機(jī)械板坯夾鉗鉗齒及齒座結(jié)構(gòu)改造

蘇顯峰

(黑龍江省機(jī)械科學(xué)研究院，哈爾濱 150001)

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機(jī)械板坯夾鉗鉗齒及齒座結(jié)構(gòu)改造

蘇顯峰

(黑龍江省機(jī)械科學(xué)研究院，哈爾濱 150001)

通過對板坯夾鉗鉗齒及齒座結(jié)構(gòu)的改造，克服了原夾鉗設(shè)計上的缺陷，提高了板坯夾鉗的工作效率，降低了勞動強(qiáng)度，還大幅提升了夾鉗的工作穩(wěn)定性，提高了生產(chǎn)效益，節(jié)約了成本。應(yīng)重視機(jī)械部件之間的連接結(jié)構(gòu)，找到問題的關(guān)鍵，進(jìn)行合理改造。

機(jī)械；板坯夾鉗；齒座結(jié)構(gòu)；重力閉合器；可靠性鉗齒

1 重力閉合器使用中存在的問題

第一，重力閉合器在使用過程中，夾鉗工作時會出現(xiàn)自動開閉桿卡滯或旋轉(zhuǎn)不到位的問題，自動開閉桿無法順利放入或脫出夾鉗下梁卡槽，導(dǎo)致夾鉗無法正常打開或閉合。第二，重力閉合器在使用過程中，夾鉗工作時會出現(xiàn)自動開閉桿無法順利放入或脫出夾鉗下梁卡槽問題，造成夾鉗無法正常打開或閉合，甚至出現(xiàn)自動開閉桿突然從夾鉗下梁卡槽脫出的問題，造成下梁墜落。由于下橫梁載荷較大及脫落的突發(fā)性，會造成極大的沖擊和振動，易導(dǎo)致行車設(shè)備的損壞。第三，由于夾鉗兩端鉸接軸及孔的磨損，造成夾鉗上梁與下梁不平行，導(dǎo)致重力閉合器開閉桿與下梁卡槽中心線偏心，使自動開閉桿無法順利放入或脫出夾鉗下梁卡槽，導(dǎo)致夾鉗無法正常打開或閉合。第四，板坯夾鉗使用開閉器為螺旋滑道式結(jié)構(gòu)，該閉合器結(jié)構(gòu)尺寸較大，內(nèi)部滑道結(jié)構(gòu)存在磨損后不易檢查的缺點，須解體檢查才能發(fā)現(xiàn)磨損情況。

2 鉤式閉合器工作原理

板坯夾鉗上梁與起重機(jī)吊鉤連接，行車起升將板坯夾鉗吊起，鉤式閉合器呈吊掛狀態(tài)，此時夾鉗呈打開狀態(tài)，吊運夾鉗至板坯正上方，下降吊鉤將夾鉗底梁支板放置在板坯表面，繼續(xù)下降吊鉤至夾鉗不再下落的位置，上鉤依靠重心偏移落于定位軸左側(cè)，提起夾鉗，上提鉤桿，上鉤頂開翻板后脫出，這時啟閉器掛鉤從吊掛點脫離出來，啟閉機(jī)構(gòu)呈脫開狀態(tài)，繼續(xù)提升吊鉤，直至夾鉗夾緊并吊起板坯，吊運至指定地點。下降吊鉤，板坯落在指定位置，啟閉機(jī)構(gòu)的掛桿頭在夾鉗下落過程中經(jīng)45°滑道滑落至下端點時，閉合器上鉤依靠重心傾斜約為17°角度偏落于定位軸右側(cè)，繼續(xù)下降吊鉤至底部，這時啟閉機(jī)構(gòu)的掛桿頭下滑進(jìn)入吊掛點位置，然后提升夾鉗，啟閉機(jī)構(gòu)呈吊掛狀態(tài)，繼續(xù)提升，夾鉗脫離板坯，完成了一次吊運工作過程。

3 鉗齒與齒座結(jié)構(gòu)及故障分析

3.1 鉗齒與齒座結(jié)構(gòu)分析

夾鉗鉗齒與齒座的連接結(jié)構(gòu)如圖1所示，鉗齒1的凸起與齒座2的凹槽為90°配合，由螺栓3連接固定，鉗齒在夾取板坯時，會受到一個豎直向下的起吊力和一個水平的夾持力，開始夾取時，鉗齒未接觸鋼坯，受力很小，然后鉗齒接觸鋼坯夾取，受力會有沖擊，產(chǎn)生振蕩，隨著鉗齒逐漸夾緊，夾持力增大，直到提升力大于重力，開始提升鋼坯，最后趨于穩(wěn)定。

3.2 鉗齒與齒座故障分析

受高溫、振動、操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐挠绊?，很容易引起固定螺栓的松動，造成鉗齒移位。在夾鉗夾持板坯時，由于鉗齒受力分布不均，齒座下顎部位極易擠壓變形，螺栓也受力彎曲，最終造成鉗齒斷裂、脫落，這種連接結(jié)構(gòu)是造成夾鉗鉗齒和齒座損壞的主要原因。

圖1 改造前的鉗齒、齒座連接結(jié)構(gòu)圖Fig.1 The connecting structure diagram of jaw and tooth seat before modification

4 夾鉗鉗齒及齒座改造方案

4.1 鉗齒及齒座改造要求

為提高板坯夾鉗的工作效率，必須對夾鉗鉗齒及齒座的連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理改造，提高其牢固可靠性，以減少鉗齒斷裂和齒座變形等問題，降低備件備品消耗。

