夹钳起重机的夹钳装置

“４Ｌ“““　“““““Ｈ“Ｈ“““　“ｎ““　““　““＋　ｉ　｝　”　夹钳起重机的夹钳装置　太原重型机械研完所　＂　口　；　＃　＋　马保生　１ｒ　＂　［摘要］夹钳装置是夹错起重机的取物装置，夹钳起重机能否可靠地工作，主要取决于央钳的性能。　本文介绍几种常用夹钳装置的结构形式、工作原理及优缺点对比。供设计与使用夹钳超重机时参考。　夹钳装置是夹钳起重机的取物装置，它与　起重机的几个工作机构配合，可从铸锭车上拧　晰汤道，夹取钢锭，将钢锭装入均热炉，再从　均热炉取出加热后的钢锭送进运锭车或直接放　到觎道上运往初轧机。此外，夹钳起重机还可　用来拨移钢锭车或夹上清炉耙清理炉底。夹　钳起重机在完成上述工艺程序时，由于运行速　度较快，振动大，夹持的又往往是红热的钢　锭，因此夹钳装置的各个零部件除应有足够的　强度外，还应有良好的夹持性能，保证夹持的　喇锭不至从钳口脱落。　夹钳装置夹持钢锭的工作可靠性通常用夹　紧系数Ｋ表示。Ｋ为夹钳钳尖对钢锭侧面的两　个水平作用力（央紧力）之和对钢锭自重的比　值，Ｋ值越大，钢锭越不会从夹钳中脱落下　来。为了加大夹紧系数Ｋ，除应提高夹钳装　置的强度与刚性外，还应设法寻求最为合理　舶结构形式，以免过多地增大夹钳装置的几何　尺寸和自重，影响起升机构的电机功率或起升　速度。因此合理地选择及改进央钳装置的结构　形式是减小设备自霓和提高夹钳装置工作可靠　性的重要环节。　、常用夹钳装置的结构分　类及工作原理　１．螺杆夹紧式　其结构形式如图ｌ。　夹钳装置有４个起升动滑轮２，每两根钢　绳由起升卷筒经起升动滑轮成对地固定到小车　架上的平衡杠杆或平衡轮上。央钳开圃机构的　图ｉ螺杆央紧式　一　１．央钳开期机构２．起升动滑轮３．弹　簧装置４．螺杆５．回转机构６．钳销轴　７．夹钳　驱动装置设在上方，由电机通过立式减速机瓤　伞齿轮对传动垂直螺杆４，由具有内螺纹可　上下移动的套筒带动拉杆，使夹钳启闭。拉　杆向上时夹钳闭合，拉杆向下时，夹钳在自重　的作用下开启。亦可设计成使拉杆带动夹钳上　方的连杆，当拉杆向上时夹钳闭合，拉杆向下　时夹钳张开如图１的右边小图。。为了保持央　钳对钢锭的稳定夹持力，在开闭机构自　底座上　方装有弹簧装置，弹簧的压力越大，夹钳对钢　２１—　维普资讯 http://www.cqvip.com

锭的夹紧力就越大。为了防止机构过载，在立　式减速机上设有极限力矩保护装置。　在确定弹簧压力时，除应根据电机功率、　传动装置的传动比，螺杆螺纹导角、夹钳钳杆　的传动比及传动效率等因素外，还与各运动物　件运动时的惯量有关。此外，它还应根据极限　力矩保护装置的设计值及其在使用过程中的稳　定性决定。　螺杆夹紧式夹钳装置的夹钳钳杆自重对夹　紧力的影响甚小。在不同的钳口开度，钢锭的　自重对夹紧力虽有一定影响，但占的比重不　大。这种夹钳装置的夹紧力主要是由机构传动　在螺杆中产生轴向力带动夹钳钳杆产生的。　夹钳的回转机构装于夹钳装置翼架的下　方，通过啮合齿轮带动夹钳回转。为了防止机　构在刮渣时过载，机构也设有极限力矩保护装　置。　２．夹钳自重夹紧式　按照连接夹钳钳杆的销轴数量和结构，夹　钳装置可分为如图２所示的单销轴式，图３所示　的双销轴式和图４所示的双销轴轴距可调式。　单销轴夹钳装置结构较简单，但适用的有效开　度较小，双销轴的适用于较大的钳口开度，在　导槽曲线和夹钳钳杆两段长度比不变的情况　下，双销轴式的夹紧系数较大。