王 彤 ,劉 勇 ,廖 歡 ,彭 義
(湖南科技大學(xué)資源環(huán)境與安全工程學(xué)院,湖南 湘潭 411201)
在設(shè)備的螺母出現(xiàn)生銹等問題時(shí),為延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命,需要及時(shí)對(duì)螺母進(jìn)行拆卸換新。當(dāng)設(shè)備周圍沒有阻擋的時(shí)候,螺母的擰緊和松開均可使用常見的工具[1];但當(dāng)設(shè)備的螺母的拆卸位置在受限空間這種比較特殊的地方時(shí),常見工具操作起來就非常不方便。目前,拆卸螺母的工具多為套筒扳手,但在廚房等狹小空間,若螺母處于管道與管道之間或地面與管道之間形成的縫隙中,或處于設(shè)備把手與罐體形成的狹縫中時(shí),由于這些位置空間十分狹窄,現(xiàn)有的拆卸螺母工具難以在其中進(jìn)行操作。不僅在對(duì)螺母進(jìn)行拆卸時(shí)無法使用套筒扳手,目前的拆卸六角螺母工具如普通扳手,也因其頭部體積較大而難以進(jìn)入該區(qū)域?,F(xiàn)有工具的手柄較長(zhǎng),在拆卸螺母時(shí),手柄的旋轉(zhuǎn)會(huì)受到設(shè)備罐體、把手以及管道、墻面和地面的阻擋,旋轉(zhuǎn)角度十分有限。因此在利用現(xiàn)有螺母拆卸工具對(duì)此類在有限空間內(nèi)的螺母進(jìn)行拆卸時(shí),實(shí)施難度大且工作效率低下。
為實(shí)現(xiàn)受限空間螺母的快速拆卸,需要研究一種新型受限空間內(nèi)的螺母拆卸裝置。
針對(duì)受限空間螺母拆卸的工況,國(guó)內(nèi)已有一些研究。
羅麗玲等[2]提出可通過動(dòng)鏈輪、主動(dòng)鏈輪和手搖柄實(shí)現(xiàn)快速拆出或旋緊在狹長(zhǎng)空間的螺母。陳海融[3]提出一種狹小空間的小管道外六角螺母緊固件拆卸工具,通過在視線范圍內(nèi)套在管道上沿著管道方向滑向外六角螺母,套住外六角螺母后扭動(dòng)工具,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)其的拆卸。康容榕[4]基于驅(qū)動(dòng)裝置、安裝固定裝置及拆卸裝置,解決了螺栓螺母的拆卸和更換難題。嚴(yán)石磊[5]公開了一種分離式六角螺母拆卸裝置,該裝置包括兩片對(duì)稱的拼合體相拼接后與卡槽共同構(gòu)成的一個(gè)六角形的腔體。杜健等[6]提出了一種受限空間傳動(dòng)套管扳手,設(shè)置主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和套管桿,還包括驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)螺絲轉(zhuǎn)動(dòng)的施力桿和與套管桿配合的套管頭,其套管桿可適配多種型號(hào)的套管頭,從而能適配不同規(guī)格的螺母,可將受限空間操作轉(zhuǎn)化為不受限空間操作,但在部分受限空間不便于使用套管頭。
目前國(guó)內(nèi)已提出較多受限空間螺母拆卸的解決方案,根據(jù)資料查閱發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的裝置存在以下缺陷。
1)螺母自螺栓上卸下時(shí),當(dāng)螺栓較長(zhǎng)或螺母軸向尺寸較長(zhǎng)時(shí),卸下螺母需要轉(zhuǎn)動(dòng)更多圈,花費(fèi)更長(zhǎng)的時(shí)間,耗費(fèi)更多的氣力。
2)不能完全擺脫手桿件、扭動(dòng)空間以及角度的限制,無法連續(xù)旋轉(zhuǎn)螺母直至拆除,難以實(shí)現(xiàn)快速拆卸。
3)部分裝置操作復(fù)雜,工作效率低,普適性差。
為解決上述問題,本研究提出一種受限空間螺母拆卸裝置,其能借助電機(jī)帶動(dòng)齒輪進(jìn)而帶動(dòng)螺母的轉(zhuǎn)動(dòng),既有效可靠又省時(shí)省力。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理,使用壽命長(zhǎng),制造成本低,操作簡(jiǎn)便,能夠大幅提高受限空間內(nèi)快速拆卸螺母的拆卸效率,適用面廣,實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和有效推廣。
