佟繼東

(天津港第四港埠有限公司 天津300456)

1 國內(nèi)鋼板坯裝卸狀況

鋼板坯或鋼坯是鋼廠冶煉并經(jīng)初步軋制得到的便于貿(mào)易、運(yùn)輸和進(jìn)一步加工的粗鋼產(chǎn)品。國內(nèi)各大港口的鋼板坯裝卸作業(yè)目前基本采用兩種工具：一是使用鋼絲繩扣進(jìn)行鋼板坯裝卸作業(yè)，由于此類貨物本身為裸裝，且?guī)в欣饨?，作業(yè)時(shí)對(duì)鋼絲繩損耗量大，從而增加了材料成本投入。此外，鋼絲繩扣在使用過程中由于受到擠壓，造成鋼絲繩形成“硬彎”，工人在使用上很不方便，嚴(yán)重影響了鋼板坯裝卸生產(chǎn)效率。二是使用鏈條扣進(jìn)行鋼板坯裝卸作業(yè)，鏈條的使用周期相對(duì)于鋼絲繩扣較長(zhǎng)，從成本投入角度講，一次性投入之后，可以使用較長(zhǎng)的時(shí)間，從而降低材料成本的投入。但鏈條在日常使用和管理上存在不便于檢查的問題，主要體現(xiàn)在細(xì)微的裂紋上，單純依靠人工檢查是很難檢測(cè)出來的，給裝卸生產(chǎn)安全埋下較大隱患。此外，鏈條扣本身自重較鋼絲繩扣重很多，工人在領(lǐng)還、使用過程中增加了勞動(dòng)強(qiáng)度，不利于裝卸效率的提高。綜上可知，兩種工具都存在著無法避免的劣勢(shì)。

2 適用于港口作業(yè)的鋼板坯夾具設(shè)計(jì)思路

港口件雜貨的裝卸作業(yè)方式不同于鋼廠，鋼廠一般配備有龍門吊或天車，其貨物運(yùn)行路線為橫向或縱向。港口件雜貨的卸車碼垛作業(yè)中，貨物運(yùn)行是以吊車為中心，近似于圓弧型的路線。

由于吊車勾頭只能在豎直方向運(yùn)動(dòng)，不同于門機(jī)吊索可分起升和下降2個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，該鋼坯夾具只需1個(gè)吊點(diǎn)，同時(shí)要求自身具有可以啟閉的裝置[1]，以滿足作業(yè)中對(duì)貨物的夾取和開放。

根據(jù)現(xiàn)有 25t吊車實(shí)際工作載荷一般為 10t(在一定角度的情況下)，初步確定了鋼板坯夾具的自重為2t，工作負(fù)荷為8t。

3 鋼板坯夾具設(shè)計(jì)

如圖1所示，鋼坯夾鉗主要由1—吊梁、2—啟閉機(jī)構(gòu)、3—連桿、4—限位板、5—支撐板、6—鉗臂、7—鉗牙7個(gè)部分組成。

圖1 鋼板坯夾具Fig.1 Steel slab fixture

1—吊梁：吊梁與吊車之間以吊環(huán)加卸扣的方式連接，避免了裝卸鋼坯時(shí)的脫鉤現(xiàn)象，降低了夾具本身的高度，有利于卸車和碼垛作業(yè)。2—啟閉機(jī)構(gòu)：?jiǎn)㈤]機(jī)構(gòu)具有自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖功能，是實(shí)現(xiàn)鋼坯夾具自動(dòng)開閉的機(jī)構(gòu)，其動(dòng)作不需要任何外來動(dòng)力源，靠夾具自身的重力實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開閉(圖2)。3—連桿：連桿是吊梁和鉗臂的連接件。4—限位板：限位板上部加工有凹型槽，與啟閉機(jī)構(gòu)配合，以限制夾具的張開與閉合[2]。5—支撐板：是鋼坯夾具的支撐件，支板支在鋼坯的上表面以保證鋼坯夾具的啟閉機(jī)構(gòu)順利動(dòng)作。6—鉗臂：鉗臂是夾具的主要增力部件，通過它把鋼坯夾起。7—鉗牙：鉗牙是與鋼坯直接接觸的主要零件，決定著鋼坯夾具夾持鋼坯的可靠性，以槽形插接方式與鉗臂聯(lián)結(jié)。

如圖2所示：?jiǎn)㈤]機(jī)構(gòu)主要由 1—底座、2—圓筒、3—閘片、4—銷軸、5—旋齒勾頭 5個(gè)部分組成。其中底座和圓筒為一個(gè)整體；旋齒勾頭由 5-1上齒圈、5-2下齒圈、5-3勾頭 3部分組成；在圓筒上由閘片固定 2個(gè)銷軸，分別嵌在上、下齒圈的中間。上齒圈、下齒、圓筒內(nèi)表面均涂有潤滑脂，以保證啟閉機(jī)構(gòu)的各部件在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)作靈活、可靠、無任何卡阻現(xiàn)象。

