夹钳起重机的夹钳装置.pdf

4L H H n i 夹 钳起 重机 的夹 钳装 置 太 原 重 型 机 械 研 完 所 马 保 生 口 1 r 摘 要 夹 钳 装置 是 夹错 起 重机 的取 物 装置 夹钳 起 重 机能 否 可靠 地 工作 主 要 取决 于央 钳 的 性能 本文介 绍几种 常用夹钳装置的结构形式 工作原理及优缺点对比 供设计 与使用夹钳超重机时参考 夹钳 装置 是夹 钳起 重机 的取物 装置 它与 起 重机 的 几个 工作 机构 配合 可从铸锭 车上拧 晰 汤道 夹取 钢锭 将钢 锭装入 均热炉 再从 均热 炉取 出加 热后 的钢锭 送进运锭 车或直接放 到觎 道上运 往初轧机 此外 夹钳起 重机还可 用 来拨 移 钢 锭车 或夹上清 炉耙 清 理 炉底 夹 钳 起重 机在完 成上 述 工艺 程序 时 由于运行速 度 较快 振 动大 夹持 的 又往 往是 红 热 的 钢 锭 因此 夹钳装置 的 各个 零部件除 应有 足够的 强 度外 还应有 良好 的夹持性 能 保证 夹持的 喇 锭不至 从钳 口脱落 夹钳 装置夹 持钢锭 的工作可靠 性通常用夹 紧系数 K表 示 K为夹钳钳 尖对钢锭 侧面 的两 个 水 平作用 力 央 紧力 之和 对钢锭 自重的 比 值 K值 越 大 钢 锭 越不 会 从 夹 钳 中脱 落下 来 为 了加大夹 紧系 数 K 除应提 高 夹 钳 装 置 的强 度与刚 性外 还 应 设法 寻 求最为合 理 舶 结构 形式 以免 过 多地 增 大夹钳 装置的几 何 尺 寸和 自重 影 响起 升机构 的 电机功率 或起升 速 度 因此合理 地选 择及 改进 央钳装置 的结构 形式 是减 小 设备 自霓 和提 高夹 钳装 置工作可 靠 性 的重要环 节 一 常 用 夹 钳 装 置 的 结 构 分 类及 工 作 原 理 1 螺 杆夹 紧式 其结 构形式如 图 l 夹钳 装置有 4个 起升 动 滑 轮 2 每两根钢 绳 由起升卷 筒经起升 动滑轮 成对地 固定到小车 架 上 的平衡 杠杆或平衡 轮上 央钳开圃 机构的 图 i螺 杆 央 紧式 一 1 央 钳 开 期 机构2 起 升动 滑 轮3 弹 簧 装置4 螺 杆5 回 转机 构6 钳 销 轴 7 夹钳 驱动装置 设在上方 由电机 通过立式减 速机瓤 伞齿轮对传动 垂直螺 杆 4 由具有 内螺 纹可 上 下移 动的套筒 带动 拉杆 使夹 钳启 闭 拉 杆 向上时夹钳闭合 拉杆向下时 夹钳在 自重 的 作用下开 启 亦可设 计成使拉杆带 动夹钳上 方 的连杆 当拉杆 向上 时夹钳闭合 拉 杆 向下 时 夹钳张开 如 图 1的右边 小 图 为 了保 持央 钳对 钢锭的稳 定夹持 力 在开 闭机构 自 底 座上 方装有弹簧装置 弹簧的压力越大 夹钳对钢 一 2 1 维普资讯 锭的夹 紧 力就越大 为 了防 止机构过 载 在立 式减速 机上 设有极限 力矩保护装 置 在 确定 弹簧压 力时 除应根 据 电机功 率 传 动装置的 传动比 螺杆螺纹 导角 夹钳钳杆 的传动比及 传动效率 等因素外 还 与 各运 动物 件运 动时 的惯量 有 关 此外 它还 应根据 极限 力矩保 护装 置的设 计值及 其在使 用过程 中的稳 定 性 决 定 螺杆夹 紧式夹钳 装 置的夹钳 钳杆 自重对夹 紧力的影 响甚小 在 不同的钳 口开 度 钢 锭的 自重对夹 紧力虽有一 定影响 但 占 的 比 重 不 大 这种 夹钳装置 的夹 紧力主要 是 由机构 传动 在螺 杆中产 生轴 向力带 动夹钳钳 杆产生 的 夹钳 的回转机构 装于夹 钳 装 置 翼架 的下 方 通过啮 合 齿轮带 动夹钳 