新型板坯重力夾鉗吊具的研究與應(yīng)用

劉玉春，吳丙恒，王榮鵬

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧 鞍山 114021）

夾鉗橋式起重機(jī)用于鋼廠、船廠、港口、堆場和倉儲等室內(nèi)或露天的固定跨間，裝卸及搬運(yùn)鋼板、板坯等物料。夾鉗吊具分為電動動力開閉方式和重力開閉方式兩種。電動動力開閉式夾鉗使用兩鉗夾住板坯完成吊運(yùn)，其缺點(diǎn)是外形尺寸大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，且只能水平或近似水平方向移動；重力開閉式吊具由于外形小，結(jié)構(gòu)簡單，移動方便靈活，廣泛用于板坯搬運(yùn)。但傳統(tǒng)重力夾鉗吊具的缺點(diǎn)是長度方向只能吊運(yùn)一種規(guī)格的鋼坯。為了實(shí)現(xiàn)吊運(yùn)不同長度規(guī)格鋼坯的功能，研制了新型板坯重力夾鉗吊具，使用效果較好。本文對此作一介紹。

1 傳統(tǒng)板坯重力夾鉗吊具

1.1 結(jié)構(gòu)分析

傳統(tǒng)板坯重力夾鉗吊具采用鉸接四連桿機(jī)構(gòu)，包括支承座、轉(zhuǎn)槽式啟閉機(jī)構(gòu)、啟閉座、啟閉鉤、啟閉銷、連臂、鉗臂、連接板、同步軸、彎臂等，示意圖見圖1。

圖1 傳統(tǒng)板坯重力夾鉗吊具示意圖Fig.1 Schematic Diagram for Traditional Hoisting Tool to Gravity Clamp for Gripping Slabs

傳統(tǒng)板坯重力夾鉗吊具啟閉鉤在夾具動作時連接或釋放夾具的上下兩部分，上部直接連在吊梁上，下部直接掛在與連接板焊合的啟閉銷上。它的動作靠轉(zhuǎn)槽式啟閉機(jī)構(gòu)推動，同步軸動態(tài)連接著左右鉗臂，使其動作近似同步。因此，啟閉銷必須同時推動或松弛啟閉鉤動作，然后啟閉鉤與同步軸接觸與脫開來實(shí)現(xiàn)夾鉗吊具的夾持與松開，實(shí)現(xiàn)吊運(yùn)鋼坯的功能。由于同步軸是與鉗臂剛性連接，因此有兩對以上鉗臂，此種結(jié)構(gòu)不能實(shí)現(xiàn)單一鉗臂獨(dú)自工作。

1.2 能力分析

傳統(tǒng)板坯重力夾鉗吊具上梁與起重機(jī)吊鉤連接，起升機(jī)構(gòu)吊起夾鉗吊具，啟閉鉤呈吊掛狀態(tài)。此時夾鉗吊具為打開狀態(tài)，夾鉗吊具至板坯正上方，起升機(jī)構(gòu)下降吊鉤使夾鉗吊具底梁支板放置在板坯上。繼續(xù)下降吊鉤，吊具上啟閉鉤依靠重心偏移至旁側(cè)，提起夾鉗。此時夾鉗吊具掛鉤從吊掛點(diǎn)脫離，啟閉機(jī)構(gòu)為脫開狀態(tài)。繼續(xù)提升吊鉤，夾鉗夾緊板坯，提升吊鉤吊起板坯吊運(yùn)到指定位置，下降吊鉤，板坯下落到指定位置。板坯繼續(xù)下落至底部，啟閉機(jī)構(gòu)的掛桿頭下滑進(jìn)入吊掛點(diǎn)位置，然后提升吊具，啟閉機(jī)構(gòu)為吊掛狀態(tài)。繼續(xù)提升，夾鉗吊具脫離板坯，完成一個工作循環(huán)。

