一種新型鋁錠夾鉗的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

摘? 要：針對(duì)目前電解鋁企業(yè)鋁錠裝卸生產(chǎn)線中的鋁錠夾具要求，設(shè)計(jì)了一種新型鋁錠夾鉗，本設(shè)計(jì)所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋁錠夾鉗，采用反向夾鉗及四連桿原理，通過起重機(jī)的外力輔助，就可實(shí)現(xiàn)鋁錠垛的夾持，且夾持可靠穩(wěn)定，動(dòng)作靈活，吊運(yùn)安全可靠。開閉器采用高強(qiáng)度耐磨的合金鋼制造，使用壽命長(zhǎng)。

關(guān)鍵詞：鋁錠垛;鋁錠夾鉗;反剪臂;旋轉(zhuǎn)軸

中圖分類號(hào)：TP241? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）23-0100-03

Abstract： According to the requirements of aluminum ingot clamp in aluminum ingot loading and unloading production line of electrolytic aluminum enterprise， a new type of aluminum ingot clamp is designed. The technical problem to be solved in this design is to provide an aluminum ingot clamp， which adopts reverse clamp and four-link principle. With the help of the external force of the crane， the clamping of the aluminum ingot stack can be realized， and the clamping is reliable and stable， the action is flexible， and the lifting is safe and reliable. The opening and closing device is made of high strength and wear-resistant alloy steel with long service life.

Keywords： aluminum ingot stack; aluminum ingot clamp; reverse shearing arm; rotation axis

1 鋁錠裝卸現(xiàn)狀及問題

重熔用鋁錠成品為11層54塊規(guī)格為20±2kg的單塊鋁錠堆垛而成，并采用鍍鋅鋼帶，呈井字型捆扎、固定。在鋁錠轉(zhuǎn)運(yùn)過程中，傳統(tǒng)方式是由地面司索工人工利用吊鉤吊具，鉤掛住鋁錠垛最上層鋁錠邊緣，再通過起重機(jī)起吊完成裝、卸車作業(yè)。該模式存在3個(gè)問題：

一是由于僅鉤掛上層鋁錠，起吊過程中，鋁錠打包鋼帶將承受剩余50塊鋁錠重量，且起吊動(dòng)作瞬間重量將超過鋁錠重量數(shù)倍，極易造成打包鋼帶斷裂而導(dǎo)致鋁錠垛散捆，對(duì)地面人員、設(shè)備設(shè)施存在較大的安全威脅;二是利用吊鏈裝卸鋁錠，地面至少需2名司索工配合起重機(jī)作業(yè)，勞動(dòng)效率低，且由于散捆隱患的存在，地面作業(yè)人員越多風(fēng)險(xiǎn)越大;三是吊鏈裝、卸的鋁錠整齊度較低，裝車后需要再調(diào)整位置，如出現(xiàn)散捆，需重新對(duì)鋁錠進(jìn)行打捆，屬重復(fù)作業(yè)，作業(yè)效率較低。

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本設(shè)計(jì)所要解決的技術(shù)問題是提供一種鋁錠夾鉗，采用反向夾鉗及四連桿原理，通過起重機(jī)的外力輔助，就可實(shí)現(xiàn)鋁錠垛的夾持，且夾持可靠穩(wěn)定，動(dòng)作靈活，吊運(yùn)安全可靠。開閉器采用高強(qiáng)度耐磨的合金鋼制造，使用壽命長(zhǎng)。

