一、成果產(chǎn)生的背景 
（一）扣件在建筑工地的作用 
  建筑工程，特別是房屋建筑，我們隨時(shí)可以看到施工是密密麻麻的建筑腳手架，建筑工人借助這些腳手架筑起了一座座高樓大廈，腳手架是各種建筑工程的必要輔助工具，離開腳手架任何工程都無法樹立起來，是什么把一根根各種型號(hào)的鋼管連接成穩(wěn)定、堅(jiān)固的整體的呢？起關(guān)鍵作用的就是扣件，扣件通過螺栓把鋼管連接起來，成為支撐建筑工程的基石。 
（二）研制緣由 
   在建筑設(shè)備租賃行業(yè)中，扣件租賃業(yè)務(wù)是建筑租賃企業(yè)的支柱項(xiàng)目，因?yàn)樗墙ㄖ┕ぶ?的建筑施工工具之一、它主要用于腳手架的連接和固定。建筑商為了節(jié)約資金投入，都是采用租賃的形式，這樣可以省去不少不必要的環(huán)節(jié)（購買、保存、清理、保養(yǎng)、維修、更換），建筑商可根據(jù)自己的需求租賃扣件。建筑商就把以上的各項(xiàng)工作轉(zhuǎn)嫁給了租賃企業(yè)，建筑商使用完成后的扣件，由于管理和保管不善，歸還的扣件租賃企業(yè)要進(jìn)行整修、清理、保養(yǎng)上油，方可下次使用。否則不能達(dá)到施工質(zhì)量要求?？奂薜馁|(zhì)量的好壞，直接影響施工安全和來往業(yè)務(wù)，還直接影響租賃企業(yè)的市場(chǎng)信譽(yù)及建筑工程的經(jīng)濟(jì)效益。 
   傳統(tǒng)的清理方法是：由于建筑商管理不好，建筑工程都是露天作業(yè)，風(fēng)、雨侵蝕扣件的生繡的很嚴(yán)重。還有建筑工地的混凝土的侵蝕，必須先加潤(rùn)滑油浸泡數(shù)小時(shí)后，在人工用扳手慢慢的松動(dòng)。人工拿扳手對(duì)扣件螺栓松動(dòng)時(shí)很難操作，首先要固定扣件，然后才能進(jìn)行松動(dòng)。所以人工操作既費(fèi)時(shí)、又費(fèi)力，功效也低，清理松動(dòng)的質(zhì)量差，很容易損壞螺栓。對(duì)扳手的消耗量很大，還無形增大了租賃企業(yè)的資金投入。 
   我廠結(jié)合本單位生產(chǎn)實(shí)際，以“提高生產(chǎn)效率、降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度、提高經(jīng)濟(jì)效益”為出發(fā)點(diǎn)，開展技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)，經(jīng)過了解開封幾十家的租賃站（公司）都是以人工的方式進(jìn)行這項(xiàng)工作，怎樣才能利用機(jī)械代替原始的手工操作呢？我們局從各部門精選技術(shù)過硬、業(yè)務(wù)能力強(qiáng)、富有責(zé)任心和鉆研精神強(qiáng)的技術(shù)人員成立科研攻關(guān)**，到各租賃行業(yè)和建筑工地進(jìn)行調(diào)研。在維修車輛的風(fēng)炮機(jī)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮聰明智慧，決定開發(fā)研制扣件螺栓松動(dòng)機(jī)。通過半年在使用中反復(fù)實(shí)驗(yàn)，逐步改進(jìn)和完善，研制成功了扣件螺栓松動(dòng)機(jī) 。 
二、研發(fā)過程 
（一）方案設(shè)計(jì)步驟 
    1.功能分析認(rèn)真研究設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)任務(wù)和要求。對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行功能分析，明確機(jī)械系統(tǒng)總功能，并將總功能進(jìn)一步分解為諸多分功能。
    2.原理方案確定在功能分析的基礎(chǔ)上，通過創(chuàng)新構(gòu)思、搜索探求、優(yōu)化篩選等，選擇能實(shí)現(xiàn)該功能的工作原理方案。
    3.機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)為實(shí)現(xiàn)各功能原理進(jìn)行工藝動(dòng)作構(gòu)思和工藝動(dòng)作分解，選擇各功能原理的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)或機(jī)構(gòu)。進(jìn)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)。
    4.機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的尺度綜合將機(jī)械運(yùn)動(dòng)方案中各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)工藝動(dòng)作運(yùn)動(dòng)規(guī)律要求和運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖的要求進(jìn)行尺度綜合。機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中各機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)尺寸都要通過分析、計(jì)算加以確定。當(dāng)然，還應(yīng)同時(shí)考慮其運(yùn)動(dòng)條件和動(dòng)力條件，以設(shè)計(jì)出性能良好的新機(jī)械。
