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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扳手因產品形状像英文字母“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.
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。
关键词：F扳手 机构改进 应用
一、引言
F扳手因產品形状像英文字母“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.
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。