趙嚴(yán)亮

摘 要 本文通過(guò)由一種機(jī)械板坯夾鉗入手，對(duì)其典型機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖進(jìn)行受力分析，建立夾緊力計(jì)算的數(shù)學(xué)公式，通過(guò)其公式化，確定其夾緊力與該機(jī)構(gòu)各桿件所處位置（包括各桿桿長(zhǎng)及桿于桿之間角度）、夾持物與夾鉗鉗口的摩擦系數(shù)之間的關(guān)系，并且使吊具參數(shù)化設(shè)計(jì)更直觀、更簡(jiǎn)捷?？偠灾?，通過(guò)對(duì)典型機(jī)構(gòu)的夾持力分析計(jì)算，使夾鉗的設(shè)計(jì)計(jì)算、機(jī)構(gòu)各位置運(yùn)動(dòng)軌跡、吊具參數(shù)化設(shè)計(jì)提供了重要理論依據(jù)，同時(shí)也對(duì)各種新型吊具設(shè)計(jì)有重要的理論指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞 冶金吊具 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 夾緊力計(jì)算

冶金吊具是一種結(jié)構(gòu)精巧、使用方便、節(jié)省人力和能源的取物裝置，用于許多高溫、高濕、和人員不易接近的場(chǎng)合，除某些由動(dòng)力驅(qū)動(dòng)外，許多冶金吊具是靠機(jī)構(gòu)本身重量產(chǎn)生起重物所需夾緊力。在公司生產(chǎn)的吊具中，為數(shù)不少的是摩擦式機(jī)械夾鉗，根據(jù)起重物的重量和大小及其他相關(guān)參數(shù)來(lái)確定夾鉗機(jī)構(gòu)的主要幾何參數(shù)時(shí)，必須對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾緊力的計(jì)算和調(diào)整，由于用戶對(duì)夾鉗功能要求的多樣性，隨著吊起重物的增加，夾鉗的自重和本身結(jié)構(gòu)尺寸將越來(lái)越大，這在許多使用夾鉗的場(chǎng)合無(wú)法容忍。因此，通過(guò)摩擦式夾鉗夾持力的分析與計(jì)算，通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算，來(lái)優(yōu)化設(shè)計(jì)夾鉗的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)和運(yùn)動(dòng)受力參數(shù)，使用戶達(dá)到最滿意的效果。在我廠近年所開(kāi)發(fā)吊具參數(shù)化計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，對(duì)夾鉗夾緊力計(jì)算均采用了公式計(jì)算，以下是該計(jì)算公式的推導(dǎo)：

進(jìn)行判別，最后完成夾緊力的效核計(jì)算。如果效核通不過(guò)，則可分析（16）式，可知有兩個(gè)方面加以改進(jìn)：一是改變夾鉗鉗口的材料及形狀即增大摩擦系數(shù)來(lái)增加夾持力，這一點(diǎn)在實(shí)際操作中條件是有限的。二是改變機(jī)構(gòu)的幾何尺寸。如果是通過(guò)第二方面來(lái)改變夾鉗機(jī)構(gòu)的幾何尺寸來(lái)增加夾持力，可從（16）式分析得知：可改變的項(xiàng)有兩項(xiàng)，（1）桿長(zhǎng)比L2/L4，（2）角度α， （3） 對(duì)于桿長(zhǎng)L1、L6，它受機(jī)構(gòu)行程及整個(gè)結(jié)構(gòu)的制約，在夾取物板坯尺寸參數(shù)確定下來(lái)以后，L6尺寸就基本確定下來(lái)，變化值已不大了，桿長(zhǎng)L1基本上受桿長(zhǎng)L2及角度α確定而確定 ，變化值也不大，角度α由于機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的制約，變化值范圍值較小，所以調(diào)整量不大，所以可以改變項(xiàng)實(shí)際上只有L2/L4。因此，如夾緊力效核通不過(guò)，可以增加L2或減少L4，但值得注意的是增加L2會(huì)增加整個(gè)夾鉗的高度方向，并且使起重機(jī)有效起升高度減少，同時(shí)也增加了夾鉗的寬度，而減少了L4，則會(huì)減少夾鉗的開(kāi)口度，并且使夾持有效高度減少。并且單某一參數(shù)改變時(shí)，必需根據(jù)整個(gè)機(jī)構(gòu)各桿間的相互制約關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，例如增加L2，則應(yīng)同時(shí)按比例增加L1和適當(dāng)調(diào)整角度，這樣才能保正機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)完整合理。

綜上所述，夾鉗夾緊力校核框圖如2圖所示。

在實(shí)際操作中運(yùn)用此方法，可起到事半功倍的效果，例如2003年初我公司冷軋進(jìn)兩臺(tái)21 T內(nèi)外夾鉗，除其他技術(shù)參數(shù)外，特別強(qiáng)調(diào)了夾鉗的開(kāi)口度和整個(gè)夾鉗的寬度，而且工期緊，設(shè)計(jì)周期僅有7 d時(shí)間，運(yùn)用已上公式法，通過(guò)計(jì)算機(jī)優(yōu)化計(jì)算，確定各部桿件最佳位置，保證整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，同步，并且不發(fā)生干涉，同時(shí)在保證足夠夾持力的情況下滿足用戶提出的特別要求。設(shè)備制作好到現(xiàn)場(chǎng)使用后，深得用戶滿意和好評(píng)。

結(jié)論：（1）摩擦式夾鉗夾緊力計(jì)算公式化不僅為夾鉗設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，而且使整個(gè)夾鉗的運(yùn)動(dòng)軌跡更直觀、明了，使吊具參數(shù)化設(shè)計(jì)更直觀、更簡(jiǎn)捷。 （2）公式化用于夾鉗設(shè)計(jì)中，對(duì)各種新型特殊功能吊具的設(shè)計(jì)可以提供有力的理論指導(dǎo)。

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