    5.方案分析 對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析，考察其能否全面滿足機(jī)械的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力功能要求，必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力分析結(jié)果也將為機(jī)械的工作能力和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供必要數(shù)據(jù)。
    6. 方案評(píng)審 通過對(duì)眾多方案的評(píng)比，zui終選出*方案。
    7. 試制
    8．改進(jìn)
（二）設(shè)計(jì)原則：移動(dòng)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)、投資少、功效高、降低成本、減少勞動(dòng)強(qiáng)度，充分利用自動(dòng)化提高生產(chǎn)效率，提高扣件的質(zhì)量。
（三）機(jī)具結(jié)構(gòu)：框架、550w三相異步電動(dòng)機(jī)、長(zhǎng)軸、軸承座、手柄。
    *節(jié)：框架是用三角鐵焊制而成，長(zhǎng)66厘米，寬60厘米，高35厘米的框架。 
    第二節(jié)：扣件螺栓松動(dòng)機(jī)動(dòng)力有一個(gè)550w三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率550w、額定電壓380v、額定電流1.54A、轉(zhuǎn)速1400r/min，頻率50HZ。 
    第三節(jié)：長(zhǎng)軸是一個(gè)長(zhǎng)約65厘米、直徑3厘米的軸，長(zhǎng)軸一端與次動(dòng)輪連接，另一端焊接上22mm的套筒。 
    第四節(jié)：兩個(gè)軸承座，一個(gè)主動(dòng)輪5厘米，一個(gè)次動(dòng)輪22厘米用三角帶傳動(dòng)，帶動(dòng)長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)。 
    第五節(jié)：在扶手架上安裝倒順電源開關(guān)，一個(gè)人一只手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)開關(guān)，掌握手柄把螺栓松動(dòng)，操作人員可以**操作。
（四）工作原理：以380 v電壓為動(dòng)力電，通過550w三相異步電動(dòng)機(jī)通過皮帶傳動(dòng)，從而帶動(dòng)鑲嵌在長(zhǎng)軸上的凹型螺母轉(zhuǎn)動(dòng)。利用特制的手柄、卡好扣件，利用手柄將螺帽插入凹型螺母，開動(dòng)電源使其長(zhǎng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。電源開關(guān)分正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，操作時(shí)先正轉(zhuǎn)、然后反轉(zhuǎn)即可完成扣件的松動(dòng)的全過程。
1．電機(jī)功率確定
 （1-1） 式中  為電機(jī)效率（%）。
   在設(shè)計(jì)要求的轉(zhuǎn)速強(qiáng)度下，重復(fù)上述計(jì)算，比較不同強(qiáng)度的螺栓松動(dòng)力所需要的電機(jī)功率。顯然，從電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能能耗來說，功率小者為佳，以該原則確定主要?jiǎng)恿Φ碾姍C(jī)的大小。經(jīng)過反復(fù)測(cè)試和論證采用550 w三相異步電動(dòng)機(jī)。
2．主動(dòng)輪和從動(dòng)輪確定
   電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能是通過主動(dòng)輪和從動(dòng)輪來完成能量轉(zhuǎn)換的，確定主動(dòng)輪和從動(dòng)輪直徑的大小是該機(jī)械的關(guān)鍵。兩者直徑的關(guān)系是通過轉(zhuǎn)速來完成確定。 
主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的關(guān)系：
  （2-1） 式中：Sg為主動(dòng)輪與從動(dòng)輪速率的關(guān)系； 
                Sz為主動(dòng)輪的速率； 
                Sc為從動(dòng)輪的速率； 
    由以上關(guān)系可確定、主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的直徑關(guān)系：
  （2-2） 式中：Dg為主動(dòng)輪與從動(dòng)輪直徑的關(guān)系； 
                Dz為主動(dòng)輪的直徑； 
                Dc為從動(dòng)輪的直徑；
主動(dòng)輪和從動(dòng)輪直徑的確定： 
主要參數(shù):
（1）長(zhǎng)軸旋轉(zhuǎn)速度 
（2）從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和直徑 
