扣件螺栓維修機的研發(fā)說明
一、成果產(chǎn)生的背景
（一）扣件在建筑工地的作用
  建筑工程，特別是房屋建筑，我們隨時可以看到施工是密密麻麻的建筑腳手架，建筑工人借助這些腳手架筑起了一座座高樓大廈，腳手架是各種建筑工程的必要輔助工具，離開腳手架任何工程都無法樹立起來，是什么把一根根各種型號的鋼管連接成穩(wěn)定、堅固的整體的呢？起關(guān)鍵作用的就是扣件，扣件通過螺栓把鋼管連接起來，成為支撐建筑工程的基石。
（二）研制緣由
   在建筑設(shè)備租賃行業(yè)中，扣件租賃業(yè)務(wù)是建筑租賃企業(yè)的支柱項目，因為它是建筑施工中必不可少的建筑施工工具之一、它主要用于腳手架的連接和固定。建筑商為了節(jié)約資金投入，都是采用租賃的形式，這樣可以省去不少不必要的環(huán)節(jié)（購買、保存、清理、保養(yǎng)、維修、更換），建筑商可根據(jù)自己的需求租賃扣件。建筑商就把以上的各項工作轉(zhuǎn)嫁給了租賃企業(yè)，建筑商使用完成后的扣件，由于管理和保管不善，歸還的扣件租賃企業(yè)要進行整修、清理、保養(yǎng)上油，方可下次使用。否則不能達到施工質(zhì)量要求。扣件整修的質(zhì)量的好壞，直接影響施工*和來往業(yè)務(wù)，還直接影響租賃企業(yè)的市場信譽及建筑工程的經(jīng)濟效益。
   傳統(tǒng)的清理方法是：由于建筑商管理不好，建筑工程都是露天作業(yè)，風、雨侵蝕扣件的生繡的很嚴重。還有建筑工地的混凝土的侵蝕，須先加潤滑油浸泡數(shù)小時后，在人工用扳手慢慢的松動。人工拿扳手對扣件螺栓松動時很難操作，首先要固定扣件，然后才能進行松動。所以人工操作既費時、又費力，功效也低，清理松動的質(zhì)量差，很容易損壞螺栓。對扳手的消耗量很大，還無形增大了租賃企業(yè)的資金投入。
   我廠結(jié)合本單位生產(chǎn)實際，以“提高生產(chǎn)效率、降低職工勞動強度、提高經(jīng)濟效益”為出發(fā)點，開展技術(shù)創(chuàng)新活動，經(jīng)過了解開封幾十家的租賃站（公司）都是以人工的方式進行這項工作，怎樣才能利用機械代替原始的手工操作呢？我們局從各部門精選技術(shù)過硬、業(yè)務(wù)能力強、富有責任心和鉆研精神強的技術(shù)人員成立科研攻關(guān)小組，到各租賃行業(yè)和建筑工地進行調(diào)研。在維修車輛的風炮機的基礎(chǔ)上，發(fā)揮聰明智慧，決定開發(fā)研制扣件螺栓松動機。通過半年在使用中反復(fù)實驗，逐步改進和完善，研制成功了扣件螺栓松動機 。
二、研發(fā)過程
（一）方案設(shè)計步驟
    1.功能分析認真研究設(shè)計任務(wù)書，明確設(shè)計任務(wù)和要求。對設(shè)計任務(wù)進行功能分析，明確機械系統(tǒng)總功能，并將總功能進一步分解為諸多分功能。

    2.原理方案確定在功能分析的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新構(gòu)思、搜索探求、優(yōu)化篩選等，選擇能實現(xiàn)該功能的工作原理方案。

    3.機械運動方案的設(shè)計為實現(xiàn)各功能原理進行工藝動作構(gòu)思和工藝動作分解，選擇各功能原理的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)或機構(gòu)。進行機械運動方案的設(shè)計與評價。

    4.機械運動簡圖的尺度綜合將機械運動方案中各個執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)工藝動作運動規(guī)律要求和運動循環(huán)圖的要求進行尺度綜合。機械運動簡圖中各機構(gòu)的運動尺寸都要通過分析、計算加以確定。當然，還應(yīng)同時考慮其運動條件和動力條件，以設(shè)計出性能良好的新機械。

