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摘要：針對建筑施工設備螺紋連接中的穩定性和流動性特點，結合現有設備的優勢和不足，創新設計了極小空間用螺紋扳手。在扳手設計中，充分運用了蝸輪蝸桿傳動具有的傳動比大、單向傳動、自鎖性能良好的特征，設計出的極小空間用螺紋扳手自鎖性能好、攜帶方便、適用范圍廣，特別適用于極小空間、自鎖性能要求高的場所，在實踐中極大地提高了生產效率，擴展了使用范圍，縮短了安裝維護周期，從而推動了建筑施工設備的使用和維護。
建筑施工設備具有穩定性和流動性相交替的特點，在建筑施工項目過程中，特定的設備在項目實施期間必須保持良好的連接性能、保證穩定的運轉，當項目施工結束后，建筑施工設備將會隨著項目的轉移而實現設備的拆卸、打包，到新的工作場景之后再進行組裝、調試、運行。因此，在建筑施工設備中大量存在可拆卸的連接方式，其中最為主要的方式為螺紋連接，能夠較好地運用三角螺紋的自鎖性能，滿足在固定施工期間的穩定性要求，根據可拆卸的基本特征，滿足在建筑施工設備轉場過程中的交替性需求，因此螺紋連接在建筑施工設備中大量存在和使用?，F有建筑施工設備螺紋連接的主要操作方式有電動扳手、氣動扳手和手動扳手。在扳手的使用過程中，可以通過手動的方式靈活地快速調節，也可以通過電動和氣動的方式實現快速調節。二者在完成預緊之后，都需要將扳手取出，以便設備良好地工作。
1現有工具存在的問題
現有扳手對于螺紋連接的配合對象有特殊的要求，比如普通的手動扳手或者外六方扳手對于螺紋的連接操作，一般僅適用于六角螺帽，而對于特殊的四邊形螺帽甚至三角形螺帽，則無法形成有效的配合?，F有扳手功能比較固定，對于外六方和內六方一般都有對應的扳手，兩者不具有通用性，特別是手動扳手在換向過程中需要調節其支撐點以保護扳手的工作性能，從而增加了工作負擔?，F有扳手對于操作空間要求較高，氣動扳手、電動扳手的外在形狀較大，不利于在有限的操作空間內進行大范圍的操作，特別是對于建筑施工設備的極小空間（或稱為狹小空間、極限空間）無法進行有效的連接，從而難以實現有效的工作；手動扳手需要有較大的手動操作空間以利于進行有效的操作，對于建筑施工設備的局部操作空間難以形成有效的工作面?，F有扳手不具有自鎖性能，當擰緊之后現有扳手必須與旋轉對象脫離，無法形成有效的止動效果，僅靠三角螺紋的自鎖性能達到連接的目的。在建筑設備沖擊載荷的作用下，對于螺紋的防松動提出了更高的要求，尤其是在震動、顛簸等運行狀態下，需要增加螺紋的自鎖性能。
2極小空間用螺紋扳手的創新設計思路
針對以上建筑施工設備的使用工況以及現有設備的主要特征而進行創新設計，采用的創新思路是“針對不足，整合特征，優化結構，綜合性能”。針對現有扳手進行分析，可以發現每一類扳手都有其個性化的特征，有優點也有不足。當手動扳手演化到氣動扳手或者電動扳手的時候減少了人力的操作，但是對于氣動扳手的氣源有一定的需求，對于電動扳手的電池動力有較高的要求，當氣壓不足或者電池電量不足的時候，難以維持較持久的工作狀態，因此結合人力的持續性與氣動扳手和電動扳手的狹小結構而開展特征的整合。外六旁扳手和內兩旁扳手，二者具有適用范圍廣的特征，在結構上有其公共的相近的操作部分，在連接處有其個性化的特征，結合其公共的結構部分，綜合分析其使用范圍的性能特征，進行兩者之間的創新融合，從而提高設備的適用范圍，減少重復的制作。
3極小空間用螺紋扳手的創新設計內容
3.1創新設計總體結構。根據創新思路，結合現有的工具特征，創新設計出具有良好自鎖性能、能夠實現快速換向、綜合多種功能的便攜性扳手，極小空間用螺紋扳手的創新設計總體結構見圖1。適用于狹窄空間的自鎖式扳手，包括蝸桿軸、蝸輪套筒和殼體，蝸桿軸周向表面設置有螺紋，蝸輪套筒設置在蝸桿軸的旁側，且蝸輪套筒周向設置有與所述螺紋相配合使用的齒紋，蝸輪套筒旋轉設置在所述殼體內，蝸桿軸貫穿殼體設置，且蝸桿軸的一端設置有六角扳手，蝸桿軸的另一端設置有手柄。其結構簡單，使用方便，能有效解決現有技術中存在的安裝不便以及安裝不順手導致的連接松動不緊密的問題。
