多段式自由调节固定装置的设计*

□ 刘佳颖 □ 林科娇 □ 冯泽伟 □ 苏 玲 □ 秦宝晔 □ 王宇慧

哈尔滨商业大学 能源与建筑工程学院 哈尔滨 150028

1 设计背景

目前,我国机械固定连接件已形成较为完整的体系,规模总量持续增长,大到华龙一号桥架托臂定位与固定装置,小到遥测心电监护仪固定装置。但是,很多固定装置都非常单一,无法满足对各种固定物的装夹。随着目前一些共享货柜的出现,既要求货柜放置时牢固稳定,又要求方便移动,减少损耗。现实情况是,有些固定装置的成本非常高,并且不能自由调节,不利于使用。对此,笔者设计了一种多段式自由调节固定装置,成本低廉,实用度高,小到寝室床上桌,大到大型不规则物体,都可以进行固定。

目前国内对机械固定装置的研究不多,一部分原因是人们对机械设施除使用功能外的部件不太重视,另一部分原因是固定装置缺乏创新,无法找到能有效提高机械使用性能的方法。针对一些中小型设备,为了实现控制成本、加快产品循环的目的,减少了固定装置。由此,这类设备会由于滑动而产生负载不均等问题。如果采用模块化固定装置,那么能够有效减少设备维修费用,降低成本。

2 装置结构

2.1 整体结构

多段式自由调节固定装置的整体结构如图1所示,通过螺杆调节,可以像积木一样从各个方向和各个位置进行自行组装拼接,既能够作为固定装置和连接装置使用,又能够通过配件的相互转换,具有夹具功能,真正做到用最少的配件实现多元化应用。

图1 多段式自由调节固定装置整体结构

固定L形杆的两端均设置有滑动固定装置,滑动固定装置包括滑动L形杆及连接在滑动L形杆和固定L形杆之间的I形杆。滑动L形杆与固定L形杆的形状相同。I形杆通过螺母与固定L形杆和滑动L形杆连接。这样的设计型式,目的是当I形杆两个螺母同时固定时,整个装置处于固定状态,可以保证固定装置的稳定性。

在L形杆转角处开设螺孔,作为夹具使用时,长螺杆连接专用夹具,通过转动螺杆调节适应距离,使物体夹取更紧实。在没有安装长螺杆和专用夹具时,可以对方形物体进行固定,简单方便,有效节省材料。

2.2 局部结构

固定L形杆如图2所示。固定L形杆的转角及两端有螺纹孔,侧壁上开有十字槽,便于与I形杆和夹具进行连接。

图2 固定L形杆

I形杆如图3所示。I形杆两端有螺纹孔,侧壁开有十字槽,两端接头处有燕尾块及燕尾槽,便于I形杆之间的组装,以及与L形杆的连接。I形杆与L形杆上的十字槽起到调节夹具距离的目的,可适用于各种物体的固定。

图3 I形杆

燕尾槽如图4所示。通过I形杆两端接口处的燕尾槽设计,可以根据需要连接多个I形杆,便于实际应用。

图4 燕尾槽

专用夹具如图5所示。专用夹具底部设计为方形槽,目的是当夹持不规则的多边形物体时,方形槽可以起到固定作用。V形槽内壁设置橡胶防滑层,目的是增大摩擦力,保证V形槽与球形物体表面紧密贴合。

图5 专用夹具

连接装置如图6所示。球形块设置在专用夹具的固定槽内,端部为圆弧形状。当夹持球形物体时,可以根据球形物体表面的角度来调节专用夹具与连接装置的角度,保证专用夹具与物体表面紧密贴合。

图6 连接装置

3 装置特点

(1) 积木式使用。多段式自由调节固定装置可以像搭积木那样从各个方向、各个位置用螺栓连接,各构件连接角可以自由变化,以达到任意的连接和固定。

(2) 成本低廉。固定方形物体时,只需要使用三个L形杆和任意多个I形杆。方形物体的三个角被锁定,整个方形物体就都会被锁定,可以有效节省材料。

(3) 夹取牢固。连接装置的球形块可以根据物体形状任意转动,V形槽的防滑设计使物体夹取更加牢固。

(4) 大小可变。在两个L形杆间,可以根据固定物体的大小,利用燕尾槽连接多个I形杆,使装置加长。也可以通过条形槽中螺纹孔调节装置长短,使用方便。

4 应用场合

(1) 建筑工程行业。多段式自动调节固定装置可大可小,应用在建筑工程行业,可以辅助钢筋定位,也可用于预制装配梁承式楼梯中斜梁的固定,还可以固定地下供热管道。采用不锈钢材质,可减缓生锈速度。或采用强度较高的塑料材质,可以提高安全性,延长使用年限。具备夹具功能,稍加设计之后,可以装夹工件,减轻工人的劳动强度。

(2) 日常生活。可以应用于寝室,特别是集体宿舍。

(3) 医疗行业。可以在医疗器械上发挥作用,如放射检查防护和固定。在进行一些手术时,配合相关仪器,可以起到夹具的作用,提高精准度。

总体而言,多段式自由调节固定装置具有实用价值,可以根据物体尺寸大小,随意拼接,操作简单,进而固定物体。