管樁起重機自動夾具的設計

董富祥

摘 要：近年來，國內勞動力成本不斷加大，如何減少勞動力配置員額，提高生產效率的問題擺在了管樁生產廠家面前。管樁生產線急需一機多用的起重機自動夾具來替代傳統生產工藝的勞動力。為此，一種管樁起重機自動夾具應運而生。其最大的特點：以壓縮空氣氣缸為動作機構，夾具吊梁下間隔布置卡式、抱式夾具，一機多用滿足各個生產工藝要求，生產效率大幅提高，安全性也非常高。

關鍵詞：管樁起重機；壓縮空氣氣缸；卡式抱式自動夾具

中圖分類號：TU525 文獻標志碼：A

1 管樁起重機自動夾具的整體設計

通常生產的混凝土管樁為Φ300～Φ800，管樁長度15m。管模分上蓋模和底模，上蓋模和底模是通過螺栓螺母連接在一起也可以分開，管模上每隔2m設置有跑輪，跑輪用于離心機上滾動離心成型。該管樁起重機自動夾具的整體結構如圖1所示。

（1）自動夾具總體結構由吊梁、卡式夾具、抱式夾具組成。起重機的兩只吊鉤掛在吊梁上方的銷軸上，實現吊梁的上下、左右、前后移動。卡式、抱式夾具間隔布置在吊梁下方。一般卡式夾具按2m、6m、2m的間距布置，共4只；抱式夾具距離卡式夾具1m左右布置，共4只。

（2）吊梁：是自動夾具的承載梁。吊梁承受的最大載荷為管樁重量和管模重量之和；最小載荷為鋼筋籠的重量。

（3）卡式夾具：卡鉗卡在上蓋模的跑輪上，可以卡上蓋模用于合模或開模，也可以合模后吊運整根管模到離心機上離心。

（4）抱式夾具：抱鉗抱底模，可以搬運底模至喂料區；鋼筋籠需要轉場時抱式夾具一次可以抱5根鋼筋籠，轉場效率很高。同時，也可以單獨抱一根鋼筋籠，用于放置在底模內然后轉喂料工序。一個抱鉗實現多個生產工藝要求。

2 管樁起重機自動夾具的設計要點

（1）吊梁：需要考慮各卡式夾具的卡點受力的不均勻性，由于管模的變形甚至4個卡點有時候只有3個卡點受力的情況發生，吊梁設計必須到達足夠的剛度。同時，由于該起重機的起升速度一般達到13m/min，動載系數比較大。

（2）卡式夾具：首先，卡鉗的受力點必須布置在卡鉗承載銷軸的外側，這樣的布置使得卡鉗自帶閉鎖功能，卡鉗受到重力越大卡鉗閉合力越大，卡鉗不會出現打開或松動的現象，維持卡鉗的閉合無須消耗任何動能。其次，由于管樁生產的特點，夾具工作十分頻繁，卡鉗設計時必須考慮卡鉗的磨損問題，既卡鉗的制作材料不宜太硬，又需保證卡鉗的一定磨損后仍然可以安全使用。

（3）抱式夾具：抱鉗的受力點必須布置在抱鉗承載銷軸的外側，這樣的布置使得抱鉗自帶閉鎖功能。抱鉗設計時需考慮抱鉗的通用性，既滿足抱底模的要求，又可以抱鋼筋籠。

（4）氣缸：氣缸的開閉力大小和行程須滿足自動夾具動作的要求。

3 卡式夾具的設計

卡式夾具結構如圖2所示，氣缸安裝在吊梁箱體內，氣缸伸縮頭帶動滑動內架上下運動，銷軸分別穿著卡鉗和滑動內架并固定在卡鉗支架上，當氣缸伸縮頭下降時，卡鉗卡住管模跑輪；當氣缸伸縮頭上升時，卡鉗打開。

4 抱式夾具的設計

抱式夾具結構如圖3所示，氣缸安裝在吊梁箱體的左右側面，抱鉗、氣缸呈現左右對稱布置，抱鉗和轉動推動一起穿在銷軸上，銷軸固定在抱鉗支架上。氣缸伸縮頭帶動轉動推桿上下轉動，從而帶動抱鉗轉動。當氣缸伸縮頭下降時，抱鉗抱住底模或者鋼筋籠；當氣缸伸縮頭上升時，抱鉗打開。

5 氣缸的選型

自動夾具的氣缸作為機構動作的動力，必須滿足克服卡鉗或抱鉗自重和鉗子與管模或鋼筋籠之間的摩擦力之和。氣缸由空壓機提供壓縮空氣，一般氣壓調整為0.8MPa，氣缸的伸出力F=PxA-f，式中P為氣壓，A為氣缸截面積，f為氣缸活塞摩擦力。氣缸的縮回力一般為伸出力的90%左右考慮比較適宜。氣缸的供氣管一般采用彈簧氣管，氣管直徑為φ12，吊梁上下升降時，彈簧氣管自動伸縮。

結語

該管樁起重機自動夾具采用壓縮空氣推動氣缸動作，電子閥控制氣缸的伸出或收縮，結構簡單，使用過程中無污染；夾具閉合自鎖性能好，安全可靠；一機多用，滿足管樁生產線上各工藝自動夾放管模和鋼筋籠的要求，無需地面配置工作人員，實現生產安全高效率。

參考文獻

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