【文章內(nèi)容簡介】 標網(wǎng) 的資料顯示，技術(shù)要求較高的全路面起重機和履帶式起重機這兩種產(chǎn)品在我國產(chǎn)能較低，目前只有徐州重機等少數(shù)幾家行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)具備一定的生產(chǎn)能力。而這兩種產(chǎn)品是起重機眾多類別當中噸位最大的，其價格也遠遠高于普通的汽車或輪胎式起重機，這一領(lǐng)域國內(nèi)產(chǎn)能的匱乏使得我們不得不付給國外廠商更多的成本。 產(chǎn)業(yè)鏈條決定產(chǎn)品競爭能力的不只是技術(shù)研發(fā)的實力，處于產(chǎn)業(yè)鏈下游的制造業(yè)必將受制于上游產(chǎn)業(yè)的影響。在我國，鋼鐵企業(yè)的技術(shù)缺陷也給下游的工程機械行業(yè)發(fā)展造成了一定程度的制約，鋼材的硬度、彈性、延展性等質(zhì)量標準直接關(guān)系到技術(shù)能否實 現(xiàn)。同時，汽車工業(yè)的發(fā)展與起重機的關(guān)聯(lián)也十分密切，汽車底盤技術(shù)的成熟會對起重機承載能力的提高起到?jīng)Q定性的作用。然而，我國在這方面顯然不能同歐美畢業(yè)設(shè)計（論文） 7 日等發(fā)達國家相比。另外，下游的工程機械租賃產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)育階段，這也給起重機生產(chǎn)企業(yè)把握市場動向、完善售后服務(wù)帶來了更多的成本消耗。 進出口結(jié)構(gòu)從起重機的進出口結(jié)構(gòu)來看，我國起重機行業(yè)總體上以出口為主，貿(mào)易順差較大，尤其在亞洲有著非常廣闊的市場。盡管在技術(shù)上與歐美等國的競爭對手有一定差距，但是這并不影響我們成為起重機的制造大國。在中低端市場上，由于價格上的優(yōu)勢，我們擁有 更多的市場份額，也涌現(xiàn)出了徐工，中聯(lián)浦沅這樣優(yōu)秀的民族品牌。 我國的起重機制造商與歐美的競爭對手相比在技術(shù)上還存在著差距，在產(chǎn)業(yè)鏈條，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方面也存在著一定的劣勢，但這并非遙不可及。更主要的是，我國在這一領(lǐng)域從未放棄過自主研發(fā)，而且已經(jīng)具備了相當大的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，創(chuàng)造了幾個蜚聲全球的知名品牌。這也就是為什么凱雷對徐工的收購會引來如此大的反響，作為很有希望的民族產(chǎn)業(yè)，我們當然不可能拱手相讓 [3] 。 2 起重夾鉗簡介 國內(nèi)外起重夾鉗發(fā)展狀況 夾鉗作為一種起重作業(yè)機具 被廣泛應(yīng)用于冷、熱軋薄板廠，用來搬運各種半成品及成品鋼卷，是一種工作效率很高、適應(yīng)性極強、用途非常廣泛的起重設(shè)備，屬于冶金行業(yè)中的特種設(shè)備。按夾鉗在夾持物料的過程中有無輔助外力，可將其分為外力輔助式夾鉗和重力式夾鉗。外力輔助式央鉗是靠輔助外力實現(xiàn)對物料的夾持，不管貨物的尺寸如何，只要輔助設(shè)備工作得當，這種夾鉗就能輕易地對其實現(xiàn)夾緊，它具有操作簡單、生產(chǎn)效率高、夾持力可調(diào)等特點。