崔天智

摘 要：重力夾緊式夾鉗的夾緊力是隨被夾持重物的重量大小而變化的，為可靠夾取不同質(zhì)量的重物，文章引入了夾緊系數(shù)的概念，給出了求取夾緊系數(shù)的方法，分析了影響夾緊系數(shù)的因數(shù)。

關(guān)鍵詞：冶金起重機(jī)；夾鉗；夾緊系數(shù)

中圖分類號：TH21 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）28-0050-02

1 概述

夾鉗裝置是板坯搬運(yùn)起重機(jī)、夾鉗起重機(jī)、脫錠起重機(jī)等冶金起重機(jī)的重要取物裝置，它直接關(guān)系著起重機(jī)工作的可靠性和生產(chǎn)率的高低，也影響到起重機(jī)自身質(zhì)量和廠房投資。按照夾取板坯和鋼錠時(shí)夾緊力生產(chǎn)的方式，夾鉗裝置可分為動(dòng)力夾緊式和重力夾緊式兩種。

動(dòng)力夾緊式的夾鉗裝置，具有驅(qū)動(dòng)夾鉗開閉的動(dòng)力裝置，并由此產(chǎn)生必要的夾緊力。驅(qū)動(dòng)裝置可以是電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)械式的，也可以是電力驅(qū)動(dòng)液壓式的。

動(dòng)力夾緊式夾鉗裝置的優(yōu)點(diǎn)是：

（1）有較固定的夾持板坯或鋼錠的夾緊力。不論夾持重物的質(zhì)量如何變化，其夾緊力不變。

（2）在夾鉗開閉過程中，夾鉗鉗口只作水平方向或近似水平方向的移動(dòng)，司機(jī)操作比較方便。

（3）夾鉗開閉過程中鉗口只作水平方向移動(dòng)，起重機(jī)無起升高度上的損失，起重機(jī)廠房的高度較低，廠房投資較小。

（4）有較高的生產(chǎn)率。

這種夾鉗裝置的缺點(diǎn)是：

（1）夾鉗裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。

（2）夾鉗裝置的外形尺寸及自重較大，起重機(jī)的自重因而增大。

（3）需設(shè)置為夾鉗裝置供電的電纜卷筒。

重力式夾鉗裝置是依靠夾鉗的部分零部件的質(zhì)量和被夾持鋼坯或鋼錠的質(zhì)量產(chǎn)生夾緊力的。其結(jié)構(gòu)型式見圖1。

重力式夾鉗裝置的優(yōu)點(diǎn)：

（1）結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價(jià)格較便宜。

（2）外形尺寸小，自重輕。

（3）不需要或只需要簡單的夾鉗開閉機(jī)構(gòu)。

（4）對無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的開閉機(jī)構(gòu)的夾鉗，不需要在小車上配置電纜卷筒。

（5）在夾持800℃以上的高溫板坯或鋼錠時(shí)仍能正常工作。

但這種夾鉗裝置也有不足之處：

（1）在夾取板坯或鋼錠過程中有高度上的損失（閉合過程中鉗口在高度上有位移），要求起重機(jī)軌面高，增加了廠房的高度。

（2）要求司機(jī)有較熟練的操作技術(shù)。

由于重力式夾緊式夾鉗裝置有較大的優(yōu)點(diǎn)，因此在板坯搬運(yùn)起重機(jī)、夾鉗起重機(jī)及脫錠起重機(jī)中有廣泛的應(yīng)用。

重力夾緊式夾鉗裝置分為自動(dòng)開閉和動(dòng)力開閉兩種。兩種原理相同。前者較為簡單。本文以動(dòng)力開閉的重力夾緊式夾鉗裝置為例進(jìn)行重點(diǎn)闡述。

為使夾鉗裝置既能適用于等寬板坯，又能適用于夾取連鑄機(jī)在調(diào)整軋制不等寬的板坯時(shí)軋出的少數(shù)過渡的梯形板坯，夾鉗裝置采用中間橫梁與兩個(gè)夾鉗相鉸接的結(jié)構(gòu)，允許兩套夾鉗在不同鉗口開度時(shí)，鉗口在高度上有一定的差值。

2 重力夾緊式夾鉗裝置的夾緊系數(shù)