以上分析可見，傳統(tǒng)板坯重力夾鉗裝置的結(jié)構(gòu)簡單，自重輕，但受限于機(jī)構(gòu)同步裝置剛性固定在鉗臂上，鉗臂必須同時張開和閉合。不能實(shí)現(xiàn)一對鉗臂正常工作張開閉合，而另一對鉗臂只是鉗口張開處于停止作業(yè)狀態(tài)。因此，傳統(tǒng)板坯重力夾鉗吊具只能吊運(yùn)一種規(guī)格的板坯，吊運(yùn)不同規(guī)格的鋼坯只能選擇電動夾鉗。

2 新型板坯重力夾鉗吊具

2.1 結(jié)構(gòu)分析

新型板坯重力夾鉗吊具具有四對鉗爪，依然采用四連桿機(jī)構(gòu)，包括連臂、鉗臂、連接板、吊梁、啟閉裝置、吊軸、防脫軸等，示意圖見圖2。啟閉裝置工作示意圖見圖3。其中，圖3（a）為啟閉器芯軸與支撐座連接，吊具橫梁與鉗臂整體連接在一起，鉗體處于張開狀態(tài)；圖3（b）為啟閉器芯軸底部與支撐座接觸,芯軸旋轉(zhuǎn)90°；圖3（c）為啟閉器芯軸與支撐座脫離,吊具橫梁與鉗臂整體脫開,鉗體處于閉合狀態(tài)。

圖2 新型板坯重力夾鉗吊具示意圖Fig.2 Schematic Diagram for New Hoisting Tool to Gravity Clamp for Gripping Slabs

圖3 新型板坯重力夾鉗吊具啟閉裝置工作示意圖Fig.3 Operating Diagram for Start-stop Device for New Hoisting Tool to Gravity Clamp for Gripping Slabs

新型四對鉗爪板坯重力吊具中，除了中間兩對鉗臂由一個開閉裝置控制，其它兩對鉗臂都有單獨(dú)的開閉裝置。在開閉裝置控制鉗臂張合工作時，首先需要把開閉裝置中的鎖銷抽出，這樣鉗臂即可開始工作；如果不需要鉗臂參與工作，只要保持對應(yīng)鎖銷鎖緊即可。因此，吊運(yùn)超長板坯可以用四對鉗臂，中長板坯可以用三對鉗臂，短坯可以用兩對鉗臂，特殊情況下也可用一對鉗臂工作。

2.2 能力分析

新型板坯重力夾鉗吊具功能的實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵在于鋼坯的平整度，鋼坯的平整度超出啟閉機(jī)構(gòu)中啟閉銷頭在啟閉座內(nèi)旋轉(zhuǎn)90°的范圍時，控制四對鉗爪的啟閉機(jī)構(gòu)將無法同步運(yùn)行，夾具也將無法工作。對此，在啟閉座下增加了調(diào)整彈簧，解決了鋼坯平整度造成的吊具無法正常工作問題。

上述分析可見，新型板坯重力夾鉗吊具彌補(bǔ)了傳統(tǒng)夾鉗的缺點(diǎn)，使其既可以吊運(yùn)較短的板坯，也可吊運(yùn)較長的板坯，性能可靠，故障率低，符合綠色環(huán)保理念。

3 新型板坯重力夾鉗吊具的應(yīng)用

3.1 應(yīng)用條件

板坯重力夾鉗吊具工作時，靠鉗臂夾緊板坯，鉗牙對板坯產(chǎn)生向下的摩擦力而吊起板坯。吊裝長板坯時（長度大于11 m），必須使夾具處于開口狀態(tài)，即吊起夾具時左右兩鉗牙保持稍大于板坯的距離不變，兩鉗臂不產(chǎn)生夾緊動作，并且取出兩側(cè)啟閉座上的鎖銷，四個鉗體均參與工作。新型板坯重力夾鉗吊具作業(yè)圖見圖4。

圖4 新型板坯重力夾鉗吊具作業(yè)圖Fig.4 Flow Chart for New Hoisting Tool to Gravity Clamp for Gripping Slabs

