坠落和冲击试验用安全快速脱开装置

刘大卫，孔英姿

（锦州市特种设备监督检验所，辽宁 锦州 121000）

目前在坠落试验和冲击试验中常用的脱开方式有两种：一是通电控制电磁铁吸附铁制重物脱开方式，它受外界停电影响，容易发生停电坠落事故；二是采用液压缸控制的快速脱开装置，它需要有固定泵站，连接的高压油管需要在起升范围内来回移动，释放脱开时还伴随振动，油管容易在接头处产生泄露，也存在隐患。

本文研究的是一种机械式快速脱开装置，使用时用手动或电动控制，通过驱动轮、传动轴、齿轮操纵丝杠打开或锁紧夹钳，通过施加力将夹板释放，模拟垂直坠落，不受外界停电影响，克服了断电坠落和液压泄露等问题。

1 结构组成

如图1～图3所示，本脱开装置有一个机架，在机架顶部设有吊环，在机架上通过轴承及压盖和安装有上、下布置的传动轴、正反扣丝杠和丝母，在传动轴和丝杠两端分别安装相互啮合的小齿轮和大齿轮，在传动轴的中间安装驱动轮，在机架下部通过支撑轴安装有左、右布置的夹钳，支撑轴位于夹钳的底部，夹钳上部中心在各自支撑轴的内侧，夹钳上部对应丝杠位置设有长条形穿孔，丝杠经由长条孔穿过，丝母位于长条形穿孔中部，且丝杠与丝母在长条形穿孔的上下方向有微调空间，在丝杠上设置定位器，在夹钳的钳口上卡装夹板，夹板顶部为方头并卡在夹钳的钳口上。

2 工作原理

图1 脱开装置结构示意图

图2 脱开装置的A-A剖视图

图3 脱开装置的轴侧图

丝杠左右两侧螺纹分别为正扣和反扣，当丝杠旋转时，两夹钳以各自底部的支撑轴为轴心，在丝母作用下，使两侧夹钳反相运动，通过丝杠不同方向旋转，两夹钳可实现打开或关闭，夹钳的打开关闭幅度由定位器限定。当丝杠螺纹升角λ≤4°30′，根据丝杠螺纹自锁条件，可实现自锁，保证起吊重物锁紧时不会被自重将夹钳撑开，造成意外滑脱事故，保证自锁安全可靠，夹钳和夹板需要用淬火的高强度钢。

设计两个支撑轴位置，保证夹钳夹住夹板时，夹钳上部中心在各自支撑轴的内侧一定距离，关闭时重物重力起关紧作用，夹钳关闭时，夹钳卡在夹板方头的下沿，重物越重，夹紧力就越大，加之丝杠螺纹自锁，不会产生自动开锁现象，安全性好。夹板在左右方向已经被夹钳夹住，在前后方向通过设在夹钳上的限位挡板将夹板限位固定。

如图4所示，丝母位于长条形穿孔的中部，丝杠从中间穿过，设计时夹钳中的穿孔与丝杠与丝母上下方向留有一定的空余空间，夹钳以支撑轴为中心旋转时，避免丝杠及丝母与夹钳产生卡顿，丝母和夹钳在水平方向上没有相对位移，丝杠旋转时，丝母的左右水平移动使夹钳开启和关闭。

图4 脱开装置的传动原理图

定位器随丝杠转动水平移动，但在箱体上有一方壳为其限定水平移动空间，达到极限位置时，定位器不能再往前移动，丝杠转动不了，此时整个机构被卡住，达到限位作用。

如图5所示，在驱动轮上缠绕钢丝绳，实现手动控制，驱动轮为链轮，链轮上装有链条，用来实现电动控制，驱动轮也可以采用皮带轮。

图5 驱动轮或链轮结构示意图

3 试 验

试验时采用了施工升降机吊笼做试验载荷进行坠落试验，将吊环和夹板分别连接提升吊笼和钢丝绳中间，吊笼总质量2.5t，起升高度10m，进行1.5～2.5t不同载荷的快速脱开坠落试验，测试锁紧脱开可靠性及不同情况的打开力。经过近一年的上百次试验，无任何锁紧打开故障，操作简单，安全可靠。

本脱开装置申报了国家实用新型专利，具有成本低、安全可靠特点，可广泛应用于实验室垂直升降坠落试验，生产企业出厂前坠落试验，矿山井下升降设备安装前和平时定期现场坠落试验，以及有些试件需要做重物垂直冲击的试验。