回转 为 了防止 机 构 在刮 渣时过 载 机 构也设 有极限 力矩保 护装 置 2 夹钳 自重夹紧式 按 照连接 夹钳钳 杆的销轴数 量和结构 夹 钳 装置可分 为如 图 2所示 的单销轴式 图3 所示 的双 销轴式 和图 4所 示的双 销轴轴 距可 调式 单 销轴 夹钳 装置结构 较简 单 但适 用 的有效开 度较 小 双 销轴的适用 于较大的 钳 口开度 在 导槽 曲线和夹 钳钳杆两段 长度 比 不 变 的 情况 下 双销轴 式 的夹 紧系数较 大 双销 轴可 调式 夹钳装置适 用于钢 锭尺寸变 动 范 围 较大 的情 况 轴距的 调节可 用人工 亦可用 机械 前 者费工 费时 且在 高温时 进行调 节的劳动条件 很 差 后者 可 以无 级调距 但 需增加 一套传动 装置 结 构较 复杂 在 夹钳 自重夹 紧式 夹钳装 置 中 革销轴 式的应用 最为普遍 单销轴夹钳 装置有两个 起升 动滑轮 每根 钢绳 由起升卷筒经起升动滑轮固定到小车架平 面上 的拉 杆上 面 当 中的启闭钢绳 由启 闭卷 筒 经 启闭动滑轮 缠绕到起 升卷 筒上 它与起升钢 绳 有相同的缠 绕 中径 夹钳 的动作原理是 当夹钳处 于张开状 态 时 夹钳 的重量 由启 闭钢绳支承 而夹钳 装置 的其它部 分 如 导槽 架 立柱 横粱等 的重量 垒 由起升钢 绳支承 夹 钳须闭合 时 由启 闭机构 一 2 2 一 J 图 2 单销轴夹钳 白重夹紧式夹钳装置 1 回转 机 构2 启闭动 滑 轮3 起 升 动 精 轮4 上 横 粱5 下 樯 粱6 立 桂 7 导糟架8 钳销 轴9 丧 钳l 0 滚 轮 图3 图4 图 中未示 出 将启 闭钢 绳下放 让启闭动滑 轮下降 与动滑轮用拉杆和链条相连接 的钳销 维普资讯 轴随之 下降 夹 钳因而 下降 由于夹钳钳 杆上 部 的滚予是沿着 八字 形导槽 向下滚动 的 夹钳 因而 闭台 当钳尖接 触到钢 锭 侧面时 虽然 启 闭机构可 能继续 使启闭 动滑轮 下降 但 夹钳 及 钳销轴 已不 能继 续下降 这时 为 了防止 因钢 绳 松 弛而 脱槽 在 拉杆和钳 销轴 之间采用 了焊接 链 连接 用来保证 必要的 柔性 环节 夹钳的开 启过程就 是闭合运 动的逆过 程 为了防 止 启闭 机构在使 夹钼 向上 运动时 夹钳钳杆 上部 滚子 与 八字形导 槽顶部接触时 机构 出现过载 在 启 闭 机 构设有 极限力矩保 护装置 夹钳装置 的起升 运动是 使起升卷 筒以相 同 的速度缠 绕起升 钢绳和启 闭钢绳 起升动滑 轮 与启 闭动滑轮 间相对位置不 变 因 而夹钳装置 不论处于任何高度 夹钳的钳 口开度也不会变 化 当用 夹钳装置 央取钢锭 时 先 下放夹钳 使钳 夹与钢 锭 侧面接 触 并 使链 条呈松 弛 状 态 起 升机构 动 作 时 起 升动滑 轮 带 动上 横 粱 立柱及导饴 架一起 上升 开 始时 夹 钳上 部 滚子与 导槽之 间存在相对 运动 当导槽 架上 升 到某一 高 度后 夹 钳开 始夹 紧钢 锭 滚子 与 导槽 之 间不再 出现相 对运动 由夹钳 带着钢锭 与导槽 架一起 上升 在夹钳夹 住钢锭 起 升机 构起 升钢锭 前 夹钳 的夹紧 力主要是夹 钳的 白 重产 生的 此时 的夹 紧力称 为初始夹 紧力 夹 钳 的 白重越大 初始 夹 紧力就 越大 在 夹钳 自 重不变 的情况 下 夹 紧力的大小 只与夹钳 的几 何 尺寸 钳 口开 度及 导 向槽的 曲线形状有 关 当夹 钳夹住 钢锭 导 槽架带 动夹钳 和钢锭一 齐 起升 时 夹 紧力是 由夹钳 和钢 锭的重量共 同构 成 的 为了使 夹钳装置 