    5.方案分析 對機械傳動系統(tǒng)進行運動和動力分析，考察其能否全面滿足機械的運動和動力功能要求，必要時還應(yīng)進行適當?shù)恼{(diào)整。運動和動力分析結(jié)果也將為機械的工作能力和結(jié)構(gòu)設(shè)計提供必要數(shù)據(jù)。

    6. 方案評審 通過對眾多方案的評比，終選出較好方案。

    7. 試制

    8．改進

（二）設(shè)計原則：移動方便，結(jié)構(gòu)簡單、可操作性強、投資少、功效高、降低成本、減少勞動強度，充分利用自動化提高生產(chǎn)效率，提高扣件的質(zhì)量。

（三）機具結(jié)構(gòu)：框架、550w三相異步電動機、長軸、軸承座、手柄。

    *節(jié)：框架是用三角鐵焊制而成，長66厘米，寬60厘米，高35厘米的框架。
    *節(jié)：扣件螺栓松動機動力有一個550w三相異步電動機，額定功率550w、額定電壓380v、額定電流1.54A、轉(zhuǎn)速1400r/min，頻率50HZ。
    第三節(jié)：長軸是一個長約65厘米、直徑3厘米的軸，長軸一端與次動輪連接，另一端焊接上22mm的套筒。
    第四節(jié)：兩個軸承座，一個主動輪5厘米，一個次動輪22厘米用三角帶傳動，帶動長軸旋轉(zhuǎn)。
    第五節(jié)：在扶手架上安裝倒順電源開關(guān)，一個人一只手順時針旋轉(zhuǎn)或逆時針旋轉(zhuǎn)開關(guān)，掌握手柄把螺栓松動，操作人員可以自由操作。

（四）工作原理：以380 v電壓為動力電，通過550w三相異步電動機通過皮帶傳動，從而帶動鑲嵌在長軸上的凹型螺母轉(zhuǎn)動。利用特制的手柄、卡好扣件，利用手柄將螺帽插入凹型螺母，開動電源使其長軸轉(zhuǎn)動。電源開關(guān)分正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，操作時先正轉(zhuǎn)、然后反轉(zhuǎn)即可完成扣件的松動的全過程。

1．電機功率確定

 （1-1） 式中  為電機效率（%）。

   在設(shè)計要求的轉(zhuǎn)速強度下，重復(fù)上述計算，比較不同強度的螺栓松動力所需要的電機功率。顯然，從電能轉(zhuǎn)換為動能能耗來說，功率小者為佳，以該原則確定主要動力的電機的大小。經(jīng)過反復(fù)測試和論證采用550 w三相異步電動機。

2．主動輪和從動輪確定

   電能轉(zhuǎn)換為機械能是通過主動輪和從動輪來完成能量轉(zhuǎn)換的，確定主動輪和從動輪直徑的大小是該機械的關(guān)鍵。兩者直徑的關(guān)系是通過轉(zhuǎn)速來完成確定。
主動輪與從動輪的關(guān)系：

  （2-1） 式中：Sg為主動輪與從動輪速率的關(guān)系；
                Sz為主動輪的速率；
                Sc為從動輪的速率；
    由以上關(guān)系可確定、主動輪與從動輪的直徑關(guān)系：

  （2-2） 式中：Dg為主動輪與從動輪直徑的關(guān)系；
                Dz為主動輪的直徑；
                Dc為從動輪的直徑；

主動輪和從動輪直徑的確定：
主要參數(shù):
（1）長軸旋轉(zhuǎn)速度
（2）從動輪的轉(zhuǎn)速和直徑
（3）主動輪的轉(zhuǎn)速和直徑

     經(jīng)過反復(fù)計算和實驗得出主動輪和從動輪的直徑；
 Zg=77mm，電機自帶輪子的直徑。
主動輪的直徑為77mm；
Cg=2.64*77=204mm
    由計算得出，從動輪的直徑后確定為204mm；
   有以上公式可以看出主動輪與從動輪的速率的比是2.6倍。

