一種基于棘輪機構的鋁合金吊鉤的研制

董志聰 陳佳健 梁俊君 許銳文 黃潤培

摘?要：現有的機械吊鉤設備多搭配棘輪機構使用，傳統棘輪機構的運動平穩性較差，同時存在跳齒、結構復雜、缺乏穩定性等問題，基于此，本文介紹了一種基于棘輪機構的鋁合金吊鉤，該吊鉤通過合理的結構設計消除了卡死機構和棘輪輪齒之間的間隙，能夠有效防止跳齒事故的發生，運動平穩性良好。

關鍵詞：鋁合金吊鉤;棘輪機構;卡死機構;安全系數

1 緒論

棘輪機構按結構形式分類可分為齒式棘輪機構和摩擦式棘輪機構，按嚙合方式分類可分為外嚙合棘輪機構和內嚙合棘輪機構，按從動件運動形式分類可分單動式棘輪機構、雙動式棘輪機構和雙向式棘輪機構[1]。

現有的機械吊鉤設備多搭配棘輪機構使用，棘輪機構是整個吊鉤最核心、最關鍵的構件。棘輪機構通常由棘輪和棘爪組成，搖桿是棘輪機構的運動輸入構件，棘輪為運動輸出構件[2]。當搖桿逆時針擺動時，鉸接在桿上的棘爪插入棘輪的齒內，使棘輪同時轉過一定角度;當搖桿順時針擺動時，棘爪在棘輪的齒上滑過，棘輪靜止不動。這樣，當搖桿作連續的往復擺動時，棘輪便得到單向的間歇轉動。

2 一種基于棘輪機構的鋁合金吊鉤

2.1 傳統裝置存在的技術問題

棘輪機構的運動平穩性較差，存在跳齒問題。現有的機械吊鉤設備多搭配棘輪機構使用，棘輪機構的穩定性對吊鉤的工作效率、安全系數有很大影響。在實際使用中，當棘輪圈位于棘輪上側時，棘輪圈在其重力的作用下沿著棘輪軸往下移動，棘輪圈的輪齒與棘輪的輪齒緊密嚙合，棘輪軸能實現沿順時針或逆時針方向轉動，其反方向無法轉動。然而，當棘輪圈位于棘輪下側時，棘輪在其重力的作用下沿著棘輪軸往下移動，棘輪圈上的輪齒和棘輪的輪齒之間存在一定的間隙，導致出現跳齒現象，即棘輪軸能沿任意方向轉動[3]。

棘輪機構結構復雜，操作不便捷：現有的棘輪機構以搖桿為動力輸入件，棘輪為動力輸出件，棘爪為制動元件，在使用時需要各個部件之間的配合，結構復雜。搖桿多通過齒輪嚙合的方式對棘輪進行動力輸入，在使用時又存在穩定性差的問題，容易出現卡齒、跳齒，增加了操作風險和難度。棘輪結構重量過大：由于現有棘輪結構需要依靠多個齒輪配合操作，這很容易導致棘輪機構的整體重量過大，尤其是對于高空作業，在使用時需要依靠多人共同操作，浪費了過多的人力。

2.2 裝置結構

下圖為本文提供的一種基于棘輪機構的鋁合金吊鉤，包括鋁合金吊鉤1、尼龍帶2、棘輪3、卡死機構4、搖柄5、支撐軸6、尼龍帶7。

在使用時用鋁合金吊鉤1鉤住上端進行固定，用尼龍帶7固定要提升的物品，拉出卡死機構4，在0至180度范圍內逆時針轉動搖柄5，實現對物品的提升;當將物品提升到指定位置后，松開卡死機構4，卡死機構4會插入支撐軸7兩端的棘輪輪齒中，卡死機構和棘輪輪齒之間不存在間隙，能夠很好的防止出現跳齒事故，運動平穩性良好。

工作人員在操作時可以同時手握棘輪機構的卡死機構4和搖柄5，能夠很容易的對物品的升降進行控制;該吊鉤采用兩個棘輪3，這使得工作人員在操作時更省力，提升了工作效率;手握式的棘輪卡死控制機構，能防止跳齒事故的發生，提升設備的整體安全系數。該吊鉤結構簡單，沒有過多的采用多齒輪的配合，僅采用棘輪機構、尼龍帶、鋁合金吊鉤作為零部件，降低了整體重量，便于攜帶。

2.3 裝置產生的技術效果

在使用時用鋁合金吊鉤鉤住上部固定端，用下端尼龍帶固定要提升的物品，拉出卡死機構，逆時針轉動搖柄，實現對物品升降的控制;當將物品提升到指定位置后，松開卡死機構，將棘輪進行穩定卡死。卡死機構和棘輪輪齒之間不存在間隙，能夠很好的防止出現跳齒事故，運動平穩性良好。

該吊鉤結構簡單，采用棘輪機構、尼龍帶、鋁合金吊鉤作為零部件，降低了整體重量，便于攜帶，尤其對于在登高作業，可折疊放進工具袋單人隨身攜帶，減輕了工作人員的工作負擔，提高了工作效率，同時降低高空傳遞大工具的作業風險。

3 結語

本文對一種基于棘輪機構的鋁合金吊鉤的工作原理和研制方法做了闡述，該吊鉤結構簡單，只采用了棘輪機構、尼龍帶、鋁合金吊鉤作為零部件，使得整體重量大大降低，而棘輪機構的卡死機構和棘輪輪齒之間不存在間隙，能夠很好的防止出現跳齒事故，運動平穩性良好，同時提升了設備的整體安全系數和工作人員的工作效率。

參考文獻：

[1]陳秋紅，謝夏玲，梁祥金，郭曉萌.棘輪棘爪式自動抓梁的設計探討[J].河南水利與南水北調，2015.08：44-45.

[2]常貴陽，郝曉峰，馬麗，綦光和，任寶鋼，徐洪濤.新型吊鉤閉鎖裝置的設計[J].起重運輸機械，2017.05：74-75.

[3]襲洪浪主編.數控加工工藝學[J].北京：科學出版社，2005，6.

基金項目：廣東電網有限責任公司職工技術創新項目（032000KK52190009）