工作可 靠 设计常取 夹 紧系数 K 1 8 2 0 起 升机构 与启闭机构 是 完垒 独立的两个 机构 它们可 以单 独工作 亦 可 同时动作 在 实际工作 时 夹钳 起重机所 夹取 的钢 锭 品种 和规 格是 多种多样 的 即使是 同一 品种 和 规格 的钢锭 由于钳 口与钢锭 侧面 的接触位置 不 同 或夹 钳夹取 钢锭的开 度不 同 夹紧系数 常常 是变 化的 为了工作 可靠 应 使夹钳在 任 何开 度时的夹 紧系 数都保 持足够 大的值 这可 由设计特 殊的导槽 曲线来 实现 但是这种 曲线 不论在设计和制造时都是困难的 通常简单地 选用 椠一等半径 的 曲线 此 种 夹钳装 置 的回转 机构设于小 车架上 通过蜗 轮蜗 杆减 速机 长 的方形立轴 及齿轮对 使 夹钳装置 回转 为防 止机构在 回转 刮渣时过 载 机 构设有极 限 力矩保 护装 置 5 夹 钳装 置 自重夹 紧式 夹 钳装置 自重夹 紧式 夹钳装置 的结构型式 见 图 5 夹 钳装 置有 4个 起升 动滑轮 每 两根起升 钢绳 由起升 卷 筒经起 升 动滑轮 成对地 固定到小 车 架上的平衡 滑轮上 两根 启闭钢 绳 由启闭卷 筒经启 闭动 滑轮 缠绕到起 升卷筒上 它们与缠 绕在起 升卷 筒上 的起升 钢绳有 相 同 的 缠 绕中 径 央钳 在 闭 台时 原来张 开 的夹钳 装置 重 图 5 夹 钳装 置 自重夹 紧式 夹 钳 装置 I 夹钳 回转机构2 滑块3 启 动 滑 轮4 起 升 动 滑 轮5 立 柱6 拉 杆 7 连扦8 钳销轴9 夹钳 一 2 3 维普资讯 量支承在 启闭钢 绳上 当启闭 机 构 下 放钢绳 耐 启闭 动滑轮 3及 外部滑块 2下 降 夹钳装 置 的立柱及 钳销轴 因而下降 起升 动滑轮与钳 销轴 问的距 离变大 夹钳开始 闭合 当 夹钳尖 接触到钢锭侧面时 闭台动作停止 立柱亦不 再下降 启 闭机构继续下 放钢绳 夹钳装置 的 重 量通过钳 销轴悬挂 在起升钢 绳上 从而产生 初 始夹紧 力 夹钳 的张开运 动是 闭 合运 动的通过 程 当 启 闭机 构 动作时 滑 块的移 动量 由限 位开 关控 制 为 了减 小滑块上 升时与立柱 的 冲击 在其 间 装有 弹簧 缓冲器 夹钳 装置起升 时 起 升卷筒 以相 同的速 度 卷绕 启闭 钢绳和起 升钢绳 因而 启闭动滑 轮与 起升 动滑轮 阀的距 离不 变 夹 钳 的 开 度 也不 变 如果夹钳 已夹住 钢锭 此 时因滑块 已与立 柱 脱 离 夹钳 装置 及钢 锭的垒部 重量支 承在 起 升钢绳 上并产生最 大夹 紧力 这起升 机构与 启 伺机构也是独立的机构 它们可以分别动作或 l 同时动 作 回转机 构设在立柱 最上方 电机通过 减速 机 伞齿轮对 立 柱及 立柱下方 的 内齿轮使 夹钳 回转 图 5未示 出 4 钢绳张力附加夹紧式 钢 绳张 力附加 夹 紧式 央钳装置 的结构型式 见图 6 在 夹钳装 置 中有 8个起 升动滑 轮和 4个起 升 定滑轮 在 4根起 升钢绳 中 每 两根 镏绳 由 起 升 卷筒经过 内侧的 两个动滑轮 依次 绕过起 升定 滑轮 外 侧起升 动滑轮 固定到小车 架上 妁平 衡滑轮上 两极启闭钢 绳 由启 闭机构 卷筒 绕 过启 闭动滑轮 缠绕到起升 巷筒上 它们 与起 升钢绳 有相同 的绳 绕 中径 夹钳须 闭合 时 宪钳处 于张 开 状态 的 央 钳装置 的重 量支承在 启 闭钢绳 上 当 启闭机构 下放钢绳 启 闭动滑 轮及其外 部 的滑块 下降 夹钳装置 的立柱 钳 销轴 及起升 定滑轮 随之下 嘴 由于起 升动猾 轮与定滑 轮间钢绳数 