双销轴可调式　夹钳装置适用于钢锭尺寸变动范围较大的情　况，轴距的调节可　用人工，亦可用机械　前　者费工费时，且在高温时进行调节的劳动条件　很差，后者可以无级调距，但需增加一套传动　装置，结构较复杂。在夹钳自重夹紧式夹钳装　置中，革销轴式的应用最为普遍。　，　单销轴夹钳装置有两个起升动滑轮，每根　钢绳由起升卷筒经起升动滑轮固定到小车架平　面上的拉杆上面。当中的启闭钢绳由启闭卷筒　经启闭动滑轮缠绕到起升卷筒上，它与起升钢　绳有相同的缠绕中径。　夹钳的动作原理是：当夹钳处于张开状态　时，夹钳的重量由启闭钢绳支承，而夹钳装置　的其它部分，如：导槽架、立柱、横粱等的重量垒　由起升钢绳支承。夹钳须闭合时，由启闭机构　２２一　Ｊ＾　图２　单销轴夹钳白重夹紧式夹钳装置　１．回转机构２．启闭动滑轮３．起升动　精轮４．上横粱５．下樯粱６．立桂　７．导糟架８．钳销轴９．丧钳ｌ０．滚　轮　图３　图４　（图中未示出）将启闭钢绳下放，让启闭动滑　轮下降，与动滑轮用拉杆和链条相连接的钳销　维普资讯 http://www.cqvip.com

轴随之下降，夹钳因而下降。由于夹钳钳杆上　部的滚予是沿着八字形导槽向下滚动的，夹钳　因而闭台。当钳尖接触到钢锭侧面时，虽然启　闭机构可能继续使启闭动滑轮下降，但夹钳及　钳销轴已不能继续下降，这时为了防止因钢绳　松弛而脱槽，在拉杆和钳销轴之间采用了焊接　链连接，用来保证必要的柔性环节。夹钳的开　启过程就是闭合运动的逆过程。为了防止启闭　机构在使夹钼向上运动时夹钳钳杆上部滚子与　八字形导槽顶部接触时机构出现过载，在启闭　机构设有极限力矩保护装置。　·　夹钳装置的起升运动是使起升卷筒以相同　的速度缠绕起升钢绳和启闭钢绳，起升动滑轮　与启闭动滑轮间相对位置不变，因而夹钳装置　不论处于任何高度，夹钳的钳口开度也不会变　化。当用夹钳装置央取钢锭时，先下放夹钳，　使钳夹与钢锭侧面接触，并使链条呈松弛状　态。起升机构动作时，起升动滑轮带动上横　粱、立柱及导饴架一起上升。开始时，夹钳上　部滚子与导槽之间存在相对运动，当导槽架上　升到某一高度后，夹钳开始夹紧钢锭，滚子与　导槽之间不再出现相对运动，由夹钳带着钢锭　与导槽架一起上升。在夹钳夹住钢锭、起升机　构起升钢锭前，夹钳的夹紧力主要是夹钳的白　重产生的，此时的夹紧力称为初始夹紧力。夹　钳的白重越大，初始夹紧力就越大。在夹钳自　重不变的情况下，夹紧力的大小只与夹钳的几　何尺寸、钳口开度及导向槽的曲线形状有关。　当夹钳夹住钢锭，导槽架带动夹钳和钢锭一齐　起升时，夹紧力是由夹钳和钢锭的重量共同构　成的。为了使夹钳装置工作可靠，设计常取夹　紧系数Ｋ≥１．８～２．０。起升机构与启闭机构是　完垒独立的两个机构，它们可以单独工作，亦　可同时动作。　在实际工作时，夹钳起重机所夹取的钢锭　品种和规格是多种多样的，即使是同一品种和　规格的钢锭，由于钳口与钢锭侧面的接触位置　不同，或夹钳夹取钢锭的开度不同，夹紧系数　常常是变化的。为了工作可靠，应使夹钳在任　何开度时的夹紧系数都保持足够大的值，这可　由设计特殊的导槽曲线来实现。但是这种曲线　不论在设计和制造时都是困难的，通常简单地　选用椠一等半径的曲线。　此种夹钳装置的回转机构设于小车架上，　通过蜗轮蜗杆减速机、长的方形立轴及齿轮对　使夹钳装置回转。