衡量重力夾緊式夾鉗裝置的優(yōu)劣，主要考慮以下幾個(gè)方面：

（1）工作的可靠性，即被夾持物不易從鉗口脫落的程度。

（2）夾鉗裝置外形尺寸的大小，它對有效利用廠房面積是至關(guān)重要的。

（3）夾鉗裝置自身質(zhì)量的大小，直接影響起重機(jī)的質(zhì)量。

（4）夾鉗能適用的鉗口最大開度和最小開度。

（5）鉗口由最大開度到最小開度時(shí)有效高度的損失，直接關(guān)系到廠房的建筑高度和基建費(fèi)用的大小。

夾鉗裝置的可靠性通常用夾緊系數(shù)K值的大小來衡量。夾緊系數(shù)是夾鉗在夾持板坯或鋼錠時(shí)兩個(gè)鉗口水平力之和與板坯或鋼錠質(zhì)量的比值，K值越大，被夾持物越不易從鉗口脫落，夾鉗裝置的工作就越可靠，但過大的K值既無必要，還會(huì)增加夾鉗裝置的外形尺寸和質(zhì)量，也會(huì)增加有效高度的損失。因此，嚴(yán)格控制夾鉗裝置在鉗口開口度變化時(shí)各個(gè)開度的夾緊系數(shù)最小值的穩(wěn)定性，是設(shè)計(jì)夾鉗裝置首先要考慮的問題。

夾鉗裝置的夾緊系數(shù)分為初始夾緊系數(shù)和工作夾緊系數(shù)兩種，初始夾緊系數(shù)是由鉗桿、橫梁、銷軸等部件的自重產(chǎn)生的，它關(guān)系到夾鉗裝置開始夾取板坯或鋼錠時(shí)工作的可靠性，也關(guān)系到夾鉗裝置在受振動(dòng)時(shí)板坯、鋼錠會(huì)不會(huì)由鉗口脫落。對于夾鉗起重機(jī)，它還關(guān)系到受料輥邊上時(shí)，鋼錠會(huì)不會(huì)由鉗口滑脫。工作夾緊系數(shù)是夾鉗裝置正常工作時(shí)的夾緊系數(shù)。夾鉗裝置在夾取板坯、鋼錠時(shí)，其夾持力除外，主要是由被夾持的板坯或鋼錠的質(zhì)量和脫錠力產(chǎn)生的，載荷越大，夾持裝置的夾持力也越大。

求取夾鉗裝置夾緊系數(shù)的值可采用解析法或作圖法，解析法較為精確，但在對多個(gè)鉗口開度的夾緊系數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)較為麻煩。而作圖法較為簡捷和實(shí)用，精度也完全能滿足設(shè)計(jì)的要求，故較多采用。在求取夾緊系數(shù)K值時(shí)，略去夾鉗中各鉸點(diǎn)的摩擦及有關(guān)零件自重對夾緊系數(shù)的影響以簡化計(jì)算作圖。

3 影響夾緊系數(shù)的因素

3.1 鉗桿中部鉸點(diǎn)至鉗口的尺寸L3的大小

該尺寸由鉗口至夾鉗中心的水平距離及鉗口至鉗桿中部鉸點(diǎn)的垂直距離兩部分組成，它取決于所夾持的板坯的寬度與總高度。在其他尺寸不變的情況下，該尺寸越小，則夾鉗的夾緊系數(shù)越大，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)盡量減小L3尺寸。該尺寸減小后，在夾鉗開度不變的情況下，夾鉗由最大開度至最小開度時(shí)，鉗桿轉(zhuǎn)動(dòng)角度將變大，這將增加夾鉗在閉合過程中無效高度的尺寸。

3.2 鉗桿中部鉸點(diǎn)的數(shù)目

鉗桿中部的鉸由單鉸變?yōu)殡p鉸后，夾緊系數(shù)將有所增加，因?yàn)樗鼫p小了L3尺寸并增加了L2尺寸，兩個(gè)鉸點(diǎn)中心間的距離b越大，則夾鉗的夾緊系數(shù)也越大。

3.3 鉗桿中部鉸點(diǎn)中心至鉗桿上部鉸點(diǎn)中心的距離

尺寸L2越大，夾緊系數(shù)也越大，但加大了L2尺寸，在鉗桿轉(zhuǎn)角不變的情況下，不僅增加了夾鉗的總寬度，還增大了板坯堆垛之間的距離，使廠房有效利用面積受到損失。

3.4 夾鉗拉桿AC1、AC2與水平線間的夾角

該夾角越小，則夾鉗的夾緊系數(shù)越大。在夾鉗結(jié)構(gòu)形式不變的情況下，過小的夾角會(huì)迅速增加拉桿的應(yīng)力與斷面尺寸，加大了夾鉗自重。

綜上所述，選取適當(dāng)?shù)膴A緊系數(shù)，對夾鉗裝置的可靠性、經(jīng)濟(jì)性有非常重要的作用。

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