相對于外力輔助式夾鉗，重力式夾鉗只能靠夾鉗和物料的自重實現(xiàn)對物料的夾持，它具有安全可靠、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、不消耗動力能源 、壽命較長等特點，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 目前我國應(yīng)用較多的是重力式夾鉗，由于其初始夾緊力的產(chǎn)生是靠夾鉗和物料的自重實現(xiàn)的，如何用合適的力夾取物料，做到既能安全實現(xiàn)夾取，又避免鉗體的受力太大而導致鉗臂或物料的破壞就顯得非常重要了。以帶卷夾鉗為例，如果鉗口產(chǎn)生的夾持力不夠大，夾鉗夾持帶卷就不可靠；如果產(chǎn)生的夾持力太大，鉗臂的受力會很大，各鉗臂的強度也會要求很高，導致鉗體笨重：而且在夾持高溫帶卷時，夾持力太大時帶卷接觸面容易出現(xiàn)較大的塑性變形，而使其表面產(chǎn)生較深的壓痕，破壞了帶卷表面的完整性，給它的進一步加工帶 來不必要的麻煩。 畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 在我國，在吊夾裝置、液壓鋼卷夾鉗、重力式板坯夾鉗、電動平移式板坯夾鉗等方面進行過研究工作。相比對于國外，我們國家在夾鉗上的研究還是非常有限。 德國、美國、俄羅斯等國家，在央鉗的研究方面做得很好，這些國家很早就對各種鉗式取物裝置進行了理論和實驗研究。在我國，在吊夾裝置、液壓鋼卷夾鉗、重力式板坯夾鉗、電動平移式板坯夾鉗等方面進行過研究性工作。相對于國外，我們國家在夾鉗上的研究還是非常有限，特別是在重力式帶卷夾鉗上，很少進行系統(tǒng)性的研究。 常用夾鉗裝置的發(fā)展與應(yīng)用 夾鉗裝置是夾鉗起重機的 取物裝置，它與起重機的幾個工作機構(gòu)配合，可從鑄錠車上擰斷湯道，夾取鋼錠，將鋼錠裝入均熱爐，再從均熱爐取出加熱后的鋼錠送進運錠車或直接放到棍道上運往初軋機。此外，夾鉗起重機還可用來撥移鋼錠車或夾上清爐耙清理爐底。夾鉗起重機在完成上述工藝程序時，由于運行速度較快，振動大，夾持的又往往是紅熱的鋼錠，因此夾鉗裝置的各個零部件除應(yīng)有足夠的強度外，還應(yīng)有良好的夾持性能，保證夾持的鋼錠不至從鉗口脫落。 夾鉗裝置夾持鋼錠的工作可靠性通常用夾緊系數(shù) K表示。 K為夾鉗鉗尖對鋼錠側(cè)面的兩個水平作用力 (央緊力 )之和對鋼錠自重的比值， K值越大，鋼錠越不會從夾鉗中脫落下來。為了加大夾緊系數(shù) K，除應(yīng)提高夾鉗裝置的強度與剛性外，還應(yīng)設(shè)法尋求最為合理舶結(jié)構(gòu)形式，以免過多地增大夾鉗裝置的幾何尺寸和自重，影響起升機構(gòu)的電機功率或起升速度。因此合理地選擇及改進央鉗裝置的結(jié)構(gòu)形式是減小設(shè)備自重和提高夾鉗裝置工作可靠性的重要環(huán)節(jié)。 螺桿夾緊式 夾鉗裝置有 4個起升動滑輪 2， 每兩根鋼繩由起升卷筒經(jīng)起升動滑輪成對地固定到小車架上的平衡杠桿或平衡輪上。央鉗開圃機構(gòu)的驅(qū)動裝置設(shè)在上方， 由電機通過立式減速機瓤傘齒輪對傳動垂直螺桿 4， 由具有內(nèi)螺紋可上 下移動的套筒帶動拉桿， 使夾鉗啟閉。