F扳手的改进及应用

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，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、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.