4.2 鉗齒及齒座改造措施

板坯夾鉗的鉗齒與齒座的連接形式僅為一條螺栓固定，在鉗齒夾持板坯時，鉗牙所受的水平力和鉗齒與齒座連接螺栓的拉力方向相反，而水平夾持力又遠(yuǎn)大于螺栓的拉力，外界工況造成固定螺栓松動，勢必會引起鉗齒的脫晃。針對這種設(shè)計缺陷，將鉗齒與齒座改為嵌入式凸起與凹槽連接，使其相互嚙合，起到牢固連接的作用，并由連接螺栓穿過鉗齒和齒座，加以定位、鎖緊，防止產(chǎn)生松動和滑脫。改進(jìn)之處是，鉗齒嵌入齒座的凸起為燕尾形，齒座的凹槽為燕尾槽，鉗齒的燕尾形凸起與齒座的燕尾形凹槽相匹配，配合間隙小于1 mm，燕尾形的燕尾底邊與燕尾側(cè)邊的夾角為65°～75°，鉗齒的燕尾形凸起的底角作倒鈍處理，齒座的燕尾形凹槽的底角作倒圓角處理，鉗齒的燕尾形凸起由齒座的燕尾形凹槽側(cè)面進(jìn)出。改造后的鉗齒及齒座結(jié)構(gòu)見圖2。

圖2 改造后鉗齒及齒座結(jié)構(gòu)Fig.2 The structure of jaw and tooth seat after modification

5 改造后的鉗齒及齒座使用案例

某鋼廠對一臺機(jī)械板坯夾鉗中一個損壞嚴(yán)重的齒座進(jìn)行了更換，更換過程如下：第一，割除原損壞鉗齒座，鉗腿打坡口，清理、修整干凈。第二，夾鉗放置在板坯中心，將新鉗齒與齒座裝配后，置于鉗腿上，試夾鋼坯，保證與鉗腿貼合緊密，鉗齒座位置正確，點焊定位，再重新吊起夾鉗(閉合狀態(tài))，測量鉗齒間的開口度，在規(guī)定范圍之內(nèi)的，便可卸去鉗齒，固焊齒座。反之，重新定位齒座，直至合乎要求。

焊接鉗齒座，焊接工藝要求如下：第一，采用等強(qiáng)度的J506焊條，焊前進(jìn)行2 h、300 ℃恒溫烘焙，然后放在恒溫桶內(nèi)隨用隨取。第二，采用坡口焊縫，深融角焊縫。第三，采用兩面分層交替焊，防止錯位和變形。第四，預(yù)熱及層間溫度大于150 ℃，加熱范圍為焊口周圍150～200 mm，多層焊接，控制層間溫度不低于150 ℃。第五，采取消除應(yīng)力措施，在焊接過程中錘擊熱態(tài)焊縫金屬，并實施焊縫緩冷。第六，齒座焊接結(jié)束后，對接縫兩側(cè)150 mm內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱溫度為250 ℃～350 ℃，用石棉包裹保溫3 h，之后進(jìn)行600 ℃～650 ℃高溫回火處理。 修整鉗齒座焊縫，并探傷，如不合格，則重復(fù)上述步驟，至合格。

采用改造后的夾鉗鉗齒及齒座，其穩(wěn)定性明顯提高，鉗齒再無脫晃現(xiàn)象，與齒座配合牢固結(jié)實。

6 改造后的優(yōu)點

第一，鉗齒與齒座的連接形式由螺栓固定改為嵌入式，配合更加牢固緊密，適用性強(qiáng)。第二，降低了鉗齒與齒座連接螺栓的受力情況，有效避免了因連接螺栓松動引起的鉗齒脫晃。第三，克服了因鉗齒松動，受力不均，造成齒座下顎的變形、損壞，節(jié)約了備件費用。第四，改造后鉗齒及齒座結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能大大增強(qiáng)，夾鉗的工作性能也有了顯著提高。第五，除鉗齒的正常損耗外，齒座的穩(wěn)定性明顯提升，有效延長了鉗齒及齒座的使用壽命。第六，為生產(chǎn)節(jié)奏和生產(chǎn)組織的穩(wěn)定性創(chuàng)造了條件，確保了板坯的及時供給。

7 結(jié)語

鉗齒是板坯夾鉗中的重要組成部分，所有的夾緊力、摩擦力都集中于鉗齒上，在頻繁的使用過程中，鉗齒經(jīng)常出現(xiàn)松動、脫落，在吊裝板坯過程中，由于鉗齒受力不均，引起齒座變形，造成鉗齒斷裂。通過對板坯夾鉗鉗齒及齒座結(jié)構(gòu)的改造，克服了原夾鉗設(shè)計上的缺陷，提高了板坯夾鉗的工作效率，實現(xiàn)了板坯的夾取。

[1] 張子哲，馬天平.起重機(jī)夾具吊具概述[J].機(jī)械管理開發(fā)，2010，(02)：62-63.

[2] 查德根，郭守春.電動平移式板坯夾鉗的開發(fā)與研制[J].寶鋼技術(shù)，2005，(01)：77-78.

Modification of mechanical slab jaw clamp and tooth seat structure

SU Xian-feng

(Heilongjiang Institute of Mechanical Science,Harbin 150001,China)

By modifying the structure of pliers and the structure of lattice clamp,the defects of the original clamp design are overcomed,the working efficiency of blank clamp is improved,the labor intensity is reduced,and the work of clamp and production efficiency are greatly improved. The connecting structure between mechanical components should be paid attention to,and the key problem should be found with a reasonable transformation.

Machinery; Slab clamp; Tooth seat structure; Gravity closure; Reliability jaw

2016-12-28

蘇顯峰(1972-)，男，本科，工程師。

TH87

A

1674-8646(2017)06-0126-02