核廢料鋼桶自動抓放吊運裝置設計

文/李明，鄧智勇，謝金輝，朱剛

摘要：在工程現場吊運核廢料桶時，一般有核級吊車與電葫蘆吊運兩種方式，核級吊車成本高、維護困難，電葫蘆需要人工抓取，威脅到人身安全。文中結合實際情況，基于電葫蘆吊運基礎設計了一種廢料桶自動抓取吊運裝置，裝置結構簡單可靠，依靠自身重力進行廢料桶的抓放，完成廢料桶吊運工作。

關鍵詞：核級吊車，核廢料，電葫蘆，自動抓取。

0 引言

工程現場移動核廢料桶有兩種方法，一種是遠程遙控核級吊車完成自動抓放與吊運工作，自動抓取機械手由電氣控制，驅動執行機構完成自動抓取動作，抓取機械手上裝有攝像頭．幫助工作人員判斷目標位置，精度較高。但是電氣設備結構復雜，其可靠性容易受到環境影響，在高溫高濕高沖擊環境下電氣元件容易失效，且成本較高，維護困難。另一種是電葫蘆吊運方法，在電葫蘆上安裝吊爪，由工作人員完成廢料桶的抓放工作，工作人員與廢料桶不可避免地產生近距離接觸，雖然桶壁經過特殊處理、大幅度降低了放射性水平，但近距離長時間接觸，仍然威脅到工作人員的人身安全。這種背景下，本文結合下程實際，設計了一種自動抓放吊運裝悝，在電葫蘆上安裝一個機械式夾具，該夾具利用滑塊沿軌平動原理，借鑒圓珠筆機構，利用自身重力完成廢料桶的抓取與吊運工作。

1 裝置的組成

裝置由電葫蘆和機械式夾具兩部分組成。電葫蘆安裝在天車或龍門吊上，機械式夾具直接吊裝在電葫蘆上，遙控移動夾具到廢料桶正上方，放下夾具，夾具依靠自身重力抓取廢料桶，遙控電葫蘆提起廢料桶，移動到目標地點后，放下夾具，夾具依靠自身重力釋放廢料桶，完成廢料桶的吊運工作。自動抓放夾具主要由兩部分組成，結構如圖1 所示。

其一是伸縮機構，包括配重盤和按壓伸縮桿等兩部分。配重盤放下與提起時壓縮按壓伸縮桿，使其伸長或縮短。其二是滑動抱臂部分，由連桿、工字滑槽、小車、抱臂等4 部分組成。連桿一端與配重盤連接，另一端與小車連接，當伸縮機構伸長或縮短時，連桿帶動小車在工字滑槽內向內或向外滑動。抱臂固定在小車上，隨著小車的內外滑動，抱臂抱合或張開，實現廢料桶的抓取與釋放。

2 按壓伸縮桿原理

按壓伸縮桿借鑒圓珠筆自動伸縮原理，其結構圖如圖2 所示。

按壓伸縮桿由轉動桿、齒形內導向桿、上桶體、齒形外導向塊、復位彈簧、下桶體等幾部分組成。其中轉動桿如圖3 所示，齒形內導向桿如圖4 所示。

4 個齒形外導向塊4 均勻嵌在上筒體3 上，如圖5 所示，齒形導向塊相鄰兩面形成導向滑槽。

在開始階段，按壓伸縮桿處于自鎖狀態，轉動桿上的樑形塊卡在上筒體內的齒形外導向塊內，限制了轉動桿上升，從而限制了配重盤與工字滑槽之間的距離，連桿向外張開，吊鉤通過配重盤，按壓伸縮桿提起下字滑槽和小車。

抓取廢料桶過程：電葫蘆下放夾具，在工字滑槽停留在桶蓋上方后，吊鉤繼續下放，配重盤在重力作用下，按壓伸縮桿內的彈簧壓縮，使轉動桿下移，直至上安裝板接觸按壓伸縮桿殼體，吊鉤提升，轉動桿在彈簧的作用力下，沿齒形內導向桿的齒形面運動，使轉動桿轉過一個角度，越過按壓伸縮桿齒形槽，吊鉤繼續提升，轉動桿上的桵形塊沿齒形槽外斜面滑入齒形槽間的間隙，自鎖解除，轉動桿繼續上升，此時，連桿內收，在連桿的帶動下，小車向中間移動，直至抱臂抱住廢料桶桶身。

釋放廢料桶過程：電葫蘆下放夾具和廢料桶，待廢料桶著地后，繼續下放夾具，工字滑槽壓上廢料桶桶蓋后，配重盤自重通過連桿將兩小車向外側推開，從而使抱臂松升釋放廢料桶，將配重盤下放至最低位置后，提升吊具，轉動桿上楔形塊在彈簧的作用力下，沿齒形內導向桿斜面運動、使轉動桿旋轉一個角度，繼續提升，轉動桿上的楔形塊滑入按壓伸縮桿殼體內的齒形槽，形成自鎖，吊鉤通過按斥仲縮桿提升T 宇滑槽和小車。依次往復，完成廢料桶的吊運。

3 夾具的維護與保養

夾具初次使用前需向按壓伸縮桿內注入少量潤滑油，所有鉸接處軸承處均注潤滑脂。定期檢查導軌，清除導軌內側上的雜物，保證小車運動順暢定期檢查各連接處是否有松動現象。若有松動之處，則加固。

若夾具不能正常抓取或釋放廢料桶，原因可能有：異物卡住小車；異物卡入按壓伸縮桿；復位彈簧失效等。應對措施為：檢查原因，去除異物或者更換彈簧。

4 結語

工程實踐證明，該裝置能夠準確抓放和移動廢料桶。自動抓取夾具為純機械結構， 與電氣夾具相比具有結構簡單可靠、維護方便、成本較低等優點、且安裝方便，可在傳統電葫蘆吊具上直接安裝使用，具有較大的通用性。