2 解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案

該夾鉗包括起吊機(jī)構(gòu)、自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖式啟閉機(jī)構(gòu)、夾體機(jī)構(gòu)、加強(qiáng)筋，起吊機(jī)構(gòu)下部固定有自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖式啟閉機(jī)構(gòu)，兩個(gè)夾體機(jī)構(gòu)分別設(shè)置在起吊機(jī)構(gòu)的兩端，且彼此平行，兩個(gè)夾體機(jī)構(gòu)均與起吊機(jī)構(gòu)軸連接，兩個(gè)夾體機(jī)構(gòu)之間設(shè)置至少兩個(gè)加強(qiáng)筋，且加強(qiáng)筋的兩端分別于兩個(gè)夾體機(jī)構(gòu)固定連接，夾體機(jī)構(gòu)兩側(cè)分別以A和B來表示。包括鉸接桿A、鉸接桿B、反剪臂A、反剪臂B、傳動(dòng)臂A、傳動(dòng)臂B、鉗臂A、鉗臂B、支板，鉸接桿A的一端和鉸接桿B的一端同時(shí)與起吊機(jī)構(gòu)軸連接連接，鉸接桿A和鉸接桿B對(duì)稱設(shè)置在起吊機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)，鉸接桿A的另一端與反剪臂A軸連接，鉸接桿B的另一端與反剪臂B軸連接，反剪臂A和反剪臂B相互交叉，反剪臂A的另一端先與支板的一端軸連接，然后再向下延伸一段后與傳動(dòng)臂A軸連接，鉗臂A包括動(dòng)力端和夾鉗端，動(dòng)力端向下彎折延伸為夾鉗端，動(dòng)力端的上部與支板軸連接，動(dòng)力端的下部與傳動(dòng)臂A的另一端軸連接，反剪臂B的另一端先與支板的另一端軸連接，然后再向下延伸一段后與傳動(dòng)臂B軸連接，鉗臂B包括動(dòng)力端和夾鉗端，動(dòng)力端向下彎折延伸為夾鉗端，動(dòng)力端的上部與支板軸連接，動(dòng)力端的下部與傳動(dòng)臂B的另一端軸連接，起吊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鉸接桿A和鉸接桿B向上運(yùn)動(dòng)，即帶動(dòng)反剪臂A和反剪臂B的一端向上運(yùn)動(dòng)，反剪臂A的另一端帶動(dòng)傳動(dòng)臂A向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)臂A帶動(dòng)鉗臂A向內(nèi)夾合，反剪臂B的另一端帶動(dòng)傳動(dòng)臂B向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)臂B帶動(dòng)鉗臂B向內(nèi)夾合。

所述自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖式啟閉機(jī)構(gòu)包括啟閉機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸和卡槽板，啟閉機(jī)設(shè)置在起吊機(jī)構(gòu)內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸位于起吊機(jī)構(gòu)下部，啟閉機(jī)與旋轉(zhuǎn)軸通過銷軸形成線接觸，旋轉(zhuǎn)銷的另一端是形狀為T形鉤的自由端，啟閉機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)銷每次旋轉(zhuǎn)90度，固定在支板上的卡槽板上設(shè)置有長(zhǎng)行貫穿槽，貫穿槽與旋轉(zhuǎn)銷自由端的形狀相匹配，自由端穿過貫穿槽后，啟閉機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)銷90度旋轉(zhuǎn)，T形鉤狀的自由端與卡槽板鎖合。

所述反剪臂A包括水平段、延伸段和轉(zhuǎn)角段，鉸接桿A與水平段的一端軸連接，水平段另一端向下鈍角彎折延伸為延伸段，延伸段的末端與支板軸連接，延伸段的末端向下銳角彎折延伸為轉(zhuǎn)角段，轉(zhuǎn)角段的末端與傳動(dòng)臂軸連接;所述反剪臂B包括水平段、延伸段和轉(zhuǎn)角段，鉸接桿B與水平段的一端軸連接，水平段另一端向下鈍角彎折延伸為延伸段，延伸段的末端與支板軸連接，延伸段的末端向下銳角彎折延伸為轉(zhuǎn)角段，轉(zhuǎn)角段的末端與傳動(dòng)臂軸連接。

還包括防滑鋼墊A、防滑鋼墊B、加強(qiáng)筋板A和加強(qiáng)筋板B，加強(qiáng)筋板A的一端與一個(gè)夾體機(jī)構(gòu)的鉗臂A夾鉗端側(cè)壁固定連接，且加強(qiáng)筋板的另一端與另一個(gè)夾體機(jī)構(gòu)的鉗臂A夾鉗端側(cè)壁固定連接，防滑鋼墊A與加強(qiáng)筋板A內(nèi)側(cè)固定連接;加強(qiáng)筋板B的一端與一個(gè)夾體機(jī)構(gòu)的鉗臂A夾鉗端側(cè)壁固定連接，且加強(qiáng)筋板的另一端與另一個(gè)夾體機(jī)構(gòu)的鉗臂A夾鉗端側(cè)壁固定連接，防滑鋼墊B與加強(qiáng)筋板B內(nèi)側(cè)固定連接。

還包括主把手和側(cè)把手，兩個(gè)主把手固定安裝在支板表面，鉗臂A的夾鉗端與支板同一側(cè)的一面固定安裝側(cè)把手，鉗臂B的夾鉗端與支板同一側(cè)的一面固定安裝側(cè)把手。

