摘  要：针对目前电解铝企业铝锭装卸生产线中的铝锭夹具要求，设计了一种新型铝锭夹钳，本设计所要解决的技术问题是提供一种铝锭夹钳，采用反向夹钳及四连杆原理，通过起重机的外力辅助，就可实现铝锭垛的夹持，且夹持可靠稳定，动作灵活，吊运安全可靠。开闭器采用高强度耐磨的合金钢制造，使用寿命长。

关键词：铝锭垛;铝锭夹钳;反剪臂;旋转轴

中图分类号：TP241         文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）23-0100-03

Abstract： According to the requirements of aluminum ingot clamp in aluminum ingot loading and unloading production line of electrolytic aluminum enterprise， a new type of aluminum ingot clamp is designed. The technical problem to be solved in this design is to provide an aluminum ingot clamp， which adopts reverse clamp and four-link principle. With the help of the external force of the crane， the clamping of the aluminum ingot stack can be realized， and the clamping is reliable and stable， the action is flexible， and the lifting is safe and reliable. The opening and closing device is made of high strength and wear-resistant alloy steel with long service life.

Keywords： aluminum ingot stack; aluminum ingot clamp; reverse shearing arm; rotation axis

1 鋁锭装卸现状及问题

重熔用铝锭成品为11层54块规格为20±2kg的单块铝锭堆垛而成，并采用镀锌钢带，呈井字型捆扎、固定。在铝锭转运过程中，传统方式是由地面司索工人工利用吊钩吊具，钩挂住铝锭垛最上层铝锭边缘，再通过起重机起吊完成装、卸车作业。该模式存在3个问题：

一是由于仅钩挂上层铝锭，起吊过程中，铝锭打包钢带将承受剩余50块铝锭重量，且起吊动作瞬间重量将超过铝锭重量数倍，极易造成打包钢带断裂而导致铝锭垛散捆，对地面人员、设备设施存在较大的安全威胁;二是利用吊链装卸铝锭，地面至少需2名司索工配合起重机作业，劳动效率低，且由于散捆隐患的存在，地面作业人员越多风险越大;三是吊链装、卸的铝锭整齐度较低，装车后需要再调整位置，如出现散捆，需重新对铝锭进行打捆，属重复作业，作业效率较低。

针对现有技术的不足，本设计所要解决的技术问题是提供一种铝锭夹钳，采用反向夹钳及四连杆原理，通过起重机的外力辅助，就可实现铝锭垛的夹持，且夹持可靠稳定，动作灵活，吊运安全可靠。开闭器采用高强度耐磨的合金钢制造，使用寿命长。

2 解决其技术问题采用的技术方案

该夹钳包括起吊机构、自动转锁式启闭机构、夹体机构、加强筋，起吊机构下部固定有自动转锁式启闭机构，两个夹体机构分别设置在起吊机构的两端，且彼此平行，两个夹体机构均与起吊机构轴连接，两个夹体机构之间设置至少两个加强筋，且加强筋的两端分别于两个夹体机构固定连接，夹体机构两侧分别以A和B来表示。包括铰接杆A、铰接杆B、反剪臂A、反剪臂B、传动臂A、传动臂B、钳臂A、钳臂B、支板，铰接杆A的一端和铰接杆B的一端同时与起吊机构轴连接连接，铰接杆A和铰接杆B对称设置在起吊机构左右两侧，铰接杆A的另一端与反剪臂A轴连接，铰接杆B的另一端与反剪臂B轴连接，反剪臂A和反剪臂B相互交叉，反剪臂A的另一端先与支板的一端轴连接，然后再向下延伸一段后与传动臂A轴连接，钳臂A包括动力端和夹钳端，动力端向下弯折延伸为夹钳端，动力端的上部与支板轴连接，动力端的下部与传动臂A的另一端轴连接，反剪臂B的另一端先与支板的另一端轴连接，然后再向下延伸一段后与传动臂B轴连接，钳臂B包括动力端和夹钳端，动力端向下弯折延伸为夹钳端，动力端的上部与支板轴连接，动力端的下部与传动臂B的另一端轴连接，起吊机构带动铰接杆A和铰接杆B向上运动，即带动反剪臂A和反剪臂B的一端向上运动，反剪臂A的另一端带动传动臂A向内运动，传动臂A带动钳臂A向内夹合，反剪臂B的另一端带动传动臂B向内运动，传动臂B带动钳臂B向内夹合。

