CS9系列软包夹的设计与分析

摘 要：通过对软包夹概念的理解，从我公司设计生产的CS9系列软包夹的命名规则、结构设计要点、工作原理、保压试验方法及同步性调整等方面，总结CS9系列软包夹的优缺点。

关键词：CS9;软包夹;优化

CS9系列软包夹是我公司根据国内外市场的需要而开发的新型产品，主要用于港口、仓库、工厂的棉花、羊毛、化纖物、新闻纸、干草料等成包货物的装卸搬运。该属具具有动作可靠、快速、司机视野好、重量轻、维修保养方便等特点，能最大限度地发挥叉车能力，是对各种软包装货物进行高效可靠的装卸搬运机械。

一、软包夹的定义

软包夹是附属在叉车上，通过液压油缸实现夹臂张开或夹紧功能，实现无托盘搬运的叉车属具。

属具能实现诸多动作，如旋转、推出、张夹、倾翻、侧移等，其中张夹功能是最能体现属具特点的一种，软包夹就是这类张夹属具中最具代表性的一类属具。我公司根据市场需求，在不断考证调研后，设计出CS9系列软包夹，该类平夹采用高强度的型钢构成整体框架，独特的滚动支承经久耐用，带节流阀和保压阀的液压油路系统保证了夹臂的同步可调并且松开多路阀手柄后仍能保持夹紧力，外形图如图一所示。

二、CS9系列软包夹的设计要点

1）CS9软包夹的命名规则

针对软包规格种类多的情况，软包夹张夹范围需要有一系列的参数供客户选择，那么CS9采用不同英文字母表示不同的张夹范围，例如CS9C的张夹范围是500-2000mm，CS9D的张夹范围是600-2100mm，CS9E的张夹范围是700-2200mm;由于软包类型的不同，有些是棉花包比较松软需要夹臂是V齿结构增大摩擦力，而有的货物包较硬，可以选择普通平夹臂，另外有些软包堆垛间距较小，左右夹持不方便，可以选择薄夹臂结构夹臂即K夹板;在功能上有的只需要同步左右张夹，而有的客户还需要软包夹有侧移功能，那么对于具有侧移功能的软包夹以“-FC”表示;除此之外，CS9系列的特点之一就是，夹臂可以按需求设计，如加宽、加高、加厚、增加护栏，增加橡胶板等，为了便于理解，现举例说明，比如客户货物包为棉花包，包尺寸长1000mm宽500mm高500mm，需要一次夹持4个，并且需要侧移，堆垛很紧凑，那么我们可以根据要求推荐软包夹型号为3CS9D-K-V-FC，张臂范围600-2100mm，K型薄夹板，夹臂筋板带V齿且能同步侧移。

2）软包夹结构设计要点

CS9系列平夹结构上可以分为固定架体、左夹臂、右夹臂三个主要部分，设计时需要注意以下几点

①固定架体上油缸支座未改进前，支座分侧移型和非侧移型，改进后，去掉连接支座的筋板统一通用，如图二所示

②固定架体改进前，无软包夹起吊固定孔，改进后，增加起吊螺栓固定孔，便于起吊搬运软包夹。

③左右夹臂内扣量需要保证夹臂前端尺寸比后端尺寸小20-35mm，下端尺寸比上端尺寸小3-8mm，形成八字结构，这样做的原理是，软包夹夹持货物时，左右油缸夹紧货物，夹臂受反作用力，向左右两边顶开形成的开度抵消了夹臂预留的内扣量，如图三所示。

3）软包夹工作原理

软包夹主要是由夹抱机构和液压系统组成。夹抱机构由左右夹臂、左右油缸和固定架体等组成。夹臂的张开或夹紧是靠油缸伸缩推动移动臂在固定架体14#槽钢做成的导轨内移动来实现的。我公司标准型CS9软包夹的两夹臂由多路阀的一个手柄集中控制，使两夹臂同时动作。工作原理如图四所示，它将多路阀来的高压油绕过门架右侧的卷绕器经液控单向阀、铰接螺栓式节流阀到夹紧油缸。其中液控单向阀是为了防止因泄漏引起夹紧力下降而设置的，必须保持出厂时的装配关系，否则将因失去作用而使货物下跌。铰接螺栓式节流阀用来调节两只夹臂的运动速度使其保证基本同步。

当平夹加装侧移功能（带“-FC”）时，将液控单向阀改为侧移阀，节流阀改装至油缸缸底油口处。当高压油从多路阀第三联经侧移阀中的单向阀芯和油缸上的节流阀后进入油缸使油缸实现张开或夹紧功能以及防止因泄漏引起夹紧力下降，当高压油路从多路阀第四联经侧移阀中的补偿式侧移油路和油缸节流阀后进入油缸使油缸同向运动实现侧移功能以及防止因泄漏引起夹紧力下降，且需要注意的是，阀体式侧移的侧移量，在软包夹张开到最大或夹紧到最小时，没有侧移量，理论上当张夹开度处于油缸行程S的一半时左右侧移量最大为S/2。侧移原理图五如下：

4）软包夹的压降试验

软包夹具有重载保压功能，每一台软包夹出厂前都要进行保压测试，以测试软包的保压性能及油路系统，测试方式应该遵循相关的国家标准。

①软包夹安装在叉车上，可采用数显式夹紧力测试仪或其他工具，测试仪如图六所示，测试仪两测试夹板之间的间距b在软包夹的最大张臂开度与最小张臂开度之间。

②软包夹调至最大张臂开度，将测试仪放置于两夹臂之间，测试仪夹板与夹臂筋板贴合且上下对中，使夹臂夹紧测试仪夹板，从测试仪显示器读出最大压力示数P1，叉车熄火且拉上手制动（叉车关闭动力源具拉紧手制动），放置2 min后，记录显示器压力示数P2，按照公式（1）计算出初始压降值，再放置10 min后，记录显示器压力示数P3，按照公式（2）计算出后续压降值及压降速度，再测量4次，取最大值。

5）软包夹的同步性

软包夹安装在试验台或叉车上，对于张夹油缸具有节流阀功能的软包夹，应先将节流阀旋出至最大进出油流量，再操控试验台架或叉车多路阀控制手柄，观察夹臂张开到最大开度过程中哪一个夹臂的速度快，然后调节速度快的夹臂油缸的节流阀芯，对于无节流阀功能的平夹，可以在油缸进出油口增加节流片，通过节流片限值进出油流量，从而达到调整油缸的张夹速度的目的。

三、CS9系列软包夹的优缺点

1）优点

结构较简易，制造方便;结构承载能力强，耐久性良好，能适应复杂恶劣的工况;结构配件维修更换方便。

2）缺点

自重偏大，失载距偏大，导致组合承载能力降低;结构虽然较简单，但是制造成本并不低，经济性较差;左右张夹同步性较差，除阀体式侧移带节流阀的调整方式外，其他调整手段不能有效改善同步性，所以加工工艺上还待进一步改进。

四、结论

此次浅析了CS9软包夹设计和分析的要点，主要是通过此文让更多的人了解软包夹，了解CS9系列的命名方式，给设计者提供一些思路，从上述的这些基本层面出发做软包夹设计，围绕这些工作原理和试验方法校验软包夹的性能是否符合设计要求，同时我们也提出了现有CS9系列软包夹的优缺点，有进一步改善的余地。

作者简介：杜利军，男、1986.10、汉族、浙江临安人、专科、助理工程师、研究方向：机械制造与自动化。