拉桿向上時夾鉗閉合，拉桿向下時，夾鉗在自重的作用下開啟。亦可設(shè)計成使拉桿帶動夾鉗上方的連桿， 當拉桿向上時夾鉗閉合， 拉桿向下時夾鉗張開如圖 。 為了保持央鉗對鋼錠的穩(wěn)定夾持力， 在開閉機構(gòu)自 底座上方裝有彈簧裝置，彈簧的壓力越大，夾鉗對鋼錠的夾緊力就越大。為了防止機構(gòu)過載， 在立式減速機上設(shè)有極限力矩保護裝置。在確定彈簧壓力時， 除應(yīng)根據(jù)電機功率、傳動裝置的傳動畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 比， 螺桿螺紋導角、夾鉗鉗桿的傳動比及傳動效率等因素外， 還與各運動物件運動時的慣量有關(guān)。此 外， 它還應(yīng)根據(jù)極限力矩保護裝置的設(shè)計值及其在使用過程中的穩(wěn)定性決定。螺桿夾緊式夾鉗裝置的夾鉗鉗桿自重對夾緊力的影響甚小。在不同的鉗口開度， 鋼錠的自重對夾緊力雖有一定影響，但占的比重不大。這種夾鉗裝置的夾緊力主要是由機構(gòu)傳動 在螺桿中產(chǎn)生軸向力帶動夾鉗鉗桿產(chǎn)生的。夾鉗的回轉(zhuǎn)機構(gòu)裝于夾鉗裝置翼架的下方， 通過嚙合齒輪帶動夾鉗回轉(zhuǎn)。為了防止機構(gòu)在刮渣時過載， 機構(gòu)也設(shè)有極限力矩保護裝置 [4] 。其結(jié)構(gòu)形式如圖 21。 圖 螺桿夾緊式 夾鉗自重夾 緊式 按照連接夾鉗鉗桿的銷軸數(shù)量和結(jié)構(gòu)， 夾鉗裝置可分為如圖 22 所示的單銷軸式，圖 23所示的雙銷軸式和雙銷軸軸距可調(diào)式。單銷軸夾鉗裝置結(jié)構(gòu)較簡單，畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 但適用的有效開度較小，雙銷軸的適用于較大的鉗口開度，在導槽曲線和夾鉗鉗桿兩段長度比不變的情況下，雙銷軸式的夾緊系數(shù)較大。 [4] 雙銷軸可調(diào)式夾鉗裝置適用于鋼錠尺寸變動范圍較大的情況，軸距的調(diào)節(jié)可以用人工，亦可用機械 前者費工費時，且在高溫時進行調(diào)節(jié)的勞動條件很差，后者可以無級調(diào)距， 但需增加一套傳動裝置，結(jié) 構(gòu)較復雜。在夾鉗自重夾緊式夾鉗裝置中，革銷軸式的應(yīng)用最為普遍，單銷軸夾鉗裝置有兩個起升動滑輪，每根 鋼繩由起升卷筒經(jīng)起升動滑輪固定到小車架平 面上的拉桿上面。當中的啟閉鋼繩由啟閉卷筒經(jīng)啟閉動滑輪纏繞到起升卷筒上，它與起升鋼繩有相同的纏繞中徑。夾鉗的動作原理是：當夾鉗處于張開狀態(tài)時，夾鉗的重量由啟閉鋼繩支承，而夾鉗裝置的其它部分，如：導槽架、立柱、橫粱等的重量壘由起升鋼繩支承。夾鉗須閉合時，由啟閉機構(gòu) 。 將啟閉鋼繩下放，讓啟閉動滑輪下降，與動滑輪用拉桿和鏈條相連接的鉗銷軸隨之下降， 夾鉗因而下降。由于夾鉗鉗桿上部 的滾予是沿著八字形導槽向下滾動的， 夾鉗因而閉臺。當鉗尖接觸到鋼錠側(cè)面時，雖然啟閉機構(gòu)可能繼續(xù)使啟閉動滑輪下降，但夾鉗及鉗銷軸已不能繼續(xù)下降，這時為了防止因鋼繩松弛而脫槽， 在拉桿和鉗銷軸之間采用了焊接鏈連接，用來保證必要的柔性環(huán)節(jié)。夾鉗的開啟過程就是閉合運動的逆過程。