小型圓柱狀物件吊裝夾具的研制應用

馮永剛， 陶文勇， 趙國榮， 徐文龍

（1.浙江工業職業技術學院，浙江 紹興 312000；2.紹興銅都礦業有限公司，浙江 紹興 312000；3.浙江古越龍山紹興酒股份有限公司古越龍山酒廠，浙江 紹興 312000）

0 引言

該企業屬礦山重工業行業，所屬機械較多，如破碎機、球磨機、浮選機、過濾機、壓濾機等，特別是浮選工序中的浮選機配用電動機有Y160-6-11 kW 48臺、Y200-8-15 kW 24臺，都是臥式機立式安裝，在對電動機檢修保養時，通常采用抽出電動機轉子進行保養的方法，較整臺電動機拆下保養再安裝能提高工作效率。但問題是由于11 kW、15 kW電動機轉子較重，在拆下電動機轉子時，需要四個機電工同時作業，由二個機電工站在浮選機機架上抽取電動機轉子并傳遞給下面的二人，這樣做就給維修人員增加了勞動強度，且工作效率不高，既費人力又費時，還帶有一定的危險性，不利于企業的安全生產，因此很有必要專門設計研制一套適用于電動機主軸等圓柱狀抽心吊出的夾具才行，以便提高工效。

1 對夾具特性的分析

1）對于吊裝物件為圓柱狀的特點，現五金市場、行業常見的都為吊裝鋼板用的吊夾具，它是利用活動鍥口對扁、平物件進行夾持來完成吊裝，顯然不適合對圓柱狀物件的吊裝。

2）在平常的工作當中，對于圓柱狀物件一般采用白棕繩用“油瓶節”來進行捆綁吊裝，但此方法僅適用于尺寸較大且吊物表面粗糙的物件，對于電動機轉子軸頭小且表面光滑容易打滑就明顯不適用（電動機軸頭直徑為42～55 mm，軸伸高為 110 mm）。

圖1 簡單固定夾具示意

3）假想設計一專用套兩邊設吊耳見圖1：將電動機軸頭套入專用套內并用緊定螺栓進行擰緊。此種方法雖然可行，但存在的問題是：a.緊定螺栓擰緊后會對電動機軸頭表面造成擠壓損傷；b.吊具適用范圍單一，只能用于同一種規格軸頭的吊裝，不能對其它規格的軸頭進行吊裝，會導致吊具品種的多樣化；c.增加了吊裝時的程序，使用時必須用扳手或轉桿擰緊和松開緊定螺栓，比較費時且麻煩。

4）根據上述思路，對此設計夾具有了一個比較全面的了解，它必須要具備以下幾個條件：夾緊、松卸要方便，要有足夠的夾持力和摩擦力，要做到不損傷軸頭表面，要有足夠的安全性、可靠性。

圖2 吊夾具結構圖

2 確定設計方案

通過以上分析，將夾具設計成一桶樣形狀以適用來吊圓柱物件，并且受鋼板夾具楔角的啟發，用偏心凸輪的楔角來達到足夠夾持力，偏心輪又能適用較寬的吊物尺寸。因電動機主軸表面比較光滑，設計時采用了夾布及鑲金屬絲的行車用橡膠剎車皮，但是經過試驗后雖然解決了摩擦力，但其材料組織有一定的壓縮量以及機械強度的不足，容易碎裂，所以此材料不適合使用，后改用了尼龍材料，并在其與電動機轉子軸表面的接觸面上進行滾花處理來增加其摩擦力，尼龍材料的力學強度大于夾布橡膠剎車皮。夾具作用面采用尼龍材料能對吊物起到有效的保護作用，不會對吊物表面造成傷害，設計吊具為垂直吊運，其中活動吊耳與固定吊耳保持基本軸對稱的位置，保證吊具在吊裝時不受偏側影響，能有效地在抽取電動機的轉子時不會傷到電動機的定子。結構如圖2所示。

3 工作原理

1）支承套1內襯尼龍襯2，偏心凸輪3安裝在銷軸座7內，凸輪圓周上也襯了部分尼龍襯4工作面，當活動吊耳5松馳時，因連桿6及耳環的自重，凸輪向外轉動工作面向上，此時支承套內孔徑最大，可以達到φ57 mm，允許11 kW、15 kW的電動機轉子軸頭φ42 mm～φ55 mm輕松套入支承套圈內。

2）當起吊時，鋼絲繩8拉動活動吊耳5緩慢提升，隨之連桿6帶動偏心凸輪3向內轉動，與軸表面的楔角變小直至尼龍襯面4與軸表面接觸，此時凸輪盤給了軸表面壓力，同時對應面支承套內尼龍襯也給了軸表面一個反作用力，使電動機的轉子軸頭牢牢地被夾在支承套內，隨著起吊的繼續，夾持力的增加，摩擦力也增加，當夾持力和摩擦力大于電動機轉子的重量時，電動機轉子隨之被吊起。

3）當電動機轉子吊出放置著地，活動吊耳5不受力，作用在電動機轉子軸表面上的夾持力消失，此時只要用手輕輕將活動吊耳5向下拉，偏心凸輪3向外轉動與電動機轉子的軸表面完全脫離。至此就完成一個夾緊、起吊、松卸的工作循環。

還要說明的是活動吊耳5，與偏心凸輪3之間的連桿6長短決定了此夾具夾持力的大小，根據杠桿原理，桿長則作用在小端的作用力就大，能更輕易夾持吊物，當然還需要考慮吊物重量和支承套及尼龍襯的屈服強度。此夾具連桿不是很長，只適用于15 k W以下電動機轉子的吊裝，已做過超過吊物3～4倍重的承載試驗測試，未出現滑動溜動現象，保證其安全性與可靠性。

4 結語

此夾具已在現場投入使用，效果良好，并且在操作時只要二人就可輕松作業，再也不需要人站在機架上抽取電動機轉子，大大減輕了機電維修人員的勞動強度，提高了工作效率。但在使用中也存在著一些不足：要對使用的夾具內外保持清潔、干燥，不能沾有油脂和污物，如果有油脂會影響夾具對吊物接觸面產生的摩擦力不夠，易發生滑動；要經常對支承套內的尼龍襯和偏心凸輪的尼龍襯進行檢查，如發現尼龍襯滾花磨損則必須及時更換；吊裝時應作預先試吊，確認穩固后方可起吊；以上幾點注意事項可在使用中繼續改進以適用于更寬的吊裝范圍。另外，不能吊裝不知重量的物件，以防發生意外。此夾具制作簡單，吊裝使用方便值得在各維修行業中推廣應用。

［1］ 顏景平，韓堯筠.機械制造基礎［M］.北京：中央廣播電視大學出版社，1991.

［2］ 楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設計基礎［M］.5版.北京：高等教育出版社，2006.

［3］ 機械設計手冊編委會.機械設計手冊［M］.北京：機械工業出版社，2004.

［4］ 西安交通大學教研室.畫法幾何及工程制圖［M］.西安：陜西科學技術出版社，1982.