余建業(yè)，姬冬偉，曹宇華，張志文

（陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司，陜西榆林 719200）

0 引言

手拉葫蘆因具備維護(hù)簡便、機(jī)械效率高、所需空間小、經(jīng)久耐用等特點而廣泛應(yīng)用于工廠、礦山、建筑工地、碼頭、船塢、倉庫等場所用于安裝機(jī)器、起吊貨物，但其具備手動工具工作強(qiáng)度大、工作效率低的弊端，不利于化工廠內(nèi)時間緊、任務(wù)重的檢維修作業(yè)。電動手拉葫蘆因電機(jī)質(zhì)量較重，故在日常簡單的施工和維修作業(yè)過程中應(yīng)用較少。考慮到化工廠普遍具備氣源和氣動扳手，提出一種便于攜帶的電動/氣動拉手拉葫蘆的裝置并予以設(shè)計研究。該裝置主要應(yīng)用于化工廠的檢維修作業(yè)，化工廠常備氣源和氣動扳手，因此該裝置的基礎(chǔ)設(shè)計為內(nèi)六角驅(qū)動外接氣動扳手。

1 現(xiàn)有裝置

現(xiàn)階段化工廠常用小型起重設(shè)備為手拉葫蘆和電動葫蘆，其中手拉葫蘆成本低廉、所需空間較小、質(zhì)量輕，便于移動使用但工作效率較低，電動葫蘆工作效率較高但質(zhì)量體積較大、成本較高，多在使用頻繁的區(qū)域進(jìn)行固定式安裝。手拉葫蘆與電動葫蘆的工作結(jié)構(gòu)及作業(yè)方式如下：

1.1 手拉葫蘆

手拉葫蘆是一種使用簡單、攜帶方便的手動起重機(jī)械，也稱“環(huán)鏈葫蘆”或“倒鏈”[1]。手拉葫蘆主要適用于工廠、礦山、建筑工地、碼頭、船塢、倉庫等場所，用于安裝機(jī)器、起吊貨物，尤其對于露天和無電源作業(yè)場合更顯示出其優(yōu)越性。在化工廠檢維修作業(yè)中，常使用吊帶或鋼絲繩將手拉葫蘆掛鉤固定在某高位鋼梁，使用吊鉤將吊環(huán)勾住，拉動手鏈緩慢提起重物，該過程需要檢維修作業(yè)人員持續(xù)手動拉動手鏈，工作效率較低、工作強(qiáng)度較大。

1.2 電動葫蘆

電動葫蘆通常稱為電葫蘆,是一種常見的輕小型的起重設(shè)備。常見電動葫蘆的控制方式有兩種,一是使用按鈕在地面跟隨操縱,二是在司機(jī)室內(nèi)操控或采用無線遠(yuǎn)距離控制。電動葫蘆一般由電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和卷筒裝置或鏈輪機(jī)構(gòu)組成。電動葫蘆可以分為鋼絲繩電動葫蘆和環(huán)鏈電動葫蘆兩種。鋼絲繩電動葫蘆又可以分為單速提升型、雙速提升型、微型電動葫蘆、卷揚機(jī)、多功能提升機(jī)等多種類型[2]?；S常用電葫蘆為微型電動葫蘆或懸臂葫蘆，往往在加料或維修車間頻繁進(jìn)行檢維修作業(yè)的固定點位安裝，設(shè)備拆裝位置因綜合考慮現(xiàn)場空間安全和建造成本往往不會安裝電動葫蘆，化工廠常用電動葫蘆結(jié)構(gòu)組成如圖1 所示。

圖1 電動葫蘆結(jié)構(gòu)組成

研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段暫未存在同時具備所需空間小、成本低廉、便于移動且工作高效的小型起重機(jī)械，也尚未存在對借助外力輔助手拉葫蘆作業(yè)裝置的設(shè)計研究。

2 裝置設(shè)計

2.1 結(jié)構(gòu)內(nèi)容

設(shè)計一種裝置，能夠幫助機(jī)電作業(yè)人員快速提升手拉葫蘆，提高現(xiàn)場檢維修工作效率，該裝置設(shè)計主要應(yīng)用于化工廠檢維修作業(yè)。為實現(xiàn)這一目的，設(shè)想通過借助化工廠內(nèi)普遍存在的外在驅(qū)動力來代替人工，并通過一種便于移動、成本低廉的簡易裝置實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。

化工廠普遍存在的外在驅(qū)動力為電力和氣源，考慮到電機(jī)成本較高、空間占用大且存在安全隱患，故選用氣源作為裝置的驅(qū)動能量。由于化工廠普遍存在氣動扳手，因此無需為本裝置設(shè)計單獨的氣源驅(qū)動結(jié)構(gòu)，只需預(yù)留方驅(qū)接口，使用氣動扳手輔助驅(qū)動即可產(chǎn)生驅(qū)動力。

手拉葫蘆的手鏈條為交錯環(huán)鏈結(jié)構(gòu)，為貼合這一結(jié)構(gòu)，在驅(qū)動裝置鏈輪設(shè)計時參照手拉葫蘆起重鏈輪進(jìn)行設(shè)計，該設(shè)計在較好地貼合手鏈條產(chǎn)生驅(qū)動力的同時，也可將化工廠現(xiàn)有廢舊的手拉葫蘆起重鏈輪進(jìn)行利舊，節(jié)約裝置制造成本。此外，為防止手鏈條拖鏈，本裝置在鏈輪兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)線滑輪，在導(dǎo)向滑輪的作用下手鏈條與起重鏈輪接觸面積超過起重鏈輪表面積的1/2，保證手鏈條與起重鏈輪的接觸面積，防止工作過程中手鏈條拖鏈。