為了防止啟閉機構(gòu)在使夾鉬向上運動時夾鉗鉗桿上部滾子與八字形導槽頂部接觸時機構(gòu)出現(xiàn)過載，在啟閉機構(gòu)設(shè)有極限力矩保護裝置。夾鉗裝置的起升運動是使起升卷筒以相同的速度纏繞起升鋼繩和啟閉鋼繩，起升動滑輪與啟閉動滑輪間相對位置不變，因而夾鉗裝置不論處于 任何高度，夾鉗的鉗口開度也不會變化。當用夾鉗裝置央取鋼錠時，先下放夾鉗，使鉗夾與鋼錠側(cè)面接觸，并使鏈條呈松弛狀態(tài)。起升機構(gòu)動作時，起升動滑輪帶動上橫粱、立柱及導飴架一起上升。開始時，夾鉗上部滾子與導槽之間存在相對運動，當導槽架上升到某一高度后，夾鉗開始夾緊鋼錠， 滾子與導槽之間不再出現(xiàn)相對運動，由夾鉗帶著鋼錠與導槽架一起上升。在夾鉗夾住鋼錠、起升機構(gòu)起升鋼錠前，夾鉗的夾緊力主要是夾鉗的自重產(chǎn)生的，此時的夾緊力稱為初始夾緊力。夾鉗的白重越大，初始夾緊力就越大。在夾鉗自重不變的情況下，夾緊力的大小只與夾鉗的幾何 尺寸、鉗口開度及導向槽的曲線形狀有關(guān)。當夾鉗夾住鋼錠，導槽架帶動夾鉗和鋼錠一齊起升時，夾緊力是由夾鉗和鋼錠的重量共同構(gòu)成的。為了使夾鉗裝置工作可靠，設(shè)計常取夾緊系數(shù) K≥ 1． 8～ 2． 0。起升機構(gòu)與啟閉機構(gòu)是完壘獨立的兩個機構(gòu)，它們可以單獨工作，亦可同時動作。在實際工作時，夾鉗起畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 重機所夾取的鋼錠品種和規(guī)格是多種多樣的，即使是同一品種和規(guī)格的鋼錠，由于鉗口與鋼錠側(cè)面的接觸位置不同，或夾鉗夾取鋼錠的開度不同，夾緊系數(shù)常常是變化的。為了工作可靠，應(yīng)使夾鉗在任何開度時的夾緊系數(shù)都保持足夠大的值，這可由設(shè)計特殊的導槽曲線 來實現(xiàn)。但是這種曲線不論在設(shè)計和制造時都是困難的，通常簡單地選用槧一等半徑的曲線。此種夾鉗裝置的回轉(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)于小車架上，通過蝸輪蝸桿減速機、長的方形立軸及齒輪對使夾鉗裝置回轉(zhuǎn)。為防止機構(gòu)在回轉(zhuǎn)刮渣時過載，機構(gòu)設(shè)有極限力矩保護裝置。 [5] 圖 雙銷軸 夾鉗自重夾緊式夾鉗裝置 圖 雙銷軸軸距可調(diào)式 自重夾緊式夾鉗裝置 夾鉗裝置自重夾緊式 夾鉗裝置自重夾緊式夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)型式見圖 。夾鉗裝置有 4個起升動滑輪，每兩根起升鋼繩由 起升卷筒經(jīng)起升動滑輪成對地固定到小車架上的平衡滑輪上。兩根啟閉鋼繩由啟閉卷筒經(jīng)啟閉動滑輪纏繞到起升卷筒上， 它們與纏繞在起升卷筒上的畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 起升鋼繩有相同的纏繞中徑。 夾鉗在閉臺時，原來張開的夾鉗裝置重量支承在啟閉鋼繩上，當啟閉機構(gòu)下放鋼繩耐，啟閉動滑輪 3及外部滑塊 2下降，夾鉗裝置的立柱及鉗銷軸因而下降，起升動滑輪與鉗銷軸問的距離變大，夾鉗開始閉合 當夾鉗尖接觸到鋼錠側(cè)面時，閉臺動作停止，立柱亦不再下降，啟閉機構(gòu)繼續(xù)下放鋼繩，夾鉗裝置的重量通過鉗銷軸懸掛在起升鋼繩上，從而產(chǎn)生初始夾緊力。