受限空間螺母拆卸裝置的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。裝置整體由兩大組成部分(雙齒輪嚙合裝置和位置固定裝置)和三大裝置(齒輪拼合體、齒輪驅(qū)動(dòng)裝置和位置固定裝置)構(gòu)成。齒輪拼合體含貫通孔;齒輪驅(qū)動(dòng)裝置包括傳動(dòng)齒輪和傳動(dòng)桿、套筒、驅(qū)動(dòng)裝置;位置固定裝置包括可調(diào)整角度卡座、支撐桿、底座、緊固旋鈕和卡環(huán)。以下將從三大裝置的結(jié)構(gòu)組成、使用方法等方面進(jìn)行介紹。
齒輪拼合體由兩部分拼合,包括四個(gè)貫通孔,兩兩使用,可通過連接件加強(qiáng)豎向同側(cè)貫通孔的固定連接關(guān)系。在兩塊拼合體通過連接孔匹配連接之后,其徑向內(nèi)側(cè)軸心處可形成用于與所需拆卸的螺母相匹配的六棱柱狀通孔,外側(cè)面呈齒輪狀,如圖2所示。為使得連接牢固,在兩塊拼合體橫向拼合時(shí),可以設(shè)計(jì)匹配的凹槽和凸起,如圖3 所示。拼合體上的凹槽和凸起的厚度應(yīng)小于拼合體本體的厚度,在凹槽和凸起插合后,才能使得拼合體自成一體,保證被拆卸螺母能被固定良好。
圖1 螺母拆卸裝置整體結(jié)構(gòu)
圖2 連接件連接貫通孔
圖3 拼合體的凹槽和凸起
齒輪驅(qū)動(dòng)裝置中的傳動(dòng)齒輪與齒輪拼合體中的齒輪是配套的,二者的徑向外側(cè)面可以相互嚙合。傳動(dòng)桿的一端與傳動(dòng)齒輪中心同軸連接,帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)桿的另一端安裝在套筒中,可以自由拆卸,以便及時(shí)換新。驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)有減速電機(jī)和鋰電池,鋰電池用于給減速電機(jī)提供電能。按動(dòng)開關(guān)可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和無級(jí)變速,以便調(diào)整拆卸速率。
齒輪驅(qū)動(dòng)裝置可以手持,但當(dāng)整體設(shè)備較大或者受力不當(dāng)時(shí),可采用位置固定裝置??烧{(diào)整角度卡座將齒輪驅(qū)動(dòng)裝置固定,并按照所拆卸螺母的角度調(diào)整卡座角度,以便拆卸工作的進(jìn)行,具有較大的靈活性。底座設(shè)置在支撐桿下方,用于承載和固定拆卸螺母所在的設(shè)備,且與支撐桿固定連接??ōh(huán)設(shè)置在支撐桿的上端與下端之間,用來固定拆卸螺母所在的設(shè)備,卡環(huán)上設(shè)有緊固旋鈕用來緊固設(shè)備。位置固定裝置可以有效固定設(shè)備,通過位置固定裝置構(gòu)建起齒輪拼合體和齒輪驅(qū)動(dòng)裝置之間穩(wěn)定的相對(duì)位置,可使齒輪驅(qū)動(dòng)裝置在螺母拆卸過程中更好地受力,提高拆卸螺母時(shí)的效率。
首先,將齒輪拼合體從被拆卸螺母兩側(cè)拼合到一起,使拼合體中間的六棱柱狀通孔卡住六角螺母。使用連接件分別穿過兩塊不同拼合體上的同側(cè)貫通孔,加固兩塊拼合體之間的連接,保證橫向連接時(shí)凹槽和凸出之間的吻合度,將兩塊拼合體連接在一起,確保連接牢固。
若被拆卸螺母所在設(shè)備較小且受力妥當(dāng),可直接手持齒輪驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行拆卸。為使螺母拆卸過程中齒輪驅(qū)動(dòng)裝置更好地受力,應(yīng)將需要拆卸螺母的設(shè)備放置于底座上,利用卡環(huán)箍緊裝置,并旋緊緊固旋鈕,啟動(dòng)減速電機(jī),利用無級(jí)變速開關(guān)調(diào)節(jié)減速電機(jī)轉(zhuǎn)速至適當(dāng)轉(zhuǎn)速,減速電機(jī)帶動(dòng)套筒上的傳動(dòng)桿轉(zhuǎn)動(dòng),由傳動(dòng)桿帶動(dòng)傳動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)。
最后傳動(dòng)齒輪帶動(dòng)齒輪拼合體轉(zhuǎn)動(dòng),齒輪拼合體和齒輪驅(qū)動(dòng)裝置的外側(cè)齒輪相互嚙合,就可以完成受限空間內(nèi)螺母的拆卸。
本裝置巧妙地使用了自動(dòng)化的雙齒輪嚙合裝置,并為螺母拆卸過程中設(shè)備受力良好提供了位置固定裝置。不僅脫離了手桿件的限制,還較好地解決了在扭動(dòng)空間及角度方面的限制,能夠高效、靈活地在受限空間內(nèi)拆卸螺母,解決一般扳手不能在狹窄空間內(nèi)對(duì)螺母進(jìn)行更換的問題。該裝置簡(jiǎn)單合理,使用壽命長(zhǎng),操作簡(jiǎn)便,便于安裝與拆卸,靈活性高,可變性強(qiáng),能夠大幅提高受限空間內(nèi)快速拆卸螺母的拆卸效率,為之后受限空間螺母拆卸裝置的研究提供了借鑒。