起重机械第十一章课件.pptx

1、第十一章变幅机构目 录/CONTENTS 1 载重水平振幅 2 臂架自重平衡 3 变幅驱动机构第1节 载重水平机构第一节 载重水平机构变幅机构 在臂架类起重机中，用于改变吊具或起吊货物水平幅度位置的机构称为变幅机构。在臂架类回转型起重机中，从起重机旋转中心线到取物装置中心线的距离称为幅度；在非回转的臂架类起重机中，从臂架铰轴或其他典型轴线到取物装置中心线的水平距离称为起重机的幅度。根据工作性质的不同，变幅机构可分为工作性与非工作性两种。第一节 载重水平机构 非工作性变幅机构也称为调整型变幅机构，它只在装卸开始前的空载条件下变幅，使起重机调整到适于吊运货物的幅度,在货物运转过程中，幅度不再改变，

2、变幅过程是非工作性的。其主要特征是变幅工作次数少，一般都采用较低的变幅速度，通常为1030m/min。第一节 载重水平机构 工作性变幅机构可使货物沿起重机的径向作水平移动，以扩大起重机的服务空间范围和提高工作机动性。这种变幅可在带载条件下进行，其变幅过程成为每一工作循环中的主要工序之一，这类变幅机构称为工作性变幅机构。其主要特征变幅频繁，变幅速度对装卸生产率有直接影响。所以在这类变幅机构中，一般应采用较高的变幅速度以提高装卸生产率，通常为4090m/min。工作性变幅机构在构造上较为复杂，但工作性能则显著改善。例如采用吊重水平位移及臂架自重平衡系统，可减少变幅阻力、降低变幅功率。第一节 载重水

3、平机构 根据变幅方法，变幅机构可分为运行小车式和俯仰臂架式。图11-1 所示是一种运行小车式变幅机构，幅度的改变是靠小车沿着水平的臂架弦杆运动来实现的。运行小车变幅可分为自行式和绳索牵引式两种。这类变幅机构一般是工作性变幅机构，常用于带电动葫芦的小型固定式回转起重机，也可用于部分塔式起重机中。图11-111-1运行小车式变幅装置简图第一节 载重水平机构 图11-2 所示是一种俯仰臂架式变幅机构，它靠动臂在垂直平面内绕其铰轴俯仰来实现幅度的改变。俯仰臂架式变幅广泛用于门座起重机、流动式起重机和大多数塔式起重机等。图11-211-2俯仰臂架式变幅装置简图第一节 载重水平机构 绳索补偿法的特点是货物

4、在变幅过程中引起的升降现象依靠起升绳缠绕系统中及时放出或收入一定长度起升绳的办法来补偿，从而使货物在变幅过程中沿水平或接近水平线的轨迹移动。绳索补偿法又有多种方案，常用的有补偿滑轮组法、补偿滑轮法、连杆补偿滑轮组法和补偿卷筒法。一、载重水平变幅的构造形式载重水平变幅1 绳索补偿法第一节 载重水平机构 (1)补偿滑轮组法图11-5 所示为利用补偿滑轮组使货物水平变幅的工作原理。它的特点是在起升绳绕绳系统中增设一补偿滑轮组。可以看出,当臂架从位置转动到位置时,货物和取物装置一方面随着臂架端点的升高而升高,另一方面又由于补偿滑轮组缠绕长度缩短、放出钢丝绳和增加悬挂长度而下降。图11-511-5补偿滑

5、轮组工作原理图第一节 载重水平机构 (2)补偿滑轮法图11-6 所示是利用补偿滑轮使货物水平变幅的变幅系统。从起升卷筒绕出的钢丝绳，经过装在摆动杠杆上的导向滑轮，然后通向臂架头部。装有补偿导向滑轮的杠杆通过拉杆与臂架连接。在变幅过程中，补偿导向滑轮位置的变化使从卷筒到臂架头部之间的钢丝绳长度的变化与吊钩随臂架头部的升降相补偿。图11-611-6补偿滑轮式变幅装置简图第一节 载重水平机构 (3)连杆补偿滑轮组法图11-7 所示的补偿方式是通过连杆把沿导轨移动的补偿滑轮组的动滑轮与臂架尾部联系起来，而且连杆的长度l1 与臂架的尾长l2 相等。图11-711-7连杆补偿滑轮组变幅装置简图第一节 载重