所述自动转锁式启闭机构包括启闭机、旋转轴和卡槽板，启闭机设置在起吊机构内，旋转轴位于起吊机构下部，启闭机与旋转轴通过销轴形成线接触，旋转销的另一端是形状为T形钩的自由端，启闭机驱动旋转销每次旋转90度，固定在支板上的卡槽板上设置有长行贯穿槽，贯穿槽与旋转销自由端的形状相匹配，自由端穿过贯穿槽后，启闭机驱动旋转销90度旋转，T形钩状的自由端与卡槽板锁合。

所述反剪臂A包括水平段、延伸段和转角段，铰接杆A与水平段的一端轴连接，水平段另一端向下钝角弯折延伸为延伸段，延伸段的末端与支板轴连接，延伸段的末端向下锐角弯折延伸为转角段，转角段的末端与传动臂轴连接;所述反剪臂B包括水平段、延伸段和转角段，铰接杆B与水平段的一端轴连接，水平段另一端向下钝角弯折延伸为延伸段，延伸段的末端与支板轴连接，延伸段的末端向下锐角弯折延伸为转角段，转角段的末端与传动臂轴连接。

还包括防滑钢垫A、防滑钢垫B、加强筋板A和加强筋板B，加强筋板A的一端与一个夹体机构的钳臂A夹钳端侧壁固定连接，且加强筋板的另一端与另一个夹体机构的钳臂A夹钳端侧壁固定连接，防滑钢垫A与加强筋板A内侧固定连接;加强筋板B的一端与一个夹体机构的钳臂A夹钳端侧壁固定连接，且加强筋板的另一端与另一个夹体机构的钳臂A夹钳端侧壁固定连接，防滑钢垫B与加强筋板B内侧固定连接。

还包括主把手和侧把手，两个主把手固定安装在支板表面，钳臂A的夹钳端与支板同一侧的一面固定安装侧把手，钳臂B的夹钳端与支板同一侧的一面固定安装侧把手。

所述起吊机构包括穿孔板、箱体，自动转锁式启闭机构设置在箱体中，箱体的上部固定有穿孔板，穿孔板上设置有两个并排的安装孔，穿孔板与夹体机构所在平面相互垂直。

3 铝锭夹钳设计原理

该铝锭夹钳，从根本上解决了铝锭垛在装卸过程中散捆的问题，有效降低了安全风险;在利用铝锭夹钳作业时，地面只需一名司索工协助天车工调整夹钳位置，降低了人力成本，也进一步降低了安全风险;因钢带断裂导致铝锭散捆的情况杜绝后，消除了重复打捆的作业需求，且由于铝锭夹钳为刚性夹取，装、卸过程中不会造成铝锭垛错位，故装车后码垛整齐划一，消除了二次调整码垛作业，有效提高了劳动效率。

具体实施方式结合本设计图，对技术方案做进一步的详细阐述。

图1所示，该夹钳包括起吊机构10、自动转锁式启闭机构20、夹体机构30、加强筋、防滑胶垫A40、防滑胶垫B、加强筋板A50、加强筋板B、主把手60和侧把手70。

参起吊机构10包括穿孔板11、箱体12，自动转锁式启闭机构20设置在箱体12中，箱体12的上部固定有穿孔板11，穿孔板11上设置有两个并排的安装孔，穿孔板11与夹体机构30所在平面相互垂直。按图2所示，自动转锁式启闭机构20包括启闭机、旋转轴21和卡槽板22，启闭机设置在起吊机构10内，旋转轴21位于起吊机构10下部，启闭机与旋转轴21一端连接，旋转轴21的另一端是形状为T形钩的自由端，启闭机驱动旋转轴21每次旋转90度，固定在支板39上的卡槽板22上设置有贯穿槽，贯穿槽与旋转销21自由端的形状相匹配，自由端穿过贯穿槽后，启闭机驱动旋转轴21呈90度旋转，旋转轴21与卡槽板22锁合。