3．手柄與開關(guān)距離的確定

   手柄與開關(guān)的直線距離首先考慮人的適應(yīng)范圍、兩臂的舒適程度來確定該距離。通過大量的實驗和查詢相關(guān)資料，左臂和右臂實現(xiàn)操作間的較好距離是身體長度的3.86倍。

  （2-4） 式中：Lj為兩臂之間較好的距離；
                Ls為人的身體高度；
                Jl為人肩膀的距離；

 （2.5） 式中：Lj為手柄到開關(guān)的距離。
               有以上關(guān)系式得出開關(guān)與手柄的直線距離為440mm。
4．手柄長度的確定根據(jù)人的臂長和操作范圍，選取較好的長度，原則是既使人感到了舒適，又有可以任意操作的空間。通過試驗后確定手柄長度為：550mm。

5．研制過程與改進措施
     研制初期，用5.5kw三相異步電動機作為設(shè)備的動力，由于其重量大，移動不方便，另一方面電量消耗大。經(jīng)過實驗對比后更換為550w三相異步電動機，這樣克服了以上的缺點。使用起來更加靈活方便。

三、成果主要創(chuàng)新點

    1．首次在利用電能轉(zhuǎn)換為機械能，代替手工操作松動扣件螺栓，成功實現(xiàn)了扣件螺栓松動的機械化，改善建筑租賃業(yè)的工作環(huán)境，充分體現(xiàn)了以人為本的人本理念。

    2．該設(shè)備具有體積小，移動靈活，安裝簡便，易于操作和維護，方便適用。

    3．通過實踐應(yīng)用證明該設(shè)備具有延長螺栓的使用壽命，節(jié)約資金，降低成本，投資少，見效快。

    4．通過應(yīng)用證明該設(shè)備大大的提高了螺栓松動的效率，是運用前的4.5倍。

四、在實踐中應(yīng)用情況
    扣件螺栓松動機通過在該機械在開封市郊區(qū)茂盛鋼模板租賃站、開封黃石工程建筑設(shè)備有限公司、開封郊區(qū)黃河河務(wù)局租賃站租賃等企業(yè)推廣應(yīng)用，經(jīng)過該機具處理的扣件螺栓清理質(zhì)量高，使用方便。建筑工地使用后給予高度評價，從而提高租賃企業(yè)的信譽。另一方面應(yīng)用該機不但節(jié)約了時間，還有效的降低了勞動強度，大幅度提高了工作效益，延長了扣件的使用壽命，減少了成本的投入，為企業(yè)節(jié)約大量的資金，松動機自身投資小，見效快，經(jīng)濟效益顯著。應(yīng)用的企業(yè)都取得了較好的經(jīng)濟效益。
五、生產(chǎn)效益
   原來傳統(tǒng)的方法，每人每天一個工作日可以加工400個左右，螺栓松動效果很差，工作人員人身還容易受到傷害，也很容易損壞螺栓。研制成功的扣件螺栓松動機，機具總造價1000元，經(jīng)濟使用。按每人每天一個工作日8小時計算，大約可以松動1800個扣件，而且松動的效果特別好。如果按每天節(jié)約120元計算，一年可以節(jié)約43800元，功效是傳統(tǒng)人工松動的4.5倍。該機應(yīng)用是扣件清理的速度加快，加快了扣件的周轉(zhuǎn)，增加了租賃企業(yè)的經(jīng)濟收入。再一方面由于扣件的及時清理、保養(yǎng)，延長了扣件的使用壽命，減少了成本投入，節(jié)約的企業(yè)資金。同時也提高了市場信譽，增加了租賃業(yè)務(wù)量，從而增加了經(jīng)濟收入。
六、主要完成單位及發(fā)展前景
詳細信息
  本機是我廠*研制的拆卸和保養(yǎng)絲杠（油托）的專用小型機械，它的問世必將給廣大的絲杠（油托）使用和租賃單位帶來成功的福音和更高的經(jīng)濟效益。該機體積小、價格便宜、使用方便、操作*、性能優(yōu)異。
產(chǎn)品詳細參數(shù)
產(chǎn)品別名  ： 擰油托機   產(chǎn)品用途  ： 拆卸和保養(yǎng)絲杠（油托）