为防止机构在回转刮渣时过　载，机构设有极限力矩保护装置　５．夹钳装置自重夹紧式　夹钳装置自重夹紧式夹钳装置的结构型式　见图５。　夹钳装置有４个起升动滑轮，每两根起升　钢绳由起升卷筒经起升动滑轮成对地固定到小　车架上的平衡滑轮上。两根启闭钢绳由启闭卷　筒经启闭动滑轮缠绕到起升卷筒上，它们与缠　绕在起升卷筒上的起升钢绳有相同的缠绕中　径。　央钳在闭台时，原来张开的夹钳装置重　图５　夹钳装置自重夹紧式夹钳装置　Ｉ．夹钳回转机构２．滑块３．启　动滑　轮４．起升动滑轮５．立柱６．拉：杆　７．连扦８．钳销轴９．夹钳　２３—　维普资讯 http://www.cqvip.com

量支承在启闭钢绳上，当启闭机构下放钢绳　耐，启闭动滑轮３及外部滑块２下降，夹钳装　置的立柱及钳销轴因而下降，起升动滑轮与钳　销轴问的距离变大，夹钳开始闭合　当夹钳尖　接触到钢锭侧面时，闭台动作停止，立柱亦不　再下降，启闭机构继续下放钢绳，夹钳装置的　重量通过钳销轴悬挂在起升钢绳上，从而产生　初始夹紧力。　夹钳的张开运动是闭合运动的通过程，当　启闭机构动作时，滑块的移动量由限位开关控　制。为了减小滑块上升时与立柱的冲击，在其　间装有弹簧缓冲器　夹钳装置起升时，起升卷筒以相同的速度　卷绕启闭钢绳和起升钢绳，因而启闭动滑轮与　起升动滑轮阀的距离不变，夹钳的开度也不　变。如果夹钳已夹住钢锭，此时因滑块已与立　柱脱离，夹钳装置及钢锭的垒部重量支承在起　升钢绳上并产生最大夹紧力。这起升机构与启　『伺机构也是独立的机构，它们可以分别动作或　ｌ同时动作。　回转机构设在立柱最上方，电机通过减速　机伞齿轮对、立柱及立柱下方的内齿轮使夹钳　回转（图５未示出）。　４．钢绳张力附加夹紧式　钢绳张力附加夹紧式央钳装置的结构型式　见图６。　在夹钳装置中有８个起升动滑轮和４个起　升定滑轮，在４根起升钢绳中，每两根镏绳由　起升卷筒经过内侧的两个动滑轮，依次绕过起　升定滑轮，外侧起升动滑轮，固定到小车架上　妁平衡滑轮上。两极启闭钢绳由启闭机构卷筒　绕过启闭动滑轮缠绕到起升巷筒上，它们与起　升钢绳有相同的绳绕中径。　夹钳须闭合时：宪钳处于张开状态的央　钳装置的重量支承在启闭钢绳上。当启闭机构　下放钢绳，启闭动滑轮及其外部的滑块下降，　夹钳装置的立柱、钳销轴及起升定滑轮随之下　嘴　。由于起升动猾轮与定滑轮间钢绳数为开闭　钢绳的两倍，起升动滑轮以启闭动滑轮一半的　速度下降。起升动滑轮与钳销轴距离变大，夹　２４一　图６　钢绳张力附加夹紧式夹钳装置　１．夹钳回转机构２．超升定滑轮３．启　闭动滑轮４．滑堍５．超升动滑轮６．　立柱７．拉杆８．连杆９．钳销轴ｌ０．　夹钳　钳开始闭合　当钳夹接触到钢锭侧面时，闭合　动怍停止，立柱不再下降，启闭机构继续下放　钢绳，夹钳装置便通过钳销轴悬挂到起升钢绳　土。　与夹钳装置自重夹紧式根比，在启闭钢绳　下放速度枢同的情况下，钢绳张力附加夹紧式　的夹钳闭合速度为夹钳装置自重夹紧式的一　半。由于在装置中增淡了起升动滑轮和定滑轮　的缠绕系统，该复滑轮组中的钢绳张力增大了　夹钳的夹紧力，使用于夹钳闭合的有效重量为　夹钳装置自重夹紧式的两倍，因而韧姑夹紧力　亦为夹钳装置自重夹紧式的两倍。　当夹钳须张开时，启闭机构向上升方向运　动，卷筒卷绕钢绳使启闭动滑轮及滑蚨上升。　当滑块碰到上部立柱时，滑块带着立柱上升，　夹钳开始张开，夹钳装置曲重量作用在启闭钢　绳上。与夹钳闭合情况相同，夹钳张开速度亦　维普资讯 http://www.cqvip.com

