试论高压锅不松动手把的设计

试论高压锅不松动手把的设计

发表时间：2017-11-23T09:46:06.337Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第17期作者：张留广

[导读] 该新型手把是一种不易松动、传递扭矩大、寿命长、适用性强的高压锅手把，可以在一定程度上推广应用。

摘要：高压锅是现代家庭的必备炊具之一。由于高压锅具有独特的高温高压功能，从而大大缩短了时间，同时节约了能源。用户在使用高压锅的过程中，通过上手把和下手把的配合使用实现锅体的旋转开合。在绝大多数家用高压锅中，锅体与下手把之间均通过传统高压锅手把的连接块连接。

关键词：高压锅；不松动手把

引言：

目前高压锅手把与连接块之间没有导向定位结构。仅靠旋紧螺钉产生的力来得到固定，且在倾斜锅体时仅靠摩擦力传递扭矩，这种结构容易产生松动。在对传统高压锅手把的工作原理及缺点进行大量分析研究后，研制了一种新型高压锅不松动手把。通过啮合力代替摩擦力，以增大扭矩。并对其进行综舍性能实验，实验结果表明，该新型手把是一种不易松动、寿命长、适用性强的高压锅手把。

一、传统高压锅手把失效原理分析

在高压锅使用过程中，螺钉提供的预紧力对预防高压锅手把松动起着至关重要的作用，因而首先分析螺钉在常温和高温下工作的区别。

常温下，由于存在预紧力，螺钉的紧边始终紧贴连接块内螺纹向外的边，而松边与连接块内螺纹向里的边有间隙；高温下，由于螺钉、连接块、手把的材质不同，其热膨胀系数也不相同。如果螺钉的热膨胀系数大于连接块的热膨胀系数，螺钉的紧边与连接块内螺纹向外的边会贴的更紧，同时螺钉的松边与连接块内螺纹向里的边之间的间隙更小，甚至接触，这种情况下，螺钉在高温下会拧得更紧；如果螺钉的热膨胀系数小于连接块的热膨胀系数，螺钉的紧边与连接块内螺纹向外的边之间的压力会变小，但松边与连接块内螺纹向里的边之问的接触压力会增大，这种情况会使螺钉在高温下变松。在由高温到低温的过程中，无论是螺钉、连接块，还是手把都不可能回到原始的状态，因而，第一种情况下，螺钉的顼紧力会小于高温下的预紧力，第二种情况下，螺钉的预紧力会小于原始常温下的预紧力。无论是哪种情况，螺钉在使用过程中都会变松。

在使用过程中，螺钉正压力的大小直接影响锅体自身重量及锅体倾斜（将要倒出锅内物体）时传递的扭矩，甚至会致使螺钉外螺纹与连接块上的内螺纹之间产生松动。如果此时正压力产生的摩擦力矩大于倒出锅内物体所需的扭矩，则手把处于不松动状态；如果正压力产生的摩擦力矩小于倒出锅内物体所需的扭矩，则手把会松动。手把松动后，若没有用工具及时将螺钉拧紧，就会导致螺纹问长期松动而使螺纹失效。下手把甚至会沿螺纹中心旋转，给使用者带来很大不便。高压锅手把结构的缺陷而导致手把松动，使得高压锅除了存在内压高的安全隐患外，还存在下手把脱离连接块、锅体倾翻烫伤用户的安全隐患。

二、传统高压锅手把结构存在的不足

（1）下手把与连接块之间仅靠旋紧螺钉产生的力来得到固定。其连接块上内螺纹与螺钉外螺纹由于温度变化，材料热膨胀系数不同而产生间隙，从而引起松动。

（2）下手把与连接块之间没有导向定位结构。

（3）下手把凹槽与连接块凸台之间的配合有间隙，在倾斜锅体倾倒物体时，仅靠锅体与手把之间产生的摩擦力来传递扭矩是不够的，手把的旋转又使得螺钉快速松动，这是手把松动的主要原因。

三、手把结构的改进设计

3.1小型高压锅手把结构

为了适应小型高压锅手把宽度小的特点，在尽可能小的宽度尺寸中传递尽可能大的反扭矩，做出了如图3的适用于小型高压锅的新型手把设计。在原有设计思想不变的基础上，以传统连接块为基础，将其凸台向两侧纵向延长，使得连接块自身呈现出“十”字形结构，在凸台伸出部分的四个侧面上对称地设计了一定锥度（15°～20°）的斜面。此连接块尺寸较小，可用于普通家庭较小尺寸的高压锅。其结构

如图3（a）所示，成品模型如图3（b）所示。

由图3（a）可看出，凸台两端伸出部分有锥度，若手把内部也设计为与之对应的带锥度的凹槽，则它就可以很容易地与连接块对准。

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