一種救援用抓取剪切屬具的設計

李政，安靈敏，宋振國，邱海良

（煙臺艾迪精密機械股份有限公司，山東 煙臺 264000）

在自然災害的救援過程中，現有的救援手段還是以人員徒手救援和小型的手動救援裝備為主，這種救援方式有很大的局限性，如救援效率低，通常需要幾十個小時才能完成，救援能力有限，只能清除一些體積較小重量較輕的物體。這時，工程機械救援裝備具有很大的優勢，如良好的作業性能、靈活多變的搶險功能、快速高效的救援效率，大大縮減了救援時間，保護了人民生命安全，減少了人民財產損失。但目前很多的工程機械救援裝備也存在很多問題，如功能單一、效率低下、安全性能不夠等，在營救被困人員時，被困人員和營救人員的生命安全都會受到重大威脅。當救災現場出現有較長且重量很大的鋼筋、鋼管等物體一端下方有受災人員，另一端又有重物積壓，這時，很難將鋼筋等抬起救出被困人員，因此，需要一種特殊的工裝，來應對救災現場復雜的情況，以盡快救出被困人員。

1 設計原理

本救援用抓取剪切屬具，其特殊之處在于控制部，就是通過回轉支撐與控制部連接的工作部；這個控制部包括箱體，箱體的外側安裝回轉支撐，可以采用內齒圈回轉支承，液壓馬達安裝在箱體內，液壓馬達的輸出軸穿過箱體且在輸出軸上安裝嚙合小齒輪，嚙合小齒輪與回轉支撐的齒圈配合，回轉支承的外圈固定在箱體上，控制閥塊組安裝在箱體上，液壓馬達采用進口高品質液壓馬達，可驅動回轉支撐帶動抓取剪切屬具實現 e 無限制自由旋轉，馬達驅動采用O 型連接實現剎車功能；分油器的進油端部安裝箱體內，分油器的分油端位于箱體外；控制閥塊組通過管路連接液壓馬達和分油器；人字形的主體連接端安裝在回轉支撐上，兩條伸出臂上分別安裝液壓爪和液壓剪；主體采用箱式結構；分油器的分油端設置在主體內，液壓爪和液壓剪分別通過管路與分油器的分油端連接，如圖1。

圖1 救援用抓取剪切屬具主視圖

2 本設計的應用環境及說明

本設計主要針對一些災害現場有需要截斷和搬運的含有鋼筋鋼管的碎塊問題，提供一種救援用抓取剪切屬具。目的在于解決災害救援中現有屬具存在的功能單一、效率低下、安全性能不夠等問題。

屬具的控制閥組件（如圖2）包括閥體，安裝在閥體上的O 型中位三位四通換向閥A、O 型中位三位四通換向閥B和Y 型中位三位四通換向閥，閥體將兩路油路分為六路，并且設置減壓閥，閥體分出的六路油路，其中，兩路經過O 型中位三位四通換向閥A、分油器后與液壓抓連通，用于控制抓取部分油路通斷及換向，該換向閥回到中位時，油路會立刻中斷，抓爪停止動作，提高了作業安全保障；兩路經過O型中位三位四通換向閥B、分油器后與液壓剪連通，用于控制剪切部分油路通斷及換向，最后兩路經過Y 型中位三位四通換向閥、液壓馬達控制閥后與液壓馬達連通，用于控制回轉部分油路通斷及換向，Y 型中位換向閥回到中位時，進油中斷，回油腔保持暢通，回轉馬達處于浮動狀態不承受制動載荷，有利于保護馬達不受損壞。控制閥通過換向閥安裝架安裝在箱體上，換向閥安裝架呈C 字形。此外，在箱體上安裝連接座，連接座包括連接座底板和兩個連接座側板，殼體銷軸安裝在連接座側板之間，油路快換連接板安裝在連接座底板上，油路快換連接板通過油路與控制閥塊組的閥體連接。路快換連接板是固定快速接頭、與油路轉換平臺油路對接的裝置，可以實現機、電、液快速對接，極大地縮減屬具安裝時間。

