仿生重型连接爪的制作方法

本发明涉及一种连接部件，具体涉及一种仿生重型连接爪。

背景技术：

在矿山、冶金等重工业生产中，一般通过连接部件将料斗、转炉、钢包罐等大型承重设备与驱动设备连接。由于这些大型承重设备载重量大同时伴随有高温的工作环境，所以对连接部件有较高的要求，连接部件一般是从能承受高强度吊挂的目的进行设计，现有的连接部件存在以下问题：1)结构笨重，不能随大型承重设备摆动；2)对大型承重设备变形性适应能力不强，不能适应其膨胀变形；3)焊接处易脱落。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种仿生重型连接爪，该连接爪参照动物爪子抓取物体的原理，考虑运动自由度以及刚柔性变化等因素，保证了爪在大型承重设备转动或摆动时随大型承重设备一起运动，保障了爪在大型承重设备部分变形时适应与其一起移动，增加了爪的使用范围，增强了爪的可靠性。

本发明所采用的技术方案是：

一种仿生重型连接爪，包括设有轴孔的支承圈，支承圈的轴孔内配合有球铰轴承，球铰轴承的内圈内配合有支承轴，支承圈的外壁上设有若干个爪，所有爪均指向轴孔的轴心，支承圈和所有爪的内侧面均与大型承重设备的外壁相适应，连接时，支承圈和所有爪贴紧大型承重设备的外壁并焊接固定、支承轴与驱动设备连接并支撑整个大型承重设备。

进一步地，以其中一个爪为参照爪，其余爪关于参照爪两两对称。

进一步地，在所有爪中，相邻爪之间均具有一定角度，除距参照爪最远的两个爪之间的角度，其余的角度均为相等的标准角度，距参照爪最远的两个爪之间的角度大于标准角度。

进一步地，在所有爪中，参照爪最长，在其余爪中，距参照爪越近越长。

进一步地，所有爪根部的内侧面均设有应力卸载槽、外侧面均设有应力过渡弧。

本发明的有益效果是：

1.本发明参照动物爪子抓取物体的原理，考虑运动自由度以及刚柔性变化等因素，设计了爪分布在支承圈上的仿生布置方式，最大限度的减少了材料的重量以及焊接量，设置的球铰轴承具有一定的摆动角度，所以爪和支承圈具有空间中三个坐标轴的旋转自由度，同时爪和支承圈在支承轴的轴向上具有平移自由度，这样设计完全符合动物爪子抓取物体后的自由度，三个坐标轴上的旋转自由度可以保证爪在大型承重设备转动或摆动时随大型承重设备一起运动，在支承轴轴向上的平移自由度可以保障爪在大型承重设备部分变形(如，膨胀)时适应与其一起移动(如，膨胀)，增加了爪的使用范围，增强了爪的可靠性。

2.本发明根据动物爪子的排列规则，使其余爪关于参照爪两两对称，可以保障爪左右两边受力均匀，当爪与大型承重设备一起摆动和旋转时，载荷可以在不同的爪之间相对均匀的传递，减少单个爪脱焊的可能性。

3.本发明参考动物爪子的结构，采用左右对称上下非对称的分布方式，依据工程经验与多次仿真计算校核，这种布置足够满足承受重载荷的需要，能够减少爪自身的重量，减少施工时候的焊接量，同时便于安装，同时，在极端情况下，一个爪焊接脱落后，其余爪与支承圈仍然可以起到承受重载的作用，增加了安全性。

4.本发明依据动物爪子长度一般的结构规律，根据爪受力方向情况，在满足设计要求的前提下，减少设备自身重量，便于安装，能够保证每个爪承受载荷不会过大，也不会造成设计过于保守造成材料浪费，增加经济性。

5.本发明参照动物爪子抓取物体时不仅有强度的需求，还有柔性的变形的特点，在每个爪上都设计应力过渡弧和应力卸载槽，降低应力过渡弧和应力卸载槽处的结构强度，通过柔性的变形在爪的根部消除一部分应力的集中，增加整个爪的连接稳定性，应力过渡弧和应力卸载槽起到了类似于动物爪子根部肉垫缓冲与柔性变形的作用，通过大量的仿真计算核算即可确定应力过渡弧的倾斜角度与圆弧半径以及应力卸载槽的半径，爪和支承圈与大型承重设备的刚性焊接与应力过渡弧和应力卸载槽的柔性变化相结合，有利于增加整个连接爪的承载可靠性与安全性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的立体图。

