本工装通过长柄臂(6)、90˚弯折处(4)、长柄(1)、套筒端头(2)、套筒(3)和手柄(5)这六个部分组成，如 图1 所示。本工装基于其独特的结构设计，旨在实现对PROTOS 2C卷烟机Y1M、Y2M、Y3M剔除阀门的快速、准确安装与拆卸 [1] 。工装的长柄(1)采用不锈钢材质，长柄的设计为L形，在特定位置沿90度折弯，使得维修人员能够更容易地接触到安装在机器狭缝内的阀门。其次，套筒(3)的设计截面根据异形螺钉的尺寸进行加工，形成了一个8 × 6 mm的方孔，并在方孔的长边方向加工出半径为5 mm的圆弧孔(2)。使得套筒能够与阀门的异形螺钉精确配合，实现螺钉的拧紧或拧松。在操作过程中，维修人员将工装的长柄头部对准固定螺钉头，通过双手握住手柄(5)，可以顺时针旋转工装，使套筒与螺钉互相啮合，从而拧紧螺钉；反之，逆时针旋转则可以拧松螺钉，简化阀门的安装与拆卸过程，提高操作的便捷性和效率。长柄(1)与套筒(3)之间的连接采用焊接方式，确保连接的牢固性。焊接可以通过手工操作焊条进行电弧焊，或者采用二氧化碳气体保护焊、点焊等方式，以适应不同的制造条件和要求 [2] 。

当该工装在进行作业时，由于其作业特点，可以看作为一受外力作用的T字形外伸梁，因此将长柄看作T型外伸梁，校核其在操作过程中可能承受的弯曲力进行计算和分析，以确保其在使用过程中不会发生断裂或过度变形 [4] 。

在本工装的设计中，考虑到成本、加工性和耐用性等因素，选用铸铁作为L型长柄的材料 [5] 。

(1) 计算长柄的支座约束反力，受力图如下，其平衡方程为：

$\begin{array}{l}{\displaystyle \sum M_A}=0,-3F_2+2F_{NB}-F_1=0\\ {\displaystyle \sum F_y}=0,F_{NA}-F_1+F_{NB}-F_2=0\end{array}$

计算可得： $F_{NA}=2.5\text{N}$， $F_{NB}=10.5\text{N}$。

(2) 由其弯矩图，确定可能的危险截面，从 图2 可知，最大值弯矩在横截面C上，为 $M_C=2.5\text{N}\cdot \text{m}$；最大负值玩具在横截面B上，为 $M_B=-4\text{N}\cdot \text{m}$。

(3) 确定可能的危险点，铸铁长柄的横截面B上的最大拉应力发生在截面上边缘的各点，最大压应力发生在该截面下边缘的各点。

$\sigma =\frac{My}{I}$

其中， $\sigma$——最大压应力；M——最大弯矩；y——长柄长度。

此时，已知 $M_B=-4\text{N}\cdot \text{m}$， $y_1=30\text{mm}$ (套筒长度)， $y_2=95\text{mm}$ (长柄连接长度)，按照《机械设计手册》标准，惯性矩 $I_Z=763\times {10}^{-8}{\text{m}}^4$，则：

${\sigma }_B^{+}=\frac{M_B{y}_2}{I_Z}=\frac{4\times 30\times {10}^{-3}}{763\times {10}^{-8}}\text{Pa}=15.8\times {10}^3\text{Pa}$

${\sigma }_B^{-}=\frac{M_B{y}_2}{I_Z}=\frac{4\times \left(95+10-30\right)\times {10}^{-3}}{763\times {10}^{-8}}\text{Pa}=42.3\times {10}^3\text{Pa}$

铸铁长柄横截面C上的最大拉应力发生在横截面下边缘的各点，最大压应力发生在横截面上边缘的各点，分别有：

$\begin{array}{l}{\sigma }_C^{+}=\frac{M_C{y}_2}{I_z}=\frac{2.5\times \left(95+10-30\right)\times {10}^{-3}}{763\times {10}^{-8}}\text{Pa}=16.9\times {10}^3\text{Pa}\\ {\sigma }_C^{-}=\frac{M_C{y}_1}{I_z}=\frac{2.5\times 30\times {10}^{-3}}{763\times {10}^{-8}}\text{Pa}=9.8\times {10}^3\text{Pa}\end{array}$

以长柄内横截面上的最大拉应力和最大压应力进行校核，即得：

${\sigma }_{\text{max}}^{+}={\sigma }_C^{+}=16.9\text{Pa}<\left[{\sigma }^{+}\right]=30\text{Pa},{\sigma }_{\text{max}}^{-}={\sigma }_B^{-}=42.3\text{Pa}<\left[{\sigma }^{-}\right]=60\text{Pa}$

可见，长柄受力弯曲时符合弯曲正应力强度设计准则，是合理的。

其余工作部件的选用参数如下 表1 ：

装置：卷烟机阀门安装和拆卸的工装。

方法：选择三台卷烟机，分别使用传统拆卸方式与卷烟机阀门安装和拆卸的工装。

对PROTOS 2C卷烟机Y1M、Y2M、Y3M剔除阀门进行拆卸与安装，验证该工装的实用性。

步骤：(1) 选择三台型号相同的PROTOS 2C卷烟机；

(2) 使用传统拆卸工具与卷烟机阀门安装和拆卸的工装；

(3) 记录使用传统拆卸工具与卷烟机阀门安装和拆卸的工装对PROTOS 2C卷烟机Y1M、Y2M、Y3M剔除阀门进行拆卸与安装的时间。

结论：根据 表2 、 表3 、 表4 的实验数据发现卷烟机阀门安装和拆卸的工装可以快速、有效地安装与拆卸PROTOS 2C卷烟机Y1M、Y2M、Y3M剔除阀门。

结论：通过使用特制工装，可以实现对PROTOS 2C卷烟机Y1M、Y2M、Y3M剔除阀门的快速、准确安装与拆卸，提高了维修效率，降低了操作难度，确保了设备的安全运行和生产的连续性。