多段式自由調節固定裝置的設計*

□ 劉佳穎 □ 林科嬌 □ 馮澤偉 □ 蘇 玲 □ 秦寶曄 □ 王宇慧

哈爾濱商業大學 能源與建筑工程學院 哈爾濱 150028

1 設計背景

目前,我國機械固定連接件已形成較為完整的體系,規模總量持續增長,大到華龍一號橋架托臂定位與固定裝置,小到遙測心電監護儀固定裝置。但是,很多固定裝置都非常單一,無法滿足對各種固定物的裝夾。隨著目前一些共享貨柜的出現,既要求貨柜放置時牢固穩定,又要求方便移動,減少損耗。現實情況是,有些固定裝置的成本非常高,并且不能自由調節,不利于使用。對此,筆者設計了一種多段式自由調節固定裝置,成本低廉,實用度高,小到寢室床上桌,大到大型不規則物體,都可以進行固定。

目前國內對機械固定裝置的研究不多,一部分原因是人們對機械設施除使用功能外的部件不太重視,另一部分原因是固定裝置缺乏創新,無法找到能有效提高機械使用性能的方法。針對一些中小型設備,為了實現控制成本、加快產品循環的目的,減少了固定裝置。由此,這類設備會由于滑動而產生負載不均等問題。如果采用模塊化固定裝置,那么能夠有效減少設備維修費用,降低成本。

2 裝置結構

2.1 整體結構

多段式自由調節固定裝置的整體結構如圖1所示,通過螺桿調節,可以像積木一樣從各個方向和各個位置進行自行組裝拼接,既能夠作為固定裝置和連接裝置使用,又能夠通過配件的相互轉換,具有夾具功能,真正做到用最少的配件實現多元化應用。

圖1 多段式自由調節固定裝置整體結構

固定L形桿的兩端均設置有滑動固定裝置,滑動固定裝置包括滑動L形桿及連接在滑動L形桿和固定L形桿之間的I形桿。滑動L形桿與固定L形桿的形狀相同。I形桿通過螺母與固定L形桿和滑動L形桿連接。這樣的設計型式,目的是當I形桿兩個螺母同時固定時,整個裝置處于固定狀態,可以保證固定裝置的穩定性。

在L形桿轉角處開設螺孔,作為夾具使用時,長螺桿連接專用夾具,通過轉動螺桿調節適應距離,使物體夾取更緊實。在沒有安裝長螺桿和專用夾具時,可以對方形物體進行固定,簡單方便,有效節省材料。

2.2 局部結構

固定L形桿如圖2所示。固定L形桿的轉角及兩端有螺紋孔,側壁上開有十字槽,便于與I形桿和夾具進行連接。

圖2 固定L形桿

I形桿如圖3所示。I形桿兩端有螺紋孔,側壁開有十字槽,兩端接頭處有燕尾塊及燕尾槽,便于I形桿之間的組裝,以及與L形桿的連接。I形桿與L形桿上的十字槽起到調節夾具距離的目的,可適用于各種物體的固定。

圖3 I形桿

燕尾槽如圖4所示。通過I形桿兩端接口處的燕尾槽設計,可以根據需要連接多個I形桿,便于實際應用。

圖4 燕尾槽

專用夾具如圖5所示。專用夾具底部設計為方形槽,目的是當夾持不規則的多邊形物體時,方形槽可以起到固定作用。V形槽內壁設置橡膠防滑層,目的是增大摩擦力,保證V形槽與球形物體表面緊密貼合。

圖5 專用夾具

連接裝置如圖6所示。球形塊設置在專用夾具的固定槽內,端部為圓弧形狀。當夾持球形物體時,可以根據球形物體表面的角度來調節專用夾具與連接裝置的角度,保證專用夾具與物體表面緊密貼合。

圖6 連接裝置

3 裝置特點

(1) 積木式使用。多段式自由調節固定裝置可以像搭積木那樣從各個方向、各個位置用螺栓連接,各構件連接角可以自由變化,以達到任意的連接和固定。

(2) 成本低廉。固定方形物體時,只需要使用三個L形桿和任意多個I形桿。方形物體的三個角被鎖定,整個方形物體就都會被鎖定,可以有效節省材料。

(3) 夾取牢固。連接裝置的球形塊可以根據物體形狀任意轉動,V形槽的防滑設計使物體夾取更加牢固。

(4) 大小可變。在兩個L形桿間,可以根據固定物體的大小,利用燕尾槽連接多個I形桿,使裝置加長。也可以通過條形槽中螺紋孔調節裝置長短,使用方便。

4 應用場合

(1) 建筑工程行業。多段式自動調節固定裝置可大可小,應用在建筑工程行業,可以輔助鋼筋定位,也可用于預制裝配梁承式樓梯中斜梁的固定,還可以固定地下供熱管道。采用不銹鋼材質,可減緩生銹速度。或采用強度較高的塑料材質,可以提高安全性,延長使用年限。具備夾具功能,稍加設計之后,可以裝夾工件,減輕工人的勞動強度。

(2) 日常生活。可以應用于寢室,特別是集體宿舍。

(3) 醫療行業。可以在醫療器械上發揮作用,如放射檢查防護和固定。在進行一些手術時,配合相關儀器,可以起到夾具的作用,提高精準度。

總體而言,多段式自由調節固定裝置具有實用價值,可以根據物體尺寸大小,隨意拼接,操作簡單,進而固定物體。