两个夹体机构30分别设置在起吊机构10的两端，且彼此平行，两个夹体机构30均与起吊机构10轴连接，两个夹体机构30之间设置至少两个加强筋，且加强筋的两端分别于两个夹体机构30固定连接，夹体机构30包括铰接杆A31、铰接杆B32、反剪臂A33、反剪臂B34、传动臂A35、传动臂B36、钳臂A37、钳臂B38、支板39，铰接杆A31的一端和铰接杆B32的一端同时与起吊机构10轴连接连接，铰接杆A31和铰接杆B32对称设置在起吊机构10左右两侧，铰接杆A31的另一端与反剪臂A33轴连接，铰接杆B32的另一端与反剪臂B34轴连接，反剪臂A33和反剪臂B34相互交叉，反剪臂A33包括水平段、延伸段和轉角段，铰接杆A31与水平段的一端轴连接，水平段另一端向下钝角弯折延伸为延伸段，延伸段的末端与支板39轴连接，延伸段的末端向下锐角弯折延伸为转角段，转角段的末端与传动臂轴连接，钳臂A37包括动力端370和夹钳端371，动力端370向下弯折延伸为夹钳端371，动力端370的上部与支板39轴连接，动力端370的下部与传动臂A35的另一端轴连接，反剪臂B34包括水平段、延伸段和转角段，铰接杆B32与水平段的一端轴连接，水平段另一端向下钝角弯折延伸为延伸段，延伸段的末端与支板39轴连接，延伸段的末端向下锐角弯折延伸为转角段，转角段的末端与传动臂轴连接，钳臂B38包括动力端370和夹钳端371，动力端370向下弯折延伸为夹钳端371，动力端370的上部与支板39轴连接，动力端370的下部与传动臂B36的另一端轴连接。

加强筋板A50的一端与一个夹体机构30的钳臂A37夹钳端371侧壁固定连接，且加强筋板的另一端与另一个夹体机构30的钳臂A37夹钳端371侧壁固定连接，防滑钢垫A40与加强筋板A50内侧固定连接;加强筋板B的一端与一个夹体机构30的钳臂A37夹钳端371侧壁固定连接，且加强筋板的另一端与另一个夹体机构30的钳臂A37夹钳端371侧壁固定连接，防滑钢垫B与加强筋板B内侧固定连接。

两个主把手60固定安装在支板39表面，钳臂A37的夹钳端371与支板39同一侧的一面固定安装侧把手70，钳臂B38的夹钳端371与支板39同一侧的一面固定安装侧把手70。

起吊机构10带动铰接杆A31和铰接杆B32向上运动，即带动反剪臂A33和反剪臂B34的一端向上运动，反剪臂A33的另一端带动传动臂A35向内运动，传动臂A35带动钳臂A37向内夹合，反剪臂B34的另一端带动传动臂B36向内运动，传动臂B36带动钳臂B38向内夹合。

4 铝锭夹钳的实践应用及推广

该铝锭夹钳从根本上解决了铝锭垛在装卸过程中散捆的问题，有效降低了安全风险;在利用铝锭夹钳作业时，地面只需一名司索工协助天车工调整夹钳位置，降低了人力成本，也进一步降低了安全风险;因钢带断裂导致铝锭散捆的情况杜绝后，消除了重复打捆的作业需求，且由于铝锭夹钳为刚性夹取，装、卸过程中不会造成铝锭垛错位，故装车后码垛整齐划一，消除了二次调整码垛作业，有效提高了劳动效率。

该铝锭夹钳已于2017年10月份在国家电投宁夏能源铝业集团公司宁东铝业分公司投入使用至今，取得良好的经济效益和安全效益，减少了用工人数，提高转运效率，每年节约费用约15万元，至今使用未再发生铝锭坠落散捆现象。同时该铝锭夹钳推广使用于国家电投其它铝业分公司。

参考文献：

[1]乔荣来.一种新型铝锭夹钳[P].实用新型专利：201721252660.4，2017-9-27.

[2]马占义，芮执元.一种新型铝锭码垛机械手的研究设计[J].新技术新工艺，2009（8）：22.