所述起吊機(jī)構(gòu)包括穿孔板、箱體，自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖式啟閉機(jī)構(gòu)設(shè)置在箱體中，箱體的上部固定有穿孔板，穿孔板上設(shè)置有兩個(gè)并排的安裝孔，穿孔板與夾體機(jī)構(gòu)所在平面相互垂直。

3 鋁錠夾鉗設(shè)計(jì)原理

該鋁錠夾鉗，從根本上解決了鋁錠垛在裝卸過程中散捆的問題，有效降低了安全風(fēng)險(xiǎn);在利用鋁錠夾鉗作業(yè)時(shí)，地面只需一名司索工協(xié)助天車工調(diào)整夾鉗位置，降低了人力成本，也進(jìn)一步降低了安全風(fēng)險(xiǎn);因鋼帶斷裂導(dǎo)致鋁錠散捆的情況杜絕后，消除了重復(fù)打捆的作業(yè)需求，且由于鋁錠夾鉗為剛性?shī)A取，裝、卸過程中不會(huì)造成鋁錠垛錯(cuò)位，故裝車后碼垛整齊劃一，消除了二次調(diào)整碼垛作業(yè)，有效提高了勞動(dòng)效率。

具體實(shí)施方式結(jié)合本設(shè)計(jì)圖，對(duì)技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)闡述。

圖1所示，該夾鉗包括起吊機(jī)構(gòu)10、自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖式啟閉機(jī)構(gòu)20、夾體機(jī)構(gòu)30、加強(qiáng)筋、防滑膠墊A40、防滑膠墊B、加強(qiáng)筋板A50、加強(qiáng)筋板B、主把手60和側(cè)把手70。

參起吊機(jī)構(gòu)10包括穿孔板11、箱體12，自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖式啟閉機(jī)構(gòu)20設(shè)置在箱體12中，箱體12的上部固定有穿孔板11，穿孔板11上設(shè)置有兩個(gè)并排的安裝孔，穿孔板11與夾體機(jī)構(gòu)30所在平面相互垂直。按圖2所示，自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖式啟閉機(jī)構(gòu)20包括啟閉機(jī)、旋轉(zhuǎn)軸21和卡槽板22，啟閉機(jī)設(shè)置在起吊機(jī)構(gòu)10內(nèi)，旋轉(zhuǎn)軸21位于起吊機(jī)構(gòu)10下部，啟閉機(jī)與旋轉(zhuǎn)軸21一端連接，旋轉(zhuǎn)軸21的另一端是形狀為T形鉤的自由端，啟閉機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸21每次旋轉(zhuǎn)90度，固定在支板39上的卡槽板22上設(shè)置有貫穿槽，貫穿槽與旋轉(zhuǎn)銷21自由端的形狀相匹配，自由端穿過貫穿槽后，啟閉機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸21呈90度旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸21與卡槽板22鎖合。

兩個(gè)夾體機(jī)構(gòu)30分別設(shè)置在起吊機(jī)構(gòu)10的兩端，且彼此平行，兩個(gè)夾體機(jī)構(gòu)30均與起吊機(jī)構(gòu)10軸連接，兩個(gè)夾體機(jī)構(gòu)30之間設(shè)置至少兩個(gè)加強(qiáng)筋，且加強(qiáng)筋的兩端分別于兩個(gè)夾體機(jī)構(gòu)30固定連接，夾體機(jī)構(gòu)30包括鉸接桿A31、鉸接桿B32、反剪臂A33、反剪臂B34、傳動(dòng)臂A35、傳動(dòng)臂B36、鉗臂A37、鉗臂B38、支板39，鉸接桿A31的一端和鉸接桿B32的一端同時(shí)與起吊機(jī)構(gòu)10軸連接連接，鉸接桿A31和鉸接桿B32對(duì)稱設(shè)置在起吊機(jī)構(gòu)10左右兩側(cè)，鉸接桿A31的另一端與反剪臂A33軸連接，鉸接桿B32的另一端與反剪臂B34軸連接，反剪臂A33和反剪臂B34相互交叉，反剪臂A33包括水平段、延伸段和轉(zhuǎn)角段，鉸接桿A31與水平段的一端軸連接，水平段另一端向下鈍角彎折延伸為延伸段，延伸段的末端與支板39軸連接，延伸段的末端向下銳角彎折延伸為轉(zhuǎn)角段，轉(zhuǎn)角段的末端與傳動(dòng)臂軸連接，鉗臂A37包括動(dòng)力端370和夾鉗端371，動(dòng)力端370向下彎折延伸為夾鉗端371，動(dòng)力端370的上部與支板39軸連接，動(dòng)力端370的下部與傳動(dòng)臂A35的另一端軸連接，反剪臂B34包括水平段、延伸段和轉(zhuǎn)角段，鉸接桿B32與水平段的一端軸連接，水平段另一端向下鈍角彎折延伸為延伸段，延伸段的末端與支板39軸連接，延伸段的末端向下銳角彎折延伸為轉(zhuǎn)角段，轉(zhuǎn)角段的末端與傳動(dòng)臂軸連接，鉗臂B38包括動(dòng)力端370和夾鉗端371，動(dòng)力端370向下彎折延伸為夾鉗端371，動(dòng)力端370的上部與支板39軸連接，動(dòng)力端370的下部與傳動(dòng)臂B36的另一端軸連接。

