管樁起重機(jī)自動(dòng)夾具的設(shè)計(jì)

董富祥

摘 要：近年來，國(guó)內(nèi)勞動(dòng)力成本不斷加大，如何減少勞動(dòng)力配置員額，提高生產(chǎn)效率的問題擺在了管樁生產(chǎn)廠家面前。管樁生產(chǎn)線急需一機(jī)多用的起重機(jī)自動(dòng)夾具來替代傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的勞動(dòng)力。為此，一種管樁起重機(jī)自動(dòng)夾具應(yīng)運(yùn)而生。其最大的特點(diǎn)：以壓縮空氣氣缸為動(dòng)作機(jī)構(gòu)，夾具吊梁下間隔布置卡式、抱式夾具，一機(jī)多用滿足各個(gè)生產(chǎn)工藝要求，生產(chǎn)效率大幅提高，安全性也非常高。

關(guān)鍵詞：管樁起重機(jī)；壓縮空氣氣缸；卡式抱式自動(dòng)夾具

中圖分類號(hào)：TU525 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

1 管樁起重機(jī)自動(dòng)夾具的整體設(shè)計(jì)

通常生產(chǎn)的混凝土管樁為Φ300～Φ800，管樁長(zhǎng)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(shè)置有跑輪，跑輪用于離心機(jī)上滾動(dòng)離心成型。該管樁起重機(jī)自動(dòng)夾具的整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）自動(dòng)夾具總體結(jié)構(gòu)由吊梁、卡式夾具、抱式夾具組成。起重機(jī)的兩只吊鉤掛在吊梁上方的銷軸上，實(shí)現(xiàn)吊梁的上下、左右、前后移動(dòng)?？ㄊ?、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(dòng)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?；蜷_模，也可以合模后吊運(yùn)整根管模到離心機(jī)上離心。

（4）抱式夾具：抱鉗抱底模，可以搬運(yùn)底模至喂料區(qū)；鋼筋籠需要轉(zhuǎn)場(chǎng)時(shí)抱式夾具一次可以抱5根鋼筋籠，轉(zhuǎn)場(chǎng)效率很高。同時(shí)，也可以單獨(dú)抱一根鋼筋籠，用于放置在底模內(nèi)然后轉(zhuǎn)喂料工序。一個(gè)抱鉗實(shí)現(xiàn)多個(gè)生產(chǎn)工藝要求。

2 管樁起重機(jī)自動(dòng)夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）吊梁：需要考慮各卡式夾具的卡點(diǎn)受力的不均勻性，由于管模的變形甚至4個(gè)卡點(diǎn)有時(shí)候只有3個(gè)卡點(diǎn)受力的情況發(fā)生，吊梁設(shè)計(jì)必須到達(dá)足夠的剛度。同時(shí)，由于該起重機(jī)的起升速度一般達(dá)到13m/min，動(dòng)載系數(shù)比較大。

（2）卡式夾具：首先，卡鉗的受力點(diǎn)必須布置在卡鉗承載銷軸的外側(cè)，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(huì)出現(xiàn)打開或松動(dòng)的現(xiàn)象，維持卡鉗的閉合無須消耗任何動(dòng)能。其次，由于管樁生產(chǎn)的特點(diǎn)，夾具工作十分頻繁，卡鉗設(shè)計(jì)時(shí)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(diǎn)必須布置在抱鉗承載銷軸的外側(cè)，這樣的布置使得抱鉗自帶閉鎖功能。抱鉗設(shè)計(jì)時(shí)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(dòng)夾具動(dòng)作的要求。

3 卡式夾具的設(shè)計(jì)

卡式夾具結(jié)構(gòu)如圖2所示，氣缸安裝在吊梁箱體內(nèi)，氣缸伸縮頭帶動(dòng)滑動(dòng)內(nèi)架上下運(yùn)動(dòng)，銷軸分別穿著卡鉗和滑動(dòng)內(nèi)架并固定在卡鉗支架上，當(dāng)氣缸伸縮頭下降時(shí)，卡鉗卡住管模跑輪；當(dāng)氣缸伸縮頭上升時(shí)，卡鉗打開。

4 抱式夾具的設(shè)計(jì)

抱式夾具結(jié)構(gòu)如圖3所示，氣缸安裝在吊梁箱體的左右側(cè)面，抱鉗、氣缸呈現(xiàn)左右對(duì)稱布置，抱鉗和轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)一起穿在銷軸上，銷軸固定在抱鉗支架上。氣缸伸縮頭帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)推桿上下轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)抱鉗轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)氣缸伸縮頭下降時(shí)，抱鉗抱住底?；蛘咪摻罨\；當(dāng)氣缸伸縮頭上升時(shí)，抱鉗打開。

5 氣缸的選型

自動(dòng)夾具的氣缸作為機(jī)構(gòu)動(dòng)作的動(dòng)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(jī)提供壓縮空氣，一般氣壓調(diào)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(shí)，彈簧氣管自動(dòng)伸縮。

結(jié)語

該管樁起重機(jī)自動(dòng)夾具采用壓縮空氣推動(dòng)氣缸動(dòng)作，電子閥控制氣缸的伸出或收縮，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用過程中無污染；夾具閉合自鎖性能好，安全可靠；一機(jī)多用，滿足管樁生產(chǎn)線上各工藝自動(dòng)夾放管模和鋼筋籠的要求，無需地面配置工作人員，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)安全高效率。

參考文獻(xiàn)

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