为开闭 钢 绳的两倍 起升 动滑 轮以 启闭动滑轮一 半的 速度 下降 起升 动滑轮与钳 销轴距离变 大 夹 一 2 4 一 图 6 钢绳张力附加夹紧式夹钳装置 1 夹 钳 回 转机 构2 超 升 定 滑 轮3 启 闭动 滑 轮4 滑堍5 超 升 动 滑 轮6 立 柱7 拉 杆8 连杆9 钳 销轴l 0 夹 钳 钳开始 闭合 当钳夹接触 到钢 锭 侧面时 闭合 动 怍停 止 立柱 不再下降 启闭机构 继续下放 钢绳 夹钳 装置便 通过钳销 轴悬挂 到起 升钢绳 土 与 夹钳 装置 自重夹 紧式 根比 在 启闭钢绳 下放速 度枢 同的情况下 钢绳张 力附加夹 紧式 的夹 钳闭合速 度 为夹钳 装置 自重夹 紧 式 的 一 半 由于在 装置 中增 淡 了起升 动滑轮和 定滑轮 的缠 绕系统 该复滑 轮组 中的钢绳 张 力增大 了 夹 钳的夹 紧力 使用 于夹钳 闭合的有效 重量 为 夹钳 装置 自重夹 紧式 的两倍 因而韧姑夹 紧力 亦为 夹钳装置 自重夹 紧式的两倍 当夹钳须张 开时 启闭机构 向上升方 向运 动 卷筒 卷绕 钢绳 使启 闭动滑轮及滑蚨 上升 当滑块碰 到上部立柱时 滑块带着 立柱 上升 夹钳开始张开 夹钳 装置曲 重量作用在 启闭钢 绳上 与夹钳 闭合情况 相 同 夹钳 张开速度 亦 维普资讯 为 夫钳装 置 自重 夹紧式的一半 当夹钳须起升对 启 闭机 构不 动作 超升 卷 筒以 相同 的速 度缠 绕 启闭钢绳 和超 升钢 绳 不 改变 启闭动滑 轮与起升 动滑轮 间的距离 夹 钳开 度不 会变化 如 果夹钳 已夹 住钢锭 此 时滑 块已与立柱 脱离 央 钳装置及钢 键的重量全 部 作用在 起升 钢绳上 并产生 最大 夹 紧力 夹 紧力为夹钳装 置 自重夹 紧式 的二倍 为 了提高生 产率 使启闭机 构 与夹 钳装置 自重夹 紧式 的有相同 的启 闭速度 钢绳张 力附 加夹 紧式 的启 闭钢绳缠 绕速度应 比夹钳装 置 自 重 夹 紧式 的快 一倍 在l 起 升机 构与启 闭机构 亦 为 独 立 的机 构 可 以分别 动作 亦可 同时 动作 其 回转 机 构亦设在 立柱 的最 上方 电 机 通 过 立式减 速 机 伞 齿轮对 立 轴及立 柱下方 的 内齿轮对 啮 台使夹钳 回转 为防止机 构 在 回 转 刮渣时 过 戴 机构 亦设有 极限 力矩 装置 对比 二 各种夹钳 装置 的优 缺 点 1 螺 杆夹紧式 优 点 1 可按 需要设 计夹钳 的夹紧力 I夹 钳装置 的初始夹 紧 力即 该 装 置 的最 大夹 紧 力 因此在 将钢锭 向传送辊道上 放倒或 当钢锭 藏 部 碰到其 它固定设 备时 钢锭 不会 由钳 口脱 落 2 夹 取钢 锭时 夹钳在闭 台过程 中钳 口 下 移 量很小 便 于 司机对位 并夹 取钢锭 缺点 1 自重大 开 闭机构直接装在夹 钳 装置上 增大 了夹 钳装置 的重量 也增 大 了 起 升 电机 的容量 和 机构的重量 2 外形尺 寸 大 启 闭机 构装在 夹钳装置 的上 方 增加 了装 置 的高度 启闭机构 与夹钳 装置一 起 回转 使 起 升钢绳 外移 从而 增大 了装置 的横 向尺 寸 3 回转 的启闭 机构 由电缆供 电 限制 了夹 钳 的 回转 角度 并需装设限 位开 关 4 结构 复杂 制 造费工 采 用铜质螺母 的螺杆传 动 效 率 低 磨损严 重 不 便于维修 5 极限 力矩 调 整困难 力矩值 在使用过 程中会变化 因而 央 紧力不 稳定 6 夹 紧力除 决定于构 造外 还 决定 于司机 的操作 拉秆行 程大 机构冲击 力 大 要 求压翁 弹簧 刚强 得 到较 大 的夹 紧力 