏功能的電纜拖鏈導向裝置。這種電纜拖鏈導向裝置改變原來的結(jié)構(gòu)形式。圖5 為改進后電纜拖鏈導向裝置結(jié)構(gòu)圖，上部是連接在牽引裝置上的2 對耳板，下部托板也裝有2對耳板，上下部分是通過1 對兩邊焊有套管的板件組合結(jié)構(gòu)和2 對軸連接，件2 與件3 連接位置的兩端裝有深溝球軸承，整個機構(gòu)都平行于牽引方向。
3 優(yōu)化設計的優(yōu)點
1) 改進后電纜拖鏈導向裝置利用平行形兩兩對邊平行和結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定性的原理，使托板在被牽引過程中始終保持水平平衡，在整個牽引過程中因為牽引裝置偏軌幅度是在一定范圍內(nèi)，所以，導向輪始終在軌槽中不會滑出軌槽。當牽引裝置發(fā)生偏軌時，下部結(jié)構(gòu)能在垂直于牽引方向上任意的自由偏轉(zhuǎn)，始終保持導向輪輪緣與軌槽面的良性接觸，從而不受牽引裝置偏軌的影響，完全避免了導向輪輪緣與軌槽面的接觸點被卡死的現(xiàn)象。

2) 制造和安裝精度要求不高，安裝方便。該新型電纜拖鏈導向裝置結(jié)構(gòu)合理，造型簡約新穎，不同于以往任何的電纜拖鏈導向裝置的結(jié)構(gòu)形式，結(jié)構(gòu)運動時靈活性強，在一定程度上降低了機構(gòu)的制造安裝精度，且整體結(jié)構(gòu)具有很強的糾偏功能，克服了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的缺點，優(yōu)化了該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設計。在牽引裝置發(fā)生偏轉(zhuǎn)角度很大的情況下，也不影響導向裝置的導向功能，增加了導向裝置的可靠實用程度和提高導向裝置的產(chǎn)品質(zhì)量。