墜落和沖擊試驗用安全快速脫開裝置

劉大衛，孔英姿

（錦州市特種設備監督檢驗所，遼寧 錦州 121000）

目前在墜落試驗和沖擊試驗中常用的脫開方式有兩種：一是通電控制電磁鐵吸附鐵制重物脫開方式，它受外界停電影響，容易發生停電墜落事故；二是采用液壓缸控制的快速脫開裝置，它需要有固定泵站，連接的高壓油管需要在起升范圍內來回移動，釋放脫開時還伴隨振動，油管容易在接頭處產生泄露，也存在隱患。

本文研究的是一種機械式快速脫開裝置，使用時用手動或電動控制，通過驅動輪、傳動軸、齒輪操縱絲杠打開或鎖緊夾鉗，通過施加力將夾板釋放，模擬垂直墜落，不受外界停電影響，克服了斷電墜落和液壓泄露等問題。

1 結構組成

如圖1～圖3所示，本脫開裝置有一個機架，在機架頂部設有吊環，在機架上通過軸承及壓蓋和安裝有上、下布置的傳動軸、正反扣絲杠和絲母，在傳動軸和絲杠兩端分別安裝相互嚙合的小齒輪和大齒輪，在傳動軸的中間安裝驅動輪，在機架下部通過支撐軸安裝有左、右布置的夾鉗，支撐軸位于夾鉗的底部，夾鉗上部中心在各自支撐軸的內側，夾鉗上部對應絲杠位置設有長條形穿孔，絲杠經由長條孔穿過，絲母位于長條形穿孔中部，且絲杠與絲母在長條形穿孔的上下方向有微調空間，在絲杠上設置定位器，在夾鉗的鉗口上卡裝夾板，夾板頂部為方頭并卡在夾鉗的鉗口上。

2 工作原理

圖1 脫開裝置結構示意圖

圖2 脫開裝置的A-A剖視圖

圖3 脫開裝置的軸側圖

絲杠左右兩側螺紋分別為正扣和反扣，當絲杠旋轉時，兩夾鉗以各自底部的支撐軸為軸心，在絲母作用下，使兩側夾鉗反相運動，通過絲杠不同方向旋轉，兩夾鉗可實現打開或關閉，夾鉗的打開關閉幅度由定位器限定。當絲杠螺紋升角λ≤4°30′，根據絲杠螺紋自鎖條件，可實現自鎖，保證起吊重物鎖緊時不會被自重將夾鉗撐開，造成意外滑脫事故，保證自鎖安全可靠，夾鉗和夾板需要用淬火的高強度鋼。

設計兩個支撐軸位置，保證夾鉗夾住夾板時，夾鉗上部中心在各自支撐軸的內側一定距離，關閉時重物重力起關緊作用，夾鉗關閉時，夾鉗卡在夾板方頭的下沿，重物越重，夾緊力就越大，加之絲杠螺紋自鎖，不會產生自動開鎖現象，安全性好。夾板在左右方向已經被夾鉗夾住，在前后方向通過設在夾鉗上的限位擋板將夾板限位固定。

如圖4所示，絲母位于長條形穿孔的中部，絲杠從中間穿過，設計時夾鉗中的穿孔與絲杠與絲母上下方向留有一定的空余空間，夾鉗以支撐軸為中心旋轉時，避免絲杠及絲母與夾鉗產生卡頓，絲母和夾鉗在水平方向上沒有相對位移，絲杠旋轉時，絲母的左右水平移動使夾鉗開啟和關閉。

圖4 脫開裝置的傳動原理圖

定位器隨絲杠轉動水平移動，但在箱體上有一方殼為其限定水平移動空間，達到極限位置時，定位器不能再往前移動，絲杠轉動不了，此時整個機構被卡住，達到限位作用。

如圖5所示，在驅動輪上纏繞鋼絲繩，實現手動控制，驅動輪為鏈輪，鏈輪上裝有鏈條，用來實現電動控制，驅動輪也可以采用皮帶輪。

圖5 驅動輪或鏈輪結構示意圖

3 試 驗

試驗時采用了施工升降機吊籠做試驗載荷進行墜落試驗，將吊環和夾板分別連接提升吊籠和鋼絲繩中間，吊籠總質量2.5t，起升高度10m，進行1.5～2.5t不同載荷的快速脫開墜落試驗，測試鎖緊脫開可靠性及不同情況的打開力。經過近一年的上百次試驗，無任何鎖緊打開故障，操作簡單，安全可靠。

本脫開裝置申報了國家實用新型專利，具有成本低、安全可靠特點，可廣泛應用于實驗室垂直升降墜落試驗，生產企業出廠前墜落試驗，礦山井下升降設備安裝前和平時定期現場墜落試驗，以及有些試件需要做重物垂直沖擊的試驗。