1、F 扳手的改进及应用摘 要:F 扳手是开、关阀门,维护、维修阀门的理想工具,但在使用过程中,传统的 F 扳手也有些不足之处,为解决这些问题,本文提出了对 F 扳手的结构进行了改进。 关键词:F 扳手 机构改进 应用 一、引言 F 扳手因产品形状像英文字母“F”而得名, F 扳手是设备安装、装置及设备检修、维修工作中的常用工具。F 扳手是开、关阀门,维护、维修阀门的理想工具,是阀门专用扳手。但在使用过程中,传统的 F 扳手也有些不足之处,有时还是存在操作费力、费时等问题。为解决这些问题,本文提出了对 F 扳手的结构进行了改进,使操作更方便、更省力、更安全。 二、问题提出 传统 F 扳手使用时,利
2、用扳手前端的两个圆柱短柄来卡住阀门手轮的边缘,通过扳动手柄来转动阀门手轮,即可达到开关阀门的目的,这样通过 F 扳手加长了力臂,对于较难转动的阀门手轮能比较轻松的转动,达到省力的目的。由于 F 扳手制作简单,使用方便,目前已广泛应用于石油、化工、机械等行业。且制作出了适合现场应用的各种 F 扳手,如防爆型 F 扳手,取得了良好的效果。但另一方面,我们在日常工作中也发现传统 F 扳手存在以下问题: 1.F 扳手前端是两个圆柱面,工作是通过其卡住手轮的边缘,为两点接触,其与手轮的接触不够紧密,若偶尔突然在手柄上施加较大的力且用力方向有偏差时,F 扳手则容易从手轮上滑脱,因而存在安全隐患,甚至还可能
3、击中人体,造成事故。 2.F 扳手由于是两点接触,操作中卡在阀门手轮上时往往留有空隙,用力时手柄与手轮径向形成夹角,因而手柄做得较长,主要是为了省力,否则操作大的阀门手轮或者是转动不灵活的阀门手轮时比较费力,这样整个扳手就显得比较笨重,特别是对于女职工来说,操作时显得不够灵活。 三、改进扳手结构 为了满足结构简单和使用安全以及使操作更省力的要求,我们主要从改进扳手的结构着手,改变扳手与手轮的接触方式,同时也尝试改变力的作用方向,让扳手变得更加安全和轻便易用,从而提高操作效率。从制作工艺方面来说,也应该是结构尽量简单,以便于加工。 1.为了使操作更可靠,由原来的两短柄圆柱改进为挡板和短柄圆柱相结
4、合,利用挡板的弧度近似于阀门手轮弧度,当挡板和短柄圆柱卡在手轮上时,形成线接触或多点接触,相比之下接触点比传统 F 扳手增多,因而使扳手能够较稳固的套在手轮上,转动手柄时,扳手不易从手轮上滑脱。且扳手各部件制作好后,可采用焊接的形式连接固定,从制作工艺上也较容易实现。 2.从充分利用扳手手柄长度的角度出发,使用时,即使挡板与手轮有一点间隙,由于实现多点支撑,手柄仍然几乎处在手轮的径向方向,此时用力的方向与手柄垂直,力臂可达到最长,因此相比传统 F 扳手要达到相同的转矩效果,此时可以较好地实现省力。因此与普通的 F 扳手相比,相同条件下可以将手柄做得更短,以节约材料;同时在相对操作空间受限的环境
5、下,改进后的扳手操作就更为方便;且由于手柄所承受的力并不大,手柄就可以考虑做得细一些,可使扳手使用起来比较轻便、灵活。 我们确定出改进后扳手的结构,并分别针对大小手轮做出了不同结构的阀门扳手。对应于小型闸阀的扳手,它是由挡板、一个圆柱短柄和手柄焊接而成,结构也比较简单,使用起来灵活轻便。而对应于中大型闸阀的扳手,是由挡板、两个并列圆柱短柄和手柄焊接而成,使用起来不仅比较方便灵活,同时大大增加了安全可靠性。 四、工作原理 针对小型闸阀设计的扳手,使用时,用挡板和圆柱短柄分别卡住手轮的内外边缘,实现三点固定,转动扳手即可实现开关阀门的目的。 针对中大型闸阀设计的扳手,两个并列圆柱短柄套在手轮中内侧
6、两棱之间,挡板紧扣在手轮外侧的边缘 ,至少实现三点固定,转动扳手的手柄带动手轮旋转,即可开关阀门。 可以看出大小扳手的基本结构和工作原理相似,都是由挡板和圆柱短柄套住手轮边缘,只是在结构上略有差异,但改进后的扳手与传统 F扳手不同之处有二:一是该扳手与手轮至少有三个接触点,利用了“三点稳定性”原理,因此转动手柄时,扳手不容易从手轮上滑脱,提高了操作的稳定性和安全性;二是转动扳手时所施加的力,几乎与手轮径向垂直,力臂相对增长,因此在转动相同阀门的情况下,可以更省力,相对而言手柄可以相对做得短一些,这样整个扳手就显得较轻便,是操作变得灵活。 在制作工艺方面,也显得比较简单,可以选用常用的碳钢材料,
7、只要保证较好焊接工艺,就可以方便的制作出该扳手。 五、使用效果分析 按照设计要求制作改进后的 F 扳手,通过现场的实施与应用,经改进的扳手取得了较好效果,并能较好的适应现场使用环境,达到了预期的目的,得到了操作人员的肯定,此扳手有较高的应用价值。具体特点如下: 1.改进后的扳手结构简单,制作工艺简单,操作方便,成本较低,使用时可以保证操作人员的安全,提高了操作的安全性。 2.该工具可以做得比较轻便,操作人员操作轻便灵活,提高了操作效率。 六、结论 改进后的扳手,其结构比较简单,制作工艺简单,经现场多次试用验证,该扳手达到了设计的要求,取得了预期的使用效果。该扳手具有性能可靠、便于操作、省时省力
8、、使用安全的特点,在日常操作阀门的过程中有较高的社会和经济效益,具有一定的使用推广空间。 参考文献 1 陈国理,等 超高压容器设计M 北京:化学工业出版社,1997. 2 机械工业部 机械产品目录(第 7 册) M 北京:机械工业出版社,1996. 3 黄纯颖,等 机械创新设计M 北京:高等教育出版社,2000. 作者简介:万明(1977-)男,汉族,安徽潜山人,高级技师,主要从事采油工作; 盛阳 (1968-)男,汉族,安徽合肥人,技师,主要从事作业监督工作; 李春刚(1975-)男,汉族,安徽天长人,技师,主要从事采油、电气等工作; 万辉(1973-)男,汉族,安徽潜山人,主要从事采油测试等工作。