7 回转机构 装置于翼 架的下方 易于受热 不 利于 电机散热 2 夹钳 自重 夹紧式 优 点 1 结 构简单 便于制 造及维修 2 回转 机构及 启闭机构 均装于小车 架上 受 热影响较 小 3 整个装置 外形尺 寸小 重量 轻 4 启闭机构 只起升夹 钳的重量 电机 容 量 小 整 个机构 的外形尺 寸也小 缺 点 1 初 始夹紧 力小 工 作 不 太 可 靠 2 启闭机构 下放夹钳 时速度快 如果 钳 口误落在 钢锭上 夹 钳对导 槽 架 有 很大的 冲 击 常使导槽架下部开裂 在提升夹钳时 夹 钳上 部的滚轮对 导槽上部 有很 大冲击 常使 拉 轩下部的焊接链拉断 3 夹取钢锭时 夹钳 在 闭合过程 中钳 口的下 移量 很大 不 易对 准钢 锭 要求 司机有熟 练的技术 5 夹 钳装置 自重夹紧式 优点t 1 初始 夹紧 力大 夹 紧 力稳 定 2 结构简单 便于制造 及 维修 3 外 形尺 寸小 重 量轻 4 夹钳 夹取钢锭 的 动 作 平 稳 冲击 小 5 当夹钳在 均热炉 内工作 起 升 机构 出现故障时 启闭机 构能起升 夹钳装置 脱 离高温环 境 缺点 1 启 闭机构是按 夹钳装置 的重量 设 计的 电机 容量 机 构外形尺 寸和重量 均较 大 2 在夹 钳闭合过 程 中 央 钳钳 口下 移量 介 于螺杆夹 紧式和央 钳 自重夹 紧式之 间 3 夹 紧 力是 由夹 钳装置 自重和钢锭 重量产生 的 如 钢锭重量较 大 由装置 自重产 生的夹 紧力所 占比重较小 因而常适 用 于1 6 吨 以下 的钢锭 4 钢 绳张力附加 夹紧式 优点 1 初始夹 紧力大 夹紧 力稳定 在 夹钳装置 自重棍 同的情况下 夹 紧力比夹钳 装 置 自重夹 紧式的大一倍 适 用于2 0 吨 以上 钢锭 2 结构简 单 便于制 造及维修 3 下转 第3 5 页 一 2 5 维普资讯 低 越野性起 重机 4种起 重量 为3 0 2 0 0 t 的 桁 架臂低越 野性起重 机 该公 司也生 产起 重量 为3 0 t的桁架 臂低速型 低越野性 起重机 Gr o v e公 司乎均每年 研制 4种 新型 白行 式 臂 架起 重 机c 该 公 司和C o l e s公 司合并 可以 扩大欧 洲市场 范围 其 在 英国桑 德兰市工厂 的 7 0 产 品销售 到国外 其 中包括北美 该 公 司另一个 在米德 尔克斯 市的工厂所 生产的起重 机投放 到非洲 近 东 印度 缅 甸 和 欧 洲 市 场 4 小结 1 西 方 的文献 资料提供 的信息 白相矛 盾 它有时证 明在主 要的资本主 义国家 的 白行 式臂 架起重机 市场 的兴旺 但 并不否认总 的萧 条 总的说来 在西 方世界 的起 重 机 供 大 于 求 然而 L i e b h e r r 公司的处境最佳 它正在 上 接第2 5 页 外形 小 重量轻 4 夹取 钢锭 的动 作平 稳 冲击 小 5 当夹钳在 均热炉 内工作时 如起 升 机构发生 故障 启闭机构 能起升夹钳 装置脱 离 高温环境 缺 点 1 启闭机构是按 夹钳装置 重量设 计 的 电机容 量 机 构外形 尺 寸 及 重量 均较 大 2 在 央钳闭合过 程 中 夹钳夹取钢 锭时 钳 口下移量 大 三 结 论 由以上 的对 比可知 螺杆 夹 紧式夹钳 装置 的 初始夹 紧力和 央紧系数可按需 要进行设 计 因而 工作比较 可靠 但 其外形 尺 寸 和 白重 较 大 且结构 复杂 加 工及检修 困难 因此不 推 荐采 用 夹钳 自重 夹 紧式 的结构较简 单 制 造 维修 较方便 在国内许多冶金厂中广泛使用 但其夹 紧 力是 由夹钳 自重和