一種輔助手拉葫蘆作業(yè)裝置的設(shè)計(jì)研究

余建業(yè)，姬冬偉，曹宇華，張志文

（陜西有色天宏瑞科硅材料有限責(zé)任公司，陜西榆林 719200）

0 引言

手拉葫蘆因具備維護(hù)簡(jiǎn)便、機(jī)械效率高、所需空間小、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于工廠、礦山、建筑工地、碼頭、船塢、倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所用于安裝機(jī)器、起吊貨物，但其具備手動(dòng)工具工作強(qiáng)度大、工作效率低的弊端，不利于化工廠內(nèi)時(shí)間緊、任務(wù)重的檢維修作業(yè)。電動(dòng)手拉葫蘆因電機(jī)質(zhì)量較重，故在日常簡(jiǎn)單的施工和維修作業(yè)過(guò)程中應(yīng)用較少?？紤]到化工廠普遍具備氣源和氣動(dòng)扳手，提出一種便于攜帶的電動(dòng)/氣動(dòng)拉手拉葫蘆的裝置并予以設(shè)計(jì)研究。該裝置主要應(yīng)用于化工廠的檢維修作業(yè)，化工廠常備氣源和氣動(dòng)扳手，因此該裝置的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為內(nèi)六角驅(qū)動(dòng)外接氣動(dòng)扳手。

1 現(xiàn)有裝置

現(xiàn)階段化工廠常用小型起重設(shè)備為手拉葫蘆和電動(dòng)葫蘆，其中手拉葫蘆成本低廉、所需空間較小、質(zhì)量輕，便于移動(dòng)使用但工作效率較低，電動(dòng)葫蘆工作效率較高但質(zhì)量體積較大、成本較高，多在使用頻繁的區(qū)域進(jìn)行固定式安裝。手拉葫蘆與電動(dòng)葫蘆的工作結(jié)構(gòu)及作業(yè)方式如下：

1.1 手拉葫蘆

手拉葫蘆是一種使用簡(jiǎn)單、攜帶方便的手動(dòng)起重機(jī)械，也稱“環(huán)鏈葫蘆”或“倒鏈”[1]。手拉葫蘆主要適用于工廠、礦山、建筑工地、碼頭、船塢、倉(cāng)庫(kù)等場(chǎng)所，用于安裝機(jī)器、起吊貨物，尤其對(duì)于露天和無(wú)電源作業(yè)場(chǎng)合更顯示出其優(yōu)越性。在化工廠檢維修作業(yè)中，常使用吊帶或鋼絲繩將手拉葫蘆掛鉤固定在某高位鋼梁，使用吊鉤將吊環(huán)勾住，拉動(dòng)手鏈緩慢提起重物，該過(guò)程需要檢維修作業(yè)人員持續(xù)手動(dòng)拉動(dòng)手鏈，工作效率較低、工作強(qiáng)度較大。

1.2 電動(dòng)葫蘆

電動(dòng)葫蘆通常稱為電葫蘆,是一種常見的輕小型的起重設(shè)備。常見電動(dòng)葫蘆的控制方式有兩種,一是使用按鈕在地面跟隨操縱,二是在司機(jī)室內(nèi)操控或采用無(wú)線遠(yuǎn)距離控制。電動(dòng)葫蘆一般由電機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和卷筒裝置或鏈輪機(jī)構(gòu)組成。電動(dòng)葫蘆可以分為鋼絲繩電動(dòng)葫蘆和環(huán)鏈電動(dòng)葫蘆兩種。鋼絲繩電動(dòng)葫蘆又可以分為單速提升型、雙速提升型、微型電動(dòng)葫蘆、卷?yè)P(yáng)機(jī)、多功能提升機(jī)等多種類型[2]。化工廠常用電葫蘆為微型電動(dòng)葫蘆或懸臂葫蘆，往往在加料或維修車間頻繁進(jìn)行檢維修作業(yè)的固定點(diǎn)位安裝，設(shè)備拆裝位置因綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)空間安全和建造成本往往不會(huì)安裝電動(dòng)葫蘆，化工廠常用電動(dòng)葫蘆結(jié)構(gòu)組成如圖1 所示。