为夫钳装置自重夹紧式的一半。　当夹钳须起升对，启闭机构不动作，超升　卷筒以相同的速度缠绕启闭钢绳和超升钢绳，　整困难，力矩值在使用过程中会变化，因而央　紧力不稳定。（６）夹紧力除决定于构造外，还　决定于司机的操作。拉秆行程大，机构冲击力　大，要求压翁弹簧刚强，得到较大的夹紧力。　（７）回转机构装置于翼架的下方，易于受热，　不利于电机散热。　不改变启闭动滑轮与起升动滑轮间的距离，夹　钳开度不会变化。　如果夹钳已夹住钢锭，此时滑块已与立柱　脱离，央钳装置及钢键的重量全部作用在起升　钢绳上，并产生最大夹紧力，夹紧力为夹钳装　置自重夹紧式的二倍。　为了提高生产率，使启闭机构与夹钳装置　自重夹紧式的有相同的启闭速度，钢绳张力附　２．夹钳自重夹紧式　优点：（１）结构简单，便于制造及维修。　（２）回转机构及启闭机构均装于小车架上，受　热影响较小。（３）整个装置外形尺寸小，重量　轻。（４）启闭机构只起升夹钳的重量，电机容　加夹紧式的启闭钢绳缠绕速度应比夹钳装置自　重夹紧式的快一倍。　在ｌ｝｝＝起升机构与启闭机构亦为独立的机　构，可以分别动作，亦可同时动作，其回转机　构亦设在立柱的最上方，电机通过立式减速　机、伞齿轮对、立轴及立柱下方的内齿轮对啮　台使夹钳回转。为防止机构在回转刮渣时过　戴，机构亦设有极限力矩装置。　二、各种夹钳装置的优缺点　对比　１．螺杆夹紧式　优点：（１）可按需要设计夹钳的夹紧力，　夹Ｉ钳装置的初始夹紧力即该装置的最大夹紧　力　因此在将钢锭向传送辊道上放倒或当钢锭　藏部碰到其它固定设备时，钢锭不会由钳口脱　落．（２）夹取钢锭时，夹钳在闭台过程中钳口　下移量很小，便于司机对位并夹取钢锭。　缺点。（１）自重大。开闭机构直接装在夹　钳装置上，增大了夹钳装置的重量，也增大了　起升电机的容量和机构的重量。（２）外形尺寸　大。启闭机构装在夹钳装置的上方，增加了装　置的高度，启闭机构与夹钳装置一起回转，使　起升钢绳外移，从而增大了装置的横向尺寸。　（３）回转的启闭机构由电缆供电，限制了夹　钳的回转角度，并需装设限位开关　（４）结构　复杂，制造费工。采用铜质螺母的螺杆传动，效　率低，磨损严重，不便于维修。（５）极限力矩调　量小，整个机构的外形尺寸也小。　缺点　（１）初始夹紧力小，工作不太可　靠。（２）启闭机构下放夹钳时速度快，如果钳　口误落在钢锭上，夹钳对导槽架有很大的冲　击，常使导槽架下部开裂。在提升夹钳时，夹　钳上部的滚轮对导槽上部有很大冲击，常使拉　轩下部的焊接链拉断。（３）夹取钢锭时，夹钳　在闭合过程中钳口的下移量很大，不易对准钢　锭，要求司机有熟练的技术。　５．夹钳装置自重夹紧式　优点ｔ（１）初始夹紧力大，夹紧力稳定。　（２）结构简单，便于制造及维修。（３）外形尺　寸小，重量轻。（４）夹钳夹取钢锭的动作平　稳，冲击小。（５）当夹钳在均热炉内工作，起　升机构出现故障时　启闭机构能起升夹钳装置　脱离高温环境。　缺点：（１）启闭机构是按夹钳装置的重量　设计的，电机容量、机构外形尺寸和重量均较　大。（２）在夹钳闭合过程中，央钳钳口下移量　介于螺杆夹紧式和央钳自重夹紧式之间。’（３）　夹紧力是由夹钳装置自重和钢锭重量产生的，　如钢锭重量较大，由装置自重产生的夹紧力所　占比重较小，因而常适用于１６吨以下的钢锭。　４．钢绳张力附加夹紧式　优点：（１）初始夹紧力大，夹紧力稳定。　在夹钳装置自重棍同的情况下，夹紧力比夹钳　装置自重夹紧式的大一倍，适用于２０吨以上　钢锭。（２）结构简单，便于制造及维修。（３）　（下转第３５页）　２５—　维普资讯 http://www.cqvip.com