图中：1-支承圈；2-爪一；3-爪二；4-爪三；5-爪四；6-参照爪；7-支承轴；8-球铰轴承；9-应力过渡弧；10-应力卸载槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1所示，一种仿生重型连接爪，包括设有轴孔的支承圈1，支承圈1的轴孔内配合有球铰轴承8，球铰轴承8的内圈内配合有支承轴7，支承圈1的外壁上设有九个爪(爪的个数根据实际情况而定)，所有爪均指向轴孔的轴心，支承圈1和所有爪的内侧面均与大型承重设备的外壁相适应，连接时，支承圈1和所有爪贴紧大型承重设备的外壁并焊接固定、支承轴7与驱动设备连接并支撑整个大型承重设备。

本发明参照动物爪子抓取物体的原理，考虑运动自由度以及刚柔性变化等因素，设计了爪分布在支承圈1上的仿生布置方式，最大限度的减少了材料的重量以及焊接量，设置的球铰轴承8具有一定的摆动角度，所以爪和支承圈1具有空间中三个坐标轴的旋转自由度，同时爪和支承圈1在支承轴7的轴向上具有平移自由度，这样设计完全符合动物爪子抓取物体后的自由度，三个坐标轴上的旋转自由度可以保证爪在大型承重设备转动或摆动时随大型承重设备一起运动，在支承轴7轴向上的平移自由度可以保障爪在大型承重设备部分变形(如，膨胀)时适应与其一起移动(如，膨胀)，增加了爪的使用范围，增强了爪的可靠性。

如图1所示，在本实施例中，以其中一个爪为参照爪6，其余爪(2至5)关于参照爪6两两对称。本发明根据动物爪子的排列规则，使其余爪(2至5)关于参照爪6两两对称，可以保障爪左右两边受力均匀，当爪与大型承重设备一起摆动和旋转时，载荷可以在不同的爪之间相对均匀的传递，减少单个爪脱焊的可能性。

如图1所示，在本实施例中，在所有爪中，相邻爪之间均具有一定角度，除距参照爪6最远的两个爪2之间的角度，其余的角度均为相等的标准角度，距参照爪6最远的两个爪2之间的角度大于标准角度。本发明参考动物爪子的结构，采用左右对称上下非对称的分布方式，依据工程经验与多次仿真计算校核，这种布置足够满足承受重载荷的需要，能够减少爪自身的重量，减少施工时候的焊接量，同时便于安装，同时，在极端情况下，一个爪焊接脱落后，其余爪与支承圈1仍然可以起到承受重载的作用，增加了安全性。

如图1所示，在本实施例中，在所有爪中，参照爪6最长，在其余爪(2至5)中，距参照爪6越近越长。本发明依据动物爪子长度一般的结构规律，根据爪受力方向情况，在满足设计要求的前提下，减少设备自身重量，便于安装，能够保证每个爪承受载荷不会过大，也不会造成设计过于保守造成材料浪费，增加经济性。

如图1所示，在本实施例中，所有爪根部的内侧面均设有应力卸载槽10、外侧面均设有应力过渡弧9。本发明参照动物爪子抓取物体时不仅有强度的需求，还有柔性的变形的特点，在每个爪上都设计应力过渡弧9和应力卸载槽10，降低应力过渡弧9和应力卸载槽10处的结构强度，通过柔性的变形在爪的根部消除一部分应力的集中，增加整个爪的连接稳定性，应力过渡弧9和应力卸载槽10起到了类似于动物爪子根部肉垫缓冲与柔性变形的作用，通过大量的仿真计算核算即可确定应力过渡弧9的倾斜角度与圆弧半径以及应力卸载槽10的半径，爪和支承圈1与大型承重设备的刚性焊接与应力过渡弧9和应力卸载槽10的柔性变化相结合，有利于增加整个连接爪的承载可靠性与安全性。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。