圖1 電動(dòng)葫蘆結(jié)構(gòu)組成

研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段暫未存在同時(shí)具備所需空間小、成本低廉、便于移動(dòng)且工作高效的小型起重機(jī)械，也尚未存在對(duì)借助外力輔助手拉葫蘆作業(yè)裝置的設(shè)計(jì)研究。

2 裝置設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)內(nèi)容

設(shè)計(jì)一種裝置，能夠幫助機(jī)電作業(yè)人員快速提升手拉葫蘆，提高現(xiàn)場(chǎng)檢維修工作效率，該裝置設(shè)計(jì)主要應(yīng)用于化工廠檢維修作業(yè)。為實(shí)現(xiàn)這一目的，設(shè)想通過(guò)借助化工廠內(nèi)普遍存在的外在驅(qū)動(dòng)力來(lái)代替人工，并通過(guò)一種便于移動(dòng)、成本低廉的簡(jiǎn)易裝置實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化。

化工廠普遍存在的外在驅(qū)動(dòng)力為電力和氣源，考慮到電機(jī)成本較高、空間占用大且存在安全隱患，故選用氣源作為裝置的驅(qū)動(dòng)能量。由于化工廠普遍存在氣動(dòng)扳手，因此無(wú)需為本裝置設(shè)計(jì)單獨(dú)的氣源驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，只需預(yù)留方驅(qū)接口，使用氣動(dòng)扳手輔助驅(qū)動(dòng)即可產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。

手拉葫蘆的手鏈條為交錯(cuò)環(huán)鏈結(jié)構(gòu)，為貼合這一結(jié)構(gòu)，在驅(qū)動(dòng)裝置鏈輪設(shè)計(jì)時(shí)參照手拉葫蘆起重鏈輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)在較好地貼合手鏈條產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的同時(shí)，也可將化工廠現(xiàn)有廢舊的手拉葫蘆起重鏈輪進(jìn)行利舊，節(jié)約裝置制造成本。此外，為防止手鏈條拖鏈，本裝置在鏈輪兩側(cè)設(shè)有導(dǎo)線滑輪，在導(dǎo)向滑輪的作用下手鏈條與起重鏈輪接觸面積超過(guò)起重鏈輪表面積的1/2，保證手鏈條與起重鏈輪的接觸面積，防止工作過(guò)程中手鏈條拖鏈。

手拉葫蘆還設(shè)有驅(qū)動(dòng)鏈輪，該設(shè)計(jì)用以擴(kuò)大手拉葫蘆助拉裝置的適用范圍，在氣源受限或電力受限的情況下依舊具備較好的使用性能，該部件作為本助拉裝置的可選部件，將根據(jù)用戶的作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)情況和驅(qū)動(dòng)需求進(jìn)行刪除或改造。

手拉葫蘆快速助拉裝置可以固定手拉葫蘆的手拉鏈條，給手拉鏈條提供拉力以提升重物，驅(qū)動(dòng)力可通過(guò)鏈輪外接電機(jī)，也可以通過(guò)內(nèi)六角接頭外接氣動(dòng)扳手。

該裝置由鏈輪、滾動(dòng)軸承組件、傳動(dòng)軸、軸承座支架、導(dǎo)向滑輪、驅(qū)動(dòng)鏈輪和外六角方驅(qū)組成（圖2）。

圖2 手動(dòng)葫蘆快速助拉裝置結(jié)構(gòu)

其中，鏈輪主要用于纏繞手拉葫蘆的鏈條，在受到驅(qū)動(dòng)力時(shí)拉動(dòng)鏈條運(yùn)動(dòng)，該鏈輪齒節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)齒節(jié)，針對(duì)于非標(biāo)或大型鏈條可配備專用鏈輪。滾動(dòng)軸承組件主要和軸承座配合起到固定和支撐的作用。導(dǎo)向滑輪在鏈輪兩側(cè)各有一個(gè)，主要對(duì)鏈條起導(dǎo)向作用，協(xié)助鏈輪拉動(dòng)鏈條。驅(qū)動(dòng)鏈輪主要用于外接電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)連接使用。六角方驅(qū)主要用于外接氣動(dòng)扳手的套筒，給裝置提供動(dòng)力。