低越野性起重机，４种起重量为３０￣２００　ｔ的　桁架臂低越野性起重机。该公司也生产起重量　为３０　ｔ的桁架臂低速型低越野性起重机。　蓬勃发展。　（２）在白行式臂架起重机的总产量中，　高越野性起重机所占的比重日益增加。一般越　野性起重帆的生产，在联邦德国有所发展，但　在日本和美国发展缓慢。起重量小的低越野性　起重机，在一定程度上保持不变。　（３）不久前存在飞速发展最大起重量的　起重机状况，而现在已有所放慢。　（４）非常重要的是，在西方生产的能高　速行驶的起重机，８Ｏ　为经营长期租赁的公司　占有。　考参文献［１］～［１５］略　Ｇｒｏｖｅ公司乎均每年研制４种新型白行式　臂架起重机ｃ”　。该公司和Ｃｏｌｅｓ公司合并可以　扩大欧洲市场范围，其在英国桑德兰市工厂的　７０％产品销售到国外（其中包括北美）。该公　司另一个在米德尔克斯市的工厂所生产的起重　机投放到非洲、近东、印度、缅甸和欧洲市　场。　４．小结．　（１）西方的文献资料提供的信息白相矛　盾，它有时证明在主要的资本主义国家的白行　式臂架起重机市场的兴旺，但并不否认总的萧　条。总的说来，在西方世界的起重机供大于　廖绍贤　译自ｔｃＴＰｏⅡＴｅ肚日　ｅ　Ｈ￣ＯｐＯＺｍ－　Ｈｅ　ＭａｌＩＩＫＨＭ￣，１９８８年第８期１５￣ｉ６　页　求。然而，Ｌｉｅｂｈｅｒｒ公司的处境最佳，它正在　黄金新校　（上接第２５页）　紧力较小，工作不安垒，钢锭易从钳口中脱　落。在用夹钳夹取钢锭时，钳口有很大的移动　量，要求司机有较高的操作水平。如果操作术　当，下降的钳口未对准钢锭，对导槽槊的冲击　很大，常使导槽架下部断裂．这种结构应尽量　少用，或仅限于小吨位起重机使用。　外形小，重量轻。（４）夹取钢锭的动作平稳，　冲击小。（５）当夹钳在均热炉内工作时，如起　升机构发生故障，启闭机构能起升夹钳装置脱　离高温环境　缺点：（１）启闭机构是按夹钳装置重量设　计的，电机容量、机构外形尺寸及重量均较　大。（２）在央钳闭合过程中，夹钳夹取钢锭时　钳口下移量大。　夹钳装置白重夹紧式和钢绳张力附加夹紧　式均利用夹钳装置及钢键重量产生夹紧力，初　始夹紧力较大，工作可靠，结构简单，白重轻，　易于制造及维修｝钳口在夹钳闭合过程中下移　量不大。当夹钳在均热炉内工作时，如起升机　构发生故障，可利用启闭机构将夹钳装置提升　起来。这两种夹钳装置的优点较多，但夹钳装　置自重夹紧式的适用于１６吨以下起重机，钢键　张力附加式的可适用于２０吨以上的起重帆。过　去在为本钢、武钢设计３０吨夹钳起重机进行初　步设计时，曾推荐采用这种结构，但由于用户　三、结论　由以上的对比可知，螺杆夹紧式夹钳装置　的初始夹紧力和央紧系数可按需要进行设计，　因而工作比较可靠，但其外形尺寸和白重较　大，且结构复杂，加工及检修困难，因此不推　荐采用。　夹钳自重夹紧式的结构较简单，制造维修　对这种结构不了解，仍要求采甩央钳宦重夹紧　式结构。今后应对用户详细介绍这种夹钳装置　较方便，在国内许多冶金厂中广泛使用。但其夹　紧力是由夹钳自重和钢锭重量构成的，初始夹　的优点，加以推广。　３．６一