夾鉗的張開運動是閉合運動的通 過程，當啟閉機構(gòu)動作時，滑塊的移動量由限位開關(guān)控制。為了減小滑塊上升時與立柱的沖擊， 在其間裝有彈簧緩沖器夾鉗裝置起升時，起升卷筒以相同的速度卷繞啟閉鋼繩和起升鋼繩，因而啟閉動滑輪與． 起升動滑輪閥的距離不變，夾鉗的開度也不變。如果夾鉗已夾住鋼錠，此時因滑塊已與立柱脫離，夾鉗裝置及鋼錠的壘部重量支承在起升鋼繩上并產(chǎn)生最大夾緊力。這起升機構(gòu)與啟閉機構(gòu)也是獨立的機構(gòu)，它們可以分別動作或 同時動作?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)設(shè)在立柱最上方， 電機通過減速 機傘齒輪對、立柱及立柱下方的內(nèi)齒輪使夾鉗回轉(zhuǎn) [6] 。 圖 夾鉗裝置自重夾緊式夾鉗裝置 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 鋼繩張力附加夾緊式 鋼繩張力附加夾緊式央鉗裝置的結(jié)構(gòu)型式見圖 。 在夾鉗裝置中有 8個起升動滑輪和 4個起升定滑輪，在 4根起升鋼繩中，每兩根鋼繩由起升卷筒經(jīng)過內(nèi)側(cè)的兩個動滑輪，依次繞過起升定滑輪，外側(cè)起升動滑輪， 固定到小車架上的平衡滑輪上。兩極啟閉鋼繩由啟閉機構(gòu)卷筒繞過啟閉動滑輪纏繞到起升巷筒上，它們與起升鋼繩有相同的繩繞中徑。夾鉗須閉合時：憲鉗處于張開狀態(tài)的夾鉗裝置的重量支承在啟閉鋼繩上。當啟閉機構(gòu)下放鋼繩，啟閉動滑輪及其外 部的滑塊下降，夾鉗裝置的立柱、鉗銷軸及起升定滑輪隨之下嘴 。由于起升動猾輪與定滑輪間鋼繩數(shù)為開閉鋼繩的兩倍， 起升動滑輪以啟閉動滑輪一半的速度下降。起升動滑輪與鉗銷軸距離變大，夾鉗開始閉合 當鉗夾接觸到鋼錠側(cè)面時，閉合動怍停止，立柱不再下降， 啟閉機構(gòu)繼續(xù)下放鋼繩， 夾鉗裝置便通過鉗銷軸懸掛到起升鋼繩上。 圖 鋼繩張力附加夾緊式夾鉗裝置 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 3 設(shè)計目的及主要內(nèi)容 設(shè)計的基本內(nèi)容 通過上網(wǎng)搜索技術(shù)資料、到圖書館查閱文獻、到機器制造有限公司實習搜集資料以及技術(shù)專家交流 學習等方式，了解國內(nèi)外各種已經(jīng)生產(chǎn)的夾鉗，理解起重夾鉗的基本工作原理，從而在此基礎(chǔ)上設(shè)計出該起重夾鉗設(shè)備。 設(shè)計目的 （ 1）了解國內(nèi)外起重夾鉗技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用情況； （ 2）掌握夾鉗裝置的工作原理、夾鉗裝置的工作要求及性能； （ 3）確定起重機總體設(shè)計方案； （ 4）給出傳動裝置方案的設(shè)計； （ 5）進行夾鉗裝置的設(shè)計； （ 6）完成設(shè)備穩(wěn)定性分析。 4 100kg 起重機的設(shè)計方案的確定 100kg 起重機的設(shè)計思想 (1)根據(jù)起重機的使用要求來選擇起重機的類型； (2)根據(jù)起重機的工作要求，計算作用在起重機各部件上的載荷； (3)根據(jù)起重機整個部件的類型，結(jié)構(gòu)和所受載荷，分析起重機各部件可能的實