6、水平机构 (4)补偿卷筒法如图11-8 所示，这种补偿法的原理是将起升绳的另一端绕在一个由变幅机构驱动的补偿卷筒上。这里，补偿卷筒与变幅卷筒同轴相连。在变幅过程中，补偿卷筒放出或收入一定长度的起升绳，以弥补由于臂架仰俯摆动而引起的货物升降现象如果采用适当设计的曲线卷筒并使钢丝绳有序缠绕，就可以达到准确的货物水平变幅。图11-811-8补偿卷筒式绕绳系统简图1起升卷筒2补偿卷筒3变幅卷筒4臂架第一节 载重水平机构 组合臂架法的特点是货物在变幅过程中的水平移动是依靠臂架端点在变幅过程中沿水平线或接近水平线的轨迹移动来保证的。2 组合臂架法第一节 载重水平机构 (1)四连杆式组合臂架图11-9 所示

7、为采用刚性拉杆式组合臂架的工作原理。臂架系统由臂架、象鼻梁和刚性拉杆三部分组成。象鼻梁的端点将描绘出一条双叶曲线，如果臂架系统的尺寸选择得合适，则在有效幅度SminSmax范围内，象鼻梁的端点将沿着接近水平线的轨迹移动。当起升绳沿着臂架或拉杆到达象鼻梁，并从其头部引出时，即满足了货物水平变幅的要求。图11-911-9四连杆组合臂架第一节 载重水平机构 (2)平行四边形组合臂架图11-10 所示为一种平行四边形的组合臂架，通过由拉杆、象鼻梁、臂架与连杆构成的平行四边形，可保证吊重在变幅过程中严格地按水平线移动。图11-1011-10平行四边形组合臂架第一节 载重水平机构 如图11-11 所示,首

8、先根据工作需要和构造布置确定臂架长度L、最大幅度Rmax、最小幅度Rmin、臂架铰点O、起升滑轮组的倍率m 和补偿滑轮组的倍率mF。为使物品水平变幅获得较满意的结果,在幅度为Rmax时,臂架对水平线的夹角min宜取20 40;幅度为Rmin时,臂架对水平线的夹角max宜取60 80。然后按照保证货物尽可能水平变幅的原则,采用图解法,确定补偿滑轮组定滑轮的装设位置A。一、载重水平变幅系统的设计1 补偿滑轮组装置的设计图11-1111-11补偿点A 的图解锁定第一节 载重水平机构 从补偿滑轮装置的工作原理(图11-6)可知，设计的主要内容是合理选择杠杆系统的尺寸,使补偿B 点在变幅过程中的运动轨迹

9、能很好地补偿因臂架头部A 点升降所引起的吊钩的升降，从而保证吊钩在变幅过程中沿近似于水平线的轨迹运动。如图11-14。2 补偿滑轮装置的设计图11-1411-14补偿滑轮设计简图第一节 载重水平机构 这里只讨论起升绳沿平行于臂架或连杆轴线引出的常见方案。设计的主要任务是：确定臂架系统的主要尺寸(臂架长度L、象鼻梁前臂长度L1 和后臂长度l、拉杆长度r)；确定臂架铰点O 及拉杆铰点O1 的位置。设计时的基本要求是保证物品在变幅过程中尽可能沿接近水平线的轨迹移动，使臂架系统的尺寸尽可能紧凑、自重轻、装卸简便，并且各个铰点位置应符合总体布置的要求。3 四连杆式组合臂架装置设计第一节 载重水平机构 (

10、1)图解法在设计臂架系统前,最大幅度Rmax、最小幅度Rmin、起升高度等主要工作参数是给定的。然后根据起重机总体布置和构造上的要求初步选定臂架铰点O 的位置,从而可确定f 和H0,如图11-15 所示。图11-1411-14确定臂架和象鼻梁前臂长度的计算简图第一节 载重水平机构 (2)解析法从上述作图过程可以看出,要为变幅装置确定一组合适的尺寸,工作量很大,精确度也低。因此,目前已采用解析法在计算机上进行计算。第2节 臂架自重平衡第二节 臂架自重平衡 在变幅过程中，臂架系统的重心有可能发生升降现象。由于重心的升降，需要多做功而引起变幅机构驱动功率变大。可采用多种构造形式来避免重心的升降。下面