此外，本裝置還有一個(gè)較大的優(yōu)點(diǎn)在于其制造成本低廉，裝置中鏈輪、滾動(dòng)軸承組件、傳動(dòng)軸、軸承座支架和驅(qū)動(dòng)方驅(qū)均可使用化工廠現(xiàn)有廢舊材料利廢制作。其中鏈輪可由廢舊手拉葫蘆制作，滾動(dòng)軸承組件和傳動(dòng)軸可用維修機(jī)泵替換下來(lái)的舊軸承和舊軸加工制作，軸承座支架也可由現(xiàn)場(chǎng)普遍存在的角鋼焊接制造，且制造工藝較為簡(jiǎn)單，可以由化工廠維修車間自行制造并予以使用。

2.2 使用方法

使用時(shí)，首先安裝手拉葫蘆正常操作流程懸掛手拉葫蘆，捆綁并使用手拉葫蘆吊鉤懸掛被吊重物，操作完成后執(zhí)行以下步驟：

（1）把該裝置整體放到現(xiàn)場(chǎng)較為平整的作業(yè)平臺(tái)、地面或制作的架子上，作業(yè)時(shí)人為用腳踩住軸承座支架防止裝置移動(dòng)。

（2）把手拉葫蘆的鏈條穿過(guò)兩個(gè)導(dǎo)向滑輪纏繞在鏈輪上，使鏈條與齒槽相貼合，在執(zhí)行本步驟前應(yīng)提前檢查鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)是否正常，防止出現(xiàn)機(jī)械故障。

（3）方驅(qū)處選擇合適的套筒連接氣動(dòng)扳手，通過(guò)氣動(dòng)扳手旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鏈輪旋轉(zhuǎn)進(jìn)而拉動(dòng)鏈條，操作時(shí)氣動(dòng)扳手扭矩不應(yīng)設(shè)置過(guò)高，建議使用操作力矩為400 N·m。

（4）通過(guò)力的傳遞，手拉葫蘆的手鏈條被鏈輪驅(qū)動(dòng)不斷提拉，此時(shí)被吊重物將在手拉葫蘆作用下將被緩緩提起。

（5）每6 個(gè)月對(duì)該裝置的鏈輪及軸承進(jìn)行一次維護(hù)保養(yǎng)，確保裝置在使用時(shí)處于較好的工作狀態(tài)，防止裝置軸承位置卡澀進(jìn)而帶來(lái)安全隱患。

考慮到本裝置的使用作為手拉葫蘆的輔助裝置，其正常工作依托于常規(guī)的手拉葫蘆，故裝置配合手拉葫蘆使用時(shí)依舊應(yīng)該遵循手拉葫蘆的起吊原則，堅(jiān)持“十不吊”，把好安全關(guān)。

3 裝置不足之處與優(yōu)化方向

該裝置通體選用質(zhì)量較輕的材料，在具備便于移動(dòng)和多點(diǎn)位使用優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)產(chǎn)生了穩(wěn)定性不足的弊端。此外，該裝置外接氣動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較快，存在一定的安全隱患。

在該裝置應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)檢維修實(shí)踐后，根據(jù)使用效果對(duì)其不足之處進(jìn)行優(yōu)化，采取在其底部加設(shè)快速固定裝置、加裝恒定驅(qū)動(dòng)力棘輪保護(hù)裝置等措施，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化。

4 結(jié)語(yǔ)

輔助手拉葫蘆作業(yè)裝置的設(shè)計(jì)應(yīng)用，提高了時(shí)間急、任務(wù)重的化工廠檢維修作業(yè)效率，在一定程度上提高了小空間吊裝位置手拉葫蘆吊裝重物時(shí)的工作效率，降低了一線檢維修作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，具備一定的現(xiàn)實(shí)意義。