3.2創新設計實施方式。具體實施包括蝸桿軸、蝸輪套筒和殼體，蝸桿軸周向表面設置有螺紋，蝸輪套筒設置在蝸桿軸的旁側，且蝸輪套筒周向設置有與螺紋相配合使用的齒紋，蝸輪套筒旋轉設置在殼體內，蝸桿軸貫穿殼體設置，且蝸桿軸的一端設置有六角扳手，蝸桿軸的另一端設置有手柄。本創新設計運用蝸輪蝸桿傳動具有單向傳遞的原理，達到自鎖的目的，可以有效防止驅動過程中由于負載急變而松動的現象。殼體上設置有供蝸桿軸穿過的通孔，蝸桿軸可旋轉設置在殼體內。本實施例中殼體為長方體形，一方面為適用蝸桿軸和蝸輪套筒的形狀；另一方面，由于多數箱體都呈方形，因此長方體形的殼體便于判斷作用位置是否垂直，避免螺母或螺栓錯位的現象發生。手柄與蝸桿軸相接的一端為內六角扳手，蝸桿軸與手柄相接的一端設置有對定孔，手柄通過內六角扳手以及對定孔與蝸桿軸相接，這里采用六方連接的方式，便于拆裝和攜帶，并且能夠保證結合的穩定性，保證操作穩定進行。手柄呈“Z”形，可改變施力方向，并且手柄的握端為搖把，將本該在箱體內作用的力移到箱體外側，保證操作空間，提高操作效率。
4極小空間用螺紋扳手的基本工作過程
狹窄空間的自鎖式扳手包括蝸桿軸、蝸輪套筒和殼體，蝸桿軸周向表面設置有螺紋，蝸輪套筒設置在蝸桿軸的旁側、且蝸輪套筒周向設置有與螺紋相配合使用的齒紋，蝸輪套筒旋轉設置在殼體內，蝸桿軸貫穿殼體設置，且蝸桿軸的一端設置有六角扳手，蝸桿軸的另一端設置有手柄。殼體上設置有供蝸桿軸穿過的通孔，蝸桿軸可旋轉設置在殼體內。手柄與蝸桿軸相接的一端為內六角扳手，蝸桿軸與手柄相接的一端設置有對定孔，手柄通過內六角扳手及對定孔與蝸桿軸相接。手柄呈“Z”形，將蝸桿軸和蝸輪套筒結合在一起，并且利用蝸桿軸的旋轉實現對螺母或螺栓部的旋緊和旋松，并且在蝸桿軸的一端設置手柄，通過內六角扳手和對定孔形成的六方連接方式，便于快速拆裝和攜帶，通過對手柄的旋轉，從而改變施力方向和施力方法。本創新設計適用于狹窄空間的自鎖式扳手，運用蝸輪蝸桿傳動，具有單向傳遞的性能，能起到自鎖的作用，且還可以防止驅動過程中負載急變而松動。
5創新設計特征
5.1自鎖性。運用蝸輪蝸桿傳動，具有單向傳遞的性能，起到自鎖的作用，防止驅動過程中負載急變而松動。特別是通過大的傳動比，能夠起到較強的增力作用，從而能夠在運行過程中達到平穩連續的運行。在建筑施工設備機械轉運的過程中，可以將本裝置與連接對象一同輻射在轉運現場，從而起到良好的保護作用，防止螺紋出現松動情況，特別是防止在建筑施工設備現場多種裝卸場合出現松動情況，從而起到在運輸過程中防止松動的作用。
5.2換向性。通過手柄的回轉方向變換，改變蝸桿軸轉向，從而驅使蝸輪套筒的正轉或反轉。電動扳手和氣動扳手通過馬達的選項改變其扭轉方向，而手動扳手則需要轉換其工作方式，從而改變旋轉方向，本工裝在創新設計過程中可以通過回轉方向直接改變其旋轉方向，換向簡潔流暢。
5.3便攜性手柄與蝸桿軸采用六方連接，快速拆裝，便于攜帶。工裝創新設計將外在的扳手驅動部分和內部連接部分采用活動連接的方式，并且能夠在運行過程中實現快速拆裝，以保證攜帶的方便。
5.4多功能。蝸輪套筒內部通過增加衫套，實現多規格手柄前端為內六角扳手將手柄一端圓銷穿過蝸桿軸一端對定孔，實現另端的內六方（外六方）扳手。在套筒扳手的設置上，采用12邊形的方式，能夠適用于6邊螺母、四方螺母以及特殊結構的三角螺母進行有效配合。取下搖柄，則形成內六方扳手。圖2為搖柄內六方擴展應用示意圖。通過連續回轉的方式，將扳手傳統的角度范圍擺動轉化為連續回轉運動，從而提高效率，并通過延長搖柄的長度，減少了勞動的強度。
5.5小空間。本工裝創新設計相對于普通的扳手而言，能夠在極小空間深入之后，在外部進行回轉傳遞轉矩，并且將水平方向上的回轉轉化為豎直方向上的回轉，從而起到空間垂直傳遞運動的效果，能夠在極小空間內實現大力矩、改變傳動方式，從而提高其工作范圍和適用空間。圖3為極小空間內的使用示意圖，顯示了其工作狀況。
6結束語
通過建筑施工設備螺紋可拆卸連接的穩定性和流動性的分析，結合現在常用的扳手工具進行比較，開展了綜合性的創新設計。本創新設計能夠適用于極小空間內，具有自鎖性能好、用途廣泛、適用對象多的綜合特點。通過創新設計所制作的使用模型，在實踐中極大地提高了生產效率，擴展了使用范圍，縮短了安裝維護周期，從而推動了建筑施工設備的使用和維護。
作者:沈辰霏 李永生 王小剛 單位:揚州工業職業技術學院