手拉葫蘆還設(shè)有驅(qū)動鏈輪，該設(shè)計用以擴(kuò)大手拉葫蘆助拉裝置的適用范圍，在氣源受限或電力受限的情況下依舊具備較好的使用性能，該部件作為本助拉裝置的可選部件，將根據(jù)用戶的作業(yè)現(xiàn)場情況和驅(qū)動需求進(jìn)行刪除或改造。

手拉葫蘆快速助拉裝置可以固定手拉葫蘆的手拉鏈條，給手拉鏈條提供拉力以提升重物，驅(qū)動力可通過鏈輪外接電機(jī)，也可以通過內(nèi)六角接頭外接氣動扳手。

該裝置由鏈輪、滾動軸承組件、傳動軸、軸承座支架、導(dǎo)向滑輪、驅(qū)動鏈輪和外六角方驅(qū)組成（圖2）。

圖2 手動葫蘆快速助拉裝置結(jié)構(gòu)

其中，鏈輪主要用于纏繞手拉葫蘆的鏈條，在受到驅(qū)動力時拉動鏈條運動，該鏈輪齒節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)齒節(jié)，針對于非標(biāo)或大型鏈條可配備專用鏈輪。滾動軸承組件主要和軸承座配合起到固定和支撐的作用。導(dǎo)向滑輪在鏈輪兩側(cè)各有一個，主要對鏈條起導(dǎo)向作用，協(xié)助鏈輪拉動鏈條。驅(qū)動鏈輪主要用于外接電機(jī)驅(qū)動時連接使用。六角方驅(qū)主要用于外接氣動扳手的套筒，給裝置提供動力。

此外，本裝置還有一個較大的優(yōu)點在于其制造成本低廉，裝置中鏈輪、滾動軸承組件、傳動軸、軸承座支架和驅(qū)動方驅(qū)均可使用化工廠現(xiàn)有廢舊材料利廢制作。其中鏈輪可由廢舊手拉葫蘆制作，滾動軸承組件和傳動軸可用維修機(jī)泵替換下來的舊軸承和舊軸加工制作，軸承座支架也可由現(xiàn)場普遍存在的角鋼焊接制造，且制造工藝較為簡單，可以由化工廠維修車間自行制造并予以使用。

2.2 使用方法

使用時，首先安裝手拉葫蘆正常操作流程懸掛手拉葫蘆，捆綁并使用手拉葫蘆吊鉤懸掛被吊重物，操作完成后執(zhí)行以下步驟：

（1）把該裝置整體放到現(xiàn)場較為平整的作業(yè)平臺、地面或制作的架子上，作業(yè)時人為用腳踩住軸承座支架防止裝置移動。

（2）把手拉葫蘆的鏈條穿過兩個導(dǎo)向滑輪纏繞在鏈輪上，使鏈條與齒槽相貼合，在執(zhí)行本步驟前應(yīng)提前檢查鏈輪轉(zhuǎn)動是否正常，防止出現(xiàn)機(jī)械故障。

（3）方驅(qū)處選擇合適的套筒連接氣動扳手，通過氣動扳手旋轉(zhuǎn)帶動鏈輪旋轉(zhuǎn)進(jìn)而拉動鏈條，操作時氣動扳手扭矩不應(yīng)設(shè)置過高，建議使用操作力矩為400 N·m。

（4）通過力的傳遞，手拉葫蘆的手鏈條被鏈輪驅(qū)動不斷提拉，此時被吊重物將在手拉葫蘆作用下將被緩緩提起。

（5）每6 個月對該裝置的鏈輪及軸承進(jìn)行一次維護(hù)保養(yǎng)，確保裝置在使用時處于較好的工作狀態(tài)，防止裝置軸承位置卡澀進(jìn)而帶來安全隱患。

考慮到本裝置的使用作為手拉葫蘆的輔助裝置，其正常工作依托于常規(guī)的手拉葫蘆，故裝置配合手拉葫蘆使用時依舊應(yīng)該遵循手拉葫蘆的起吊原則，堅持“十不吊”，把好安全關(guān)。

3 裝置不足之處與優(yōu)化方向

該裝置通體選用質(zhì)量較輕的材料，在具備便于移動和多點位使用優(yōu)點的同時產(chǎn)生了穩(wěn)定性不足的弊端。此外，該裝置外接氣動或電動驅(qū)動時運轉(zhuǎn)速度較快，存在一定的安全隱患。

在該裝置應(yīng)用于現(xiàn)場檢維修實踐后，根據(jù)使用效果對其不足之處進(jìn)行優(yōu)化，采取在其底部加設(shè)快速固定裝置、加裝恒定驅(qū)動力棘輪保護(hù)裝置等措施，對產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。

4 結(jié)語

輔助手拉葫蘆作業(yè)裝置的設(shè)計應(yīng)用，提高了時間急、任務(wù)重的化工廠檢維修作業(yè)效率，在一定程度上提高了小空間吊裝位置手拉葫蘆吊裝重物時的工作效率，降低了一線檢維修作業(yè)人員的勞動強(qiáng)度，具備一定的現(xiàn)實意義。