加強(qiáng)筋板A50的一端與一個(gè)夾體機(jī)構(gòu)30的鉗臂A37夾鉗端371側(cè)壁固定連接，且加強(qiáng)筋板的另一端與另一個(gè)夾體機(jī)構(gòu)30的鉗臂A37夾鉗端371側(cè)壁固定連接，防滑鋼墊A40與加強(qiáng)筋板A50內(nèi)側(cè)固定連接;加強(qiáng)筋板B的一端與一個(gè)夾體機(jī)構(gòu)30的鉗臂A37夾鉗端371側(cè)壁固定連接，且加強(qiáng)筋板的另一端與另一個(gè)夾體機(jī)構(gòu)30的鉗臂A37夾鉗端371側(cè)壁固定連接，防滑鋼墊B與加強(qiáng)筋板B內(nèi)側(cè)固定連接。

兩個(gè)主把手60固定安裝在支板39表面，鉗臂A37的夾鉗端371與支板39同一側(cè)的一面固定安裝側(cè)把手70，鉗臂B38的夾鉗端371與支板39同一側(cè)的一面固定安裝側(cè)把手70。

起吊機(jī)構(gòu)10帶動(dòng)鉸接桿A31和鉸接桿B32向上運(yùn)動(dòng)，即帶動(dòng)反剪臂A33和反剪臂B34的一端向上運(yùn)動(dòng)，反剪臂A33的另一端帶動(dòng)傳動(dòng)臂A35向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)臂A35帶動(dòng)鉗臂A37向內(nèi)夾合，反剪臂B34的另一端帶動(dòng)傳動(dòng)臂B36向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)臂B36帶動(dòng)鉗臂B38向內(nèi)夾合。

4 鋁錠夾鉗的實(shí)踐應(yīng)用及推廣

該鋁錠夾鉗從根本上解決了鋁錠垛在裝卸過程中散捆的問題，有效降低了安全風(fēng)險(xiǎn);在利用鋁錠夾鉗作業(yè)時(shí)，地面只需一名司索工協(xié)助天車工調(diào)整夾鉗位置，降低了人力成本，也進(jìn)一步降低了安全風(fēng)險(xiǎn);因鋼帶斷裂導(dǎo)致鋁錠散捆的情況杜絕后，消除了重復(fù)打捆的作業(yè)需求，且由于鋁錠夾鉗為剛性?shī)A取，裝、卸過程中不會(huì)造成鋁錠垛錯(cuò)位，故裝車后碼垛整齊劃一，消除了二次調(diào)整碼垛作業(yè)，有效提高了勞動(dòng)效率。

該鋁錠夾鉗已于2017年10月份在國(guó)家電投寧夏能源鋁業(yè)集團(tuán)公司寧東鋁業(yè)分公司投入使用至今，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益，減少了用工人數(shù)，提高轉(zhuǎn)運(yùn)效率，每年節(jié)約費(fèi)用約15萬元，至今使用未再發(fā)生鋁錠墜落散捆現(xiàn)象。同時(shí)該鋁錠夾鉗推廣使用于國(guó)家電投其它鋁業(yè)分公司。

參考文獻(xiàn)：

[1]喬榮來.一種新型鋁錠夾鉗[P].實(shí)用新型專利：201721252660.4，2017-9-27.

[2]馬占義，芮執(zhí)元.一種新型鋁錠碼垛機(jī)械手的研究設(shè)計(jì)[J].新技術(shù)新工藝，2009（8）：22.