圖2 啟閉機(jī)構(gòu)Fig.2 Opening and closing mechanism

結(jié)合圖3，闡釋其動(dòng)作原理如下：

銷軸的初始位置在 A處；當(dāng)旋齒勾頭整體受到向上的壓力時(shí)，下齒圈與銷軸發(fā)生擠壓，在齒形的帶動(dòng)下旋齒勾頭整體圍繞自身中心旋轉(zhuǎn) 1個(gè)角度α(α=45°)，此時(shí)銷軸的位置在B處；

當(dāng)旋齒勾頭整體受的壓力撤銷后，在重力的影響下，上齒圈與銷軸發(fā)生擠壓，在齒形的帶動(dòng)下旋齒勾頭整體圍繞自身中心又旋轉(zhuǎn) 1角度 β(β=45°)，此時(shí)銷軸的位置在C處。

因?yàn)棣?β=90°，所以啟閉機(jī)構(gòu)每當(dāng)受到一次撞擊，其勾頭便會(huì)旋轉(zhuǎn)90°。

圖3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)Fig.3 Rotating mechanism

4 鋼板坯夾具的工作原理

①將此鋼板坯夾具的“吊點(diǎn)”與吊車勾頭用鋼絲繩扣及卸扣進(jìn)行連接，吊車向上絞車，啟閉機(jī)構(gòu)處于閉合狀態(tài)，如圖4所示，即啟閉機(jī)構(gòu)中的勾頭卡在限位板的凹型槽內(nèi)，鋼坯夾具的鉗臂保持最大開口狀態(tài)。

②將鋼板坯夾具騎放在鋼坯上，即利用其自重產(chǎn)生的輕微撞擊使啟閉機(jī)構(gòu)內(nèi)的勾頭旋轉(zhuǎn) 90°，由閉合轉(zhuǎn)為開啟狀態(tài)，如圖5所示，繼而勾頭脫離限位板的凹型槽如圖6所示，此時(shí)連桿和鉗臂可以按其自由度運(yùn)動(dòng)，即夾板閉合，夾住鋼坯[3]。

圖4 限位機(jī)構(gòu)Fig.4 Position-limit mechanism

圖5 開啟狀態(tài)Fig.5 Openstate

圖6 閉合狀態(tài) Fig.6 Closestate

③將鋼坯夾運(yùn)至指定位置后，向下絞車，落貨完畢后，鋼板坯夾具受自重作用，鉗臂張開到最大狀態(tài)，同時(shí)“啟閉機(jī)構(gòu)”由于受到撞擊，轉(zhuǎn)為閉合狀態(tài)(圖4)，即啟閉機(jī)構(gòu)中的勾頭重新卡在限位板的凹型槽內(nèi)。以上為一次操作過程。

5 鋼板坯夾具的安全性操控性

①此夾具設(shè)計(jì)保證了各構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性，進(jìn)而保證了“鋼板坯夾具”整體的安全性。

②鉗牙是與鋼板坯直接接觸的主要零件，決定著鋼坯夾具夾持鋼坯的可靠性。因此，鉗牙經(jīng)過熱處理，其硬度及耐磨性能良好。鉗牙的工作端面加工有尖牙，可提高對(duì)鋼板坯的夾取力，使夾具的操控性得到了保障。

6 主要技術(shù)性能指標(biāo)

自重：1.9t；

負(fù)荷：8t；

外型尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：2200mm×1450mm×1750mm；

開口范圍：800～1200mm。

7 創(chuàng)新點(diǎn)

由于港口裝卸的特殊性，工屬具的工作動(dòng)力應(yīng)盡量避免由電控和液控提供，最好是利用自身重力的純機(jī)械式。因此，在鋼板坯夾具中設(shè)計(jì)了啟閉機(jī)構(gòu)，利用此啟閉機(jī)構(gòu)，并依靠夾具自身的重力，達(dá)到啟閉機(jī)構(gòu)自動(dòng)轉(zhuǎn)鎖功能，以實(shí)現(xiàn)鋼坯夾具自動(dòng)開閉的目的。本鋼板坯夾具的創(chuàng)新點(diǎn)是：鋼板坯陸運(yùn)裝卸作業(yè)由傳統(tǒng)的“人工兜掛”方式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皺C(jī)械夾運(yùn)”方式，在實(shí)際應(yīng)用中減少了工人的配備數(shù)量，免除了工人穿扣、掛扣、摘扣的操作環(huán)節(jié)，較好地解決了裝卸作業(yè)工人的安全問題，降低了工屬具的消耗成本，同時(shí)提高了裝卸作業(yè)效率。