（3）主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和直徑
     經(jīng)過反復(fù)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)得出主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的直徑； 
 Zg=77mm，電機(jī)自帶輪子的直徑。 
主動(dòng)輪的直徑為77mm； 
Cg=2.64*77=204mm
    由計(jì)算得出，從動(dòng)輪的直徑zui后確定為204mm；
   有以上公式可以看出主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的速率的比是2.6倍。
3．手柄與開關(guān)距離的確定
   手柄與開關(guān)的直線距離首先考慮人的適應(yīng)范圍、兩臂的舒適程度來確定該距離。通過大量的實(shí)驗(yàn)和查詢相關(guān)資料，左臂和右臂實(shí)現(xiàn)操作間的*距離是身體長(zhǎng)度的3.86倍。
  （2-4） 式中：Lj為兩臂之間*的距離； 
                Ls為人的身體高度； 
                Jl為人肩膀的距離；
 （2.5） 式中：Lj為手柄到開關(guān)的距離。 
               有以上關(guān)系式得出開關(guān)與手柄的直線距離為440mm。 
4．手柄長(zhǎng)度的確定根據(jù)人的臂長(zhǎng)和操作范圍，選取*的長(zhǎng)度，原則是既使人感到了舒適，又有可以任意操作的空間。通過試驗(yàn)zui后確定手柄長(zhǎng)度為：550mm。
5．研制過程與改進(jìn)措施 
     研制初期，用5.5kw三相異步電動(dòng)機(jī)作為設(shè)備的動(dòng)力，由于其重量大，移動(dòng)不方便，另一方面電量消耗大。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)對(duì)比zui后更換為550w三相異步電動(dòng)機(jī)，這樣克服了以上的缺點(diǎn)。使用起來更加靈活方便。
三、成果主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    1．*在利用電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，代替手工操作松動(dòng)扣件螺栓，成功實(shí)現(xiàn)了扣件螺栓松動(dòng)的機(jī)械化，改善建筑租賃業(yè)的工作環(huán)境，充分體現(xiàn)了以人為本的人本理念。
    2．該設(shè)備具有體積小，移動(dòng)靈活，安裝簡(jiǎn)便，易于操作和維護(hù)，方便適用。
    3．通過實(shí)踐應(yīng)用證明該設(shè)備具有延長(zhǎng)螺栓的使用壽命，節(jié)約資金，降低成本，投資少，見效快。
    4．通過應(yīng)用證明該設(shè)備大大的提高了螺栓松動(dòng)的效率，是運(yùn)用前的4.5倍。
四、在實(shí)踐中應(yīng)用情況 
    扣件螺栓松動(dòng)機(jī)通過在該機(jī)械在開封市郊區(qū)茂盛鋼模板租賃站、開封黃石工程建筑設(shè)備有限公司、開封郊區(qū)黃河河務(wù)局租賃站租賃等企業(yè)推廣應(yīng)用，經(jīng)過該機(jī)具處理的扣件螺栓清理質(zhì)量高，使用方便。建筑工地使用后給予高度評(píng)價(jià)，從而提高租賃企業(yè)的信譽(yù)。另一方面應(yīng)用該機(jī)不但節(jié)約了時(shí)間，還有效的降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，大幅度提高了工作效益，延長(zhǎng)了扣件的使用壽命，減少了成本的投入，為企業(yè)節(jié)約大量的資金，松動(dòng)機(jī)自身投資小，見效快，經(jīng)濟(jì)效益顯著。應(yīng)用的企業(yè)都取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。 
五、生產(chǎn)效益 
   原來傳統(tǒng)的方法，每人每天一個(gè)工作日可以加工400個(gè)左右，螺栓松動(dòng)效果很差，工作人員人身還容易受到傷害，也很容易損壞螺栓。研制成功的扣件螺栓松動(dòng)機(jī)，機(jī)具總造價(jià)1000元，經(jīng)濟(jì)使用。按每人每天一個(gè)工作日8小時(shí)計(jì)算，大約可以松動(dòng)1800個(gè)扣件，而且松動(dòng)的效果特別好。如果按每天節(jié)約120元計(jì)算，一年可以節(jié)約43800元，功效是傳統(tǒng)人工松動(dòng)的4.5倍。該機(jī)應(yīng)用是扣件清理的速度加快，加快了扣件的周轉(zhuǎn)，增加了租賃企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收入。再一方面由于扣件的及時(shí)清理、保養(yǎng)，延長(zhǎng)了扣件的使用壽命，減少了成本投入，節(jié)約的企業(yè)資金。同時(shí)也提高了市場(chǎng)信譽(yù)，增加了租賃業(yè)務(wù)量，從而增加了經(jīng)濟(jì)收入。