3.2 操作步驟

（1）運(yùn)行天車，使夾具處于被吊板坯的正上方，對正板坯放下夾具。夾具下落過程中，連接板接觸板坯時，啟閉銷鎖頭完成90°旋轉(zhuǎn)。再次提起夾具時啟閉機(jī)構(gòu)動作而啟閉銷頭脫離啟閉座槽，鉗臂夾緊并吊起板坯。

（2）將板坯吊運(yùn)到指定位置正上方后放下夾具，夾具下降過程中，板坯接觸地面（或車、船等）后啟閉機(jī)構(gòu)的啟閉銷插入啟閉座內(nèi)，即鎖頭開始在鎖槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)。夾具繼續(xù)下落到最低位置，以便鎖頭完成90°旋轉(zhuǎn)。再次提起夾具時，啟閉銷頭掛住啟閉座槽，鉗臂不再夾緊，夾具處于開口狀態(tài)。

（3）運(yùn)行天車，使夾具處于被吊板坯的正上方，進(jìn)行下一次吊裝。

（4） 夾持吊運(yùn) 10～16 m 的長板坯時1～4鉗爪同時使用；夾持吊運(yùn)7～10 m的中長板坯時1～3鉗爪同時使用；夾持吊運(yùn)4～7 m的短坯時2和3鉗爪同時使用。吊裝4～10 m板坯時，需要把兩側(cè)的鉗體啟閉座上的鎖銷插入啟閉座內(nèi)，使啟閉銷不能旋轉(zhuǎn)，保持兩側(cè)鉗體一直處于開口狀態(tài)。其它操作與夾持長板坯的順序一樣。

3.3 注意事項

四組鉗體的啟閉銷頭應(yīng)同時掛住啟閉座槽內(nèi)。如果沒有掛住，需要調(diào)整銷頭90°就可以正常使用。正常使用時，吊梁每次都必須放到最低，才不會影響設(shè)備功能及損壞設(shè)備。這樣可以保證啟閉機(jī)構(gòu)的啟閉銷頭與啟閉座上蓋板充分接觸，來保證啟閉銷頭旋轉(zhuǎn)90°，完成啟閉銷與啟閉座槽的掛合與脫開。

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠使用新型四對鉗爪板坯重力夾鉗吊具后，實(shí)現(xiàn)了各種長度規(guī)格板坯的夾持吊運(yùn)。而且該吊具價格便宜，易損件及配套件更換方便，維護(hù)成本低，有較強(qiáng)的實(shí)用性。在線使用平穩(wěn)可靠，完全適用于高溫狀態(tài)下對鋼坯的吊運(yùn)，為生產(chǎn)提供了便利。

未來需要研究自動抽拉鎖銷鎖住芯軸及解鎖功能，使該吊具具有動力夾鉗的功能，滿足綠色制造的要求。

4 結(jié)論

（1）分析傳統(tǒng)板坯重力夾鉗吊具的結(jié)構(gòu)及工作能力后，研制了一種新型四對鉗爪板坯重力夾鉗吊具，該吊具除了中間一個開閉器控制兩對鉗臂開合以外，兩側(cè)的鉗臂均可單獨(dú)控制。可以根據(jù)規(guī)格，實(shí)現(xiàn)各種長度板坯的夾持吊運(yùn)。

（2）該新型四對鉗爪板坯重力夾鉗吊具結(jié)構(gòu)相對簡單，而且價格便宜，易損件及配套件更換方便，維護(hù)成本低，有較強(qiáng)的實(shí)用性。在線使用平穩(wěn)可靠，完全適用于高溫狀態(tài)下對鋼坯的吊運(yùn)，為生產(chǎn)提供了便利。

（3）未來需要研究自動抽拉鎖銷對芯軸鎖住及解鎖功能，使該吊具具有動力夾鉗的功能，滿足綠色制造的要求。