核废料钢桶自动抓放吊运装置设计

文/李明，邓智勇，谢金辉，朱刚

摘要：在工程现场吊运核废料桶时，一般有核级吊车与电葫芦吊运两种方式，核级吊车成本高、维护困难，电葫芦需要人工抓取，威胁到人身安全。文中结合实际情况，基于电葫芦吊运基础设计了一种废料桶自动抓取吊运装置，装置结构简单可靠，依靠自身重力进行废料桶的抓放，完成废料桶吊运工作。

关键词：核级吊车，核废料，电葫芦，自动抓取。

0 引言

工程现场移动核废料桶有两种方法，一种是远程遥控核级吊车完成自动抓放与吊运工作，自动抓取机械手由电气控制，驱动执行机构完成自动抓取动作，抓取机械手上装有摄像头．帮助工作人员判断目标位置，精度较高。但是电气设备结构复杂，其可靠性容易受到环境影响，在高温高湿高冲击环境下电气元件容易失效，且成本较高，维护困难。另一种是电葫芦吊运方法，在电葫芦上安装吊爪，由工作人员完成废料桶的抓放工作，工作人员与废料桶不可避免地产生近距离接触，虽然桶壁经过特殊处理、大幅度降低了放射性水平，但近距离长时间接触，仍然威胁到工作人员的人身安全。这种背景下，本文结合下程实际，设计了一种自动抓放吊运装悝，在电葫芦上安装一个机械式夹具，该夹具利用滑块沿轨平动原理，借鉴圆珠笔机构，利用自身重力完成废料桶的抓取与吊运工作。

1 装置的组成

装置由电葫芦和机械式夹具两部分组成。电葫芦安装在天车或龙门吊上，机械式夹具直接吊装在电葫芦上，遥控移动夹具到废料桶正上方，放下夹具，夹具依靠自身重力抓取废料桶，遥控电葫芦提起废料桶，移动到目标地点后，放下夹具，夹具依靠自身重力释放废料桶，完成废料桶的吊运工作。自动抓放夹具主要由两部分组成，结构如图1 所示。

其一是伸缩机构，包括配重盘和按压伸缩杆等两部分。配重盘放下与提起时压缩按压伸缩杆，使其伸长或缩短。其二是滑动抱臂部分，由连杆、工字滑槽、小车、抱臂等4 部分组成。连杆一端与配重盘连接，另一端与小车连接，当伸缩机构伸长或缩短时，连杆带动小车在工字滑槽内向内或向外滑动。抱臂固定在小车上，随着小车的内外滑动，抱臂抱合或张开，实现废料桶的抓取与释放。

2 按压伸缩杆原理

按压伸缩杆借鉴圆珠笔自动伸缩原理，其结构图如图2 所示。

按压伸缩杆由转动杆、齿形内导向杆、上桶体、齿形外导向块、复位弹簧、下桶体等几部分组成。其中转动杆如图3 所示，齿形内导向杆如图4 所示。

4 个齿形外导向块4 均匀嵌在上筒体3 上，如图5 所示，齿形导向块相邻两面形成导向滑槽。

在开始阶段，按压伸缩杆处于自锁状态，转动杆上的樑形块卡在上筒体内的齿形外导向块内，限制了转动杆上升，从而限制了配重盘与工字滑槽之间的距离，连杆向外张开，吊钩通过配重盘，按压伸缩杆提起下字滑槽和小车。

抓取废料桶过程：电葫芦下放夹具，在工字滑槽停留在桶盖上方后，吊钩继续下放，配重盘在重力作用下，按压伸缩杆内的弹簧压缩，使转动杆下移，直至上安装板接触按压伸缩杆壳体，吊钩提升，转动杆在弹簧的作用力下，沿齿形内导向杆的齿形面运动，使转动杆转过一个角度，越过按压伸缩杆齿形槽，吊钩继续提升，转动杆上的桵形块沿齿形槽外斜面滑入齿形槽间的间隙，自锁解除，转动杆继续上升，此时，连杆内收，在连杆的带动下，小车向中间移动，直至抱臂抱住废料桶桶身。

释放废料桶过程：电葫芦下放夹具和废料桶，待废料桶着地后，继续下放夹具，工字滑槽压上废料桶桶盖后，配重盘自重通过连杆将两小车向外侧推开，从而使抱臂松升释放废料桶，将配重盘下放至最低位置后，提升吊具，转动杆上楔形块在弹簧的作用力下，沿齿形内导向杆斜面运动、使转动杆旋转一个角度，继续提升，转动杆上的楔形块滑入按压伸缩杆壳体内的齿形槽，形成自锁，吊钩通过按斥仲缩杆提升T 宇滑槽和小车。依次往复，完成废料桶的吊运。

3 夹具的维护与保养

夹具初次使用前需向按压伸缩杆内注入少量润滑油，所有铰接处轴承处均注润滑脂。定期检查导轨，清除导轨内侧上的杂物，保证小车运动顺畅定期检查各连接处是否有松动现象。若有松动之处，则加固。

若夹具不能正常抓取或释放废料桶，原因可能有：异物卡住小车；异物卡入按压伸缩杆；复位弹簧失效等。应对措施为：检查原因，去除异物或者更换弹簧。

4 结语

工程实践证明，该装置能够准确抓放和移动废料桶。自动抓取夹具为纯机械结构， 与电气夹具相比具有结构简单可靠、维护方便、成本较低等优点、且安装方便，可在传统电葫芦吊具上直接安装使用，具有较大的通用性。