重力夾緊式夾鉗裝置的夾緊系數

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，為可靠夾取不同質量的重物，文章引入了夾緊系數的概念，給出了求取夾緊系數的方法，分析了影響夾緊系數的因數。

關鍵詞：冶金起重機；夾鉗；夾緊系數

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

1 概述

夾鉗裝置是板坯搬運起重機、夾鉗起重機、脫錠起重機等冶金起重機的重要取物裝置，它直接關系著起重機工作的可靠性和生產率的高低，也影響到起重機自身質量和廠房投資。按照夾取板坯和鋼錠時夾緊力生產的方式，夾鉗裝置可分為動力夾緊式和重力夾緊式兩種。

動力夾緊式的夾鉗裝置，具有驅動夾鉗開閉的動力裝置，并由此產生必要的夾緊力。驅動裝置可以是電動卷揚機械式的，也可以是電力驅動液壓式的。

動力夾緊式夾鉗裝置的優點是：

（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，司機操作比較方便。

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

（4）有較高的生產率。

這種夾鉗裝置的缺點是：

（1）夾鉗裝置結構復雜，造價較高。

（2）夾鉗裝置的外形尺寸及自重較大，起重機的自重因而增大。

（3）需設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量和被夾持鋼坯或鋼錠的質量產生夾緊力的。其結構型式見圖1。

重力式夾鉗裝置的優點：

（1）結構簡單、制造方便、價格較便宜。

（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構。

（4）對無動力驅動的開閉機構的夾鉗，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），要求起重機軌面高，增加了廠房的高度。

（2）要求司機有較熟練的操作技術。

由于重力式夾緊式夾鉗裝置有較大的優點，因此在板坯搬運起重機、夾鉗起重機及脫錠起重機中有廣泛的應用。

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

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在調整軋制不等寬的板坯時軋出的少數過渡的梯形板坯，夾鉗裝置采用中間橫梁與兩個夾鉗相鉸接的結構，允許兩套夾鉗在不同鉗口開度時，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

衡量重力夾緊式夾鉗裝置的優劣，主要考慮以下幾個方面：

（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重要的。

（3）夾鉗裝置自身質量的大小，直接影響起重機的質量。

（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有效高度的損失，直接關系到廠房的建筑高度和基建費用的大小。

夾鉗裝置的可靠性通常用夾緊系數K值的大小來衡量。夾緊系數是夾鉗在夾持板坯或鋼錠時兩個鉗口水平力之和與板坯或鋼錠質量的比值，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，還會增加夾鉗裝置的外形尺寸和質量，也會增加有效高度的損失。因此，嚴格控制夾鉗裝置在鉗口開口度變化時各個開度的夾緊系數最小值的穩定性，是設計夾鉗裝置首先要考慮的問題。

夾鉗裝置的夾緊系數分為初始夾緊系數和工作夾緊系數兩種，初始夾緊系數是由鉗桿、橫梁、銷軸等部件的自重產生的，它關系到夾鉗裝置開始夾取板坯或鋼錠時工作的可靠性，也關系到夾鉗裝置在受振動時板坯、鋼錠會不會由鉗口脫落。對于夾鉗起重機，它還關系到受料輥邊上時，鋼錠會不會由鉗口滑脫。工作夾緊系數是夾鉗裝置正常工作時的夾緊系數。夾鉗裝置在夾取板坯、鋼錠時，其夾持力除外，主要是由被夾持的板坯或鋼錠的質量和脫錠力產生的，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的值可采用解析法或作圖法，解析法較為精確，但在對多個鉗口開度的夾緊系數進行計算時較為麻煩。而作圖法較為簡捷和實用，精度也完全能滿足設計的要求，故較多采用。在求取夾緊系數K值時，略去夾鉗中各鉸點的摩擦及有關零件自重對夾緊系數的影響以簡化計算作圖。

3 影響夾緊系數的因素

3.1 鉗桿中部鉸點至鉗口的尺寸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，則夾鉗的夾緊系數越大，因此在設計時應當盡量減小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，鉗桿轉動角度將變大，這將增加夾鉗在閉合過程中無效高度的尺寸。

3.2 鉗桿中部鉸點的數目

鉗桿中部的鉸由單鉸變為雙鉸后，夾緊系數將有所增加，因為它減小了L3尺寸并增加了L2尺寸，兩個鉸點中心間的距離b越大，則夾鉗的夾緊系數也越大。

3.3 鉗桿中部鉸點中心至鉗桿上部鉸點中心的距離

尺寸L2越大，夾緊系數也越大，但加大了L2尺寸，在鉗桿轉角不變的情況下，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，則夾鉗的夾緊系數越大。在夾鉗結構形式不變的情況下，過小的夾角會迅速增加拉桿的應力與斷面尺寸，加大了夾鉗自重。

綜上所述，選取適當的夾緊系數，對夾鉗裝置的可靠性、經濟性有非常重要的作用。

參考文獻：

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