圖2 救援用抓取剪切屬具的控制油路連接示意圖

3 本設計的優點

采用這種設計，當救災現場出現較長且重量很大的鋼筋、鋼管等物體，一端下方有受災人員，另一端又有重物積壓，這時，很難將鋼筋等抬起救出被困人員，通過使用本屬具的抓取部分將壓人一端的重物抓緊，然后，使用鷹嘴剪將重物剪斷，最后，用抓取部分將剪斷的一端重物移走，成功將被困人員解救。此屬具能在進行救援被困人員的工作時,給被困人員和救援人員提供有效保護,使救援工作得到比手動更加有效的保障,還能極大地提高救援效率,對提高我國搶險救援能力和發展救援裝備有著重要意義。

設計時，將液壓油通過油路快換與抓取剪切屬具上的油路快換連接板連接，實現挖機與屬具機械和油路兩部分快速連接，其中一組油路與液壓馬達連接，實現馬達轉動帶動抓取剪切屬具旋轉，另一組油路通過閥體和兩個兩位四通電磁閥分成兩組油路，分出的兩組油路再通過分油器分別作用在抓取油缸和剪切油缸上，實現抓取活動爪和剪切顎口的張合。控制系統通過閥體與電磁閥的配合使用，實現將一組油路分成兩組油路，在不增加挖機的油路的條件下實現屬具的多功能，增加屬具的通用性，在救災現場可快速與挖機適配，增加救援時間和效率。

4 工作實施過程

一種包括控制部的救援用抓取剪切屬具工作過程如下：抓取張開過程：主泵供給的高壓油經過O 型中位控制的三位四通電磁換向閥A 進入分油器，經分油器后一部分經過油路K1使導壓開啟，一部分經過油路P1進入油缸有桿腔，推動活塞由高壓腔向低壓腔運動，低壓腔液壓油經過先導平衡閥返回油箱，完成油缸收縮動作，抓爪張開。若此過程中，主泵供給的高壓油突然中斷，導壓未被開啟，故無桿腔的液壓油不能經過平衡閥返回油箱，油缸活塞兩端油壓平衡，抓爪保持原位，避免了掉爪現象的發生。抓取閉合過程：主泵供給的高壓油經分油器后通過平衡閥（自由流部分）進入油缸無桿腔，推動活塞由高壓腔向低壓腔運動，低壓腔內的液壓油返回油箱，完成油缸伸出動作，抓爪閉合。剪切閉合：主泵供給的高壓油經過O 型中位三位四通換向閥B 進入分油器，經分油器后液壓油進入油缸無桿腔，推動活塞由高壓腔向低壓腔運動，低壓腔液壓油經過先導平衡閥返回油箱，完成油缸伸出動作，顎口閉合。剪切張開：主泵供給的高壓油經分油器后進入油缸有桿腔，推動活塞由高壓腔向低壓腔運動，低壓腔液壓油經過先導平衡閥返回油箱，完成油缸收縮動作，顎口張開。正轉過程：主泵供給的高壓油經過Y 型中位三位四通換向閥進入控制閥塊，若此時主泵供給的油壓大于溢流閥的開啟設定壓力，溢流閥被打開，卸掉過載，使系統油壓始終不超過最大設定壓，滿足壓力要求的液壓油一部分經過油路M1開啟先導，另一部分則經過平衡閥（自由流部分）進入馬達，驅動馬達旋轉，馬達內部低壓油經過回路平衡閥返回油箱，完成正轉動作，若此過程中，主泵供給的高壓油突然中斷，導壓未被開啟，回路中斷，液壓馬達將緩慢停止轉動，抓爪保持原有角度不變。反轉過程：主泵供給的高壓油經過Y 型中位三位四通換向閥進入控制閥塊，若此時主泵供給的油壓大于溢流閥的開啟設定壓力，溢流閥被打開，卸掉過載，使系統油壓始終不超過最大設定壓，滿足壓力要求的液壓油一部分經過油路M2開啟先導，另一部分則經過平衡閥（自由流部分）進入馬達，驅動馬達旋轉，馬達內部低壓油經過回路平衡閥返回油箱，完成反轉動作，若此過程中，主泵供給的高壓油突然中斷，導壓未被開啟，回路中斷，液壓馬達將緩慢停止轉動，抓爪保持原有角度不變。

5 結語

這種控制方式在保證抓取和剪切動作平穩性的同時，提高了安全保障性。該控制系統在不增加主機油路的情況下實現了救援屬具的多功能性，大大簡化了管路，操作更加方便快捷，可以與各種挖機快速連接，為救援贏得更多的時間。