11、介绍两种方案。一、构造形式臂架自重平衡第二节 臂架自重平衡 1)利用活动对重使臂架系统的合成重心始终位于臂架俯仰平面的某一固定点上(例如臂架的铰轴上)，从而臂架系统合成重心在变幅过程中不发生升降现象。2)利用对重使臂架系统的合成重心保持在接近水平线的轨迹上。第二节 臂架自重平衡 1)根据利于布置的前提,选定对重杠杆铰点O的位及r=gO,使最大回转尾部半径在r 以内(图11-23)。二、杠杆-活动对重式臂架平衡系统设计的作图法1 确定杠杆系统的尺寸及对重初步自重图11-2311-23杠杆-活动对重式臂架平衡系统尺寸的确定第二节 臂架自重平衡 2)选定最大幅度及最小幅度对重杠杆的摆角1 和3。一般

12、取3=10 20,1=80 110。角度小,则对重自重大;反之,角度大可得较小的对重自重。3)对重自重载荷可根据能量守恒定律确定,臂架重心降低所减小的位能应等于对重重心升高所增加的位能。第二节 臂架自重平衡 4)选一中间幅度OC2。根据能量守恒定律求得对重应在的位置g2,它与最大幅度的高差h1 为第二节 臂架自重平衡 5)已知四连杆的三对对应的摆臂位置,则需求得适当的连杆ab。可以给定a 点求b点,也可给定b 点求a 点。通常是先确定a 点,即a1、a2 及a3,而相应的对重位置为g1、g2及g3。第二节 臂架自重平衡 上面确定了臂架平衡系统的几何尺寸及对重自重。现在检查一下本系统的不平衡力矩

13、M,即计算此杠杆系统在整个变幅过程中最大的不平衡力矩。绕O点的不平衡力矩的计算公式为2 最大不平衡力矩及合理的对重自重第3节 变幅驱动机构第三节 变幅驱动机构 变幅驱动机构有绳索滑轮组、曲柄连杆、扇形齿轮、齿条、螺杆、液压缸等形式。图11-24 所示为绳索滑轮组变幅驱动机构的典型简图。一、构造形式变幅驱动机构1 绳索滑轮组变幅驱动机构图11-2411-24绳索滑轮组变幅驱动机构第三节 变幅驱动机构 图11-26 所示为曲柄连杆驱动对重杠杆,然后再通过杠杆使臂架俯仰。曲柄连杆机构的优点是能自动限制变幅极限位置,使工作可靠性增大。其缺点是变幅速度很不均匀,电动机与曲柄间所需传动比大,因而使装置尺寸

14、和自重增大。这种形式只用于旧式的小型起重机,现已很少采用。2 曲柄连杆变幅机构图11-2611-26曲柄连杆变幅驱动机构第三节 变幅驱动机构 图11-27 所示为齿条变幅驱动机构的典型简图。其中臂架直接由齿条推动,齿条则由装设在机器房顶上的电动机通过减速器和最后驱动小齿轮来驱动。对于较大型的起重机,齿条常制成针齿的形式,以简化制造和维修工作。3 齿条变幅驱动机构图11-2711-27齿条变幅驱动机构第三节 变幅驱动机构 图11-28、图11-29 所示为螺杆变幅驱动机构的典型简图。螺杆螺纹可以是单线、双线、三线或是四线的。采用单线螺纹可使结构更紧凑,但传动效率低,用于非工作变幅。在近代工作性变

15、幅结构中多采用双线以上的螺纹。4 螺杆变幅驱动机构图11-2911-29螺杆变幅驱动机构图11-2811-28螺杆变幅机构第三节 变幅驱动机构 图11-30 所示为液压缸变幅驱动机构的典型简图。其中平衡梁直接由液压缸活塞杆推动,液压缸为双向作用。5 液压缸变幅驱动机构图11-3011-30液压缸变幅驱动装置第三节 变幅驱动机构 在设计变幅系统时,需要了解变幅系统的运动速度,这是为了:检查变幅系统的速度均匀性;在计算变幅系统驱动机构时,需知道臂架系统各部分的折合转动惯量,这时则应了解其重心速度与转动角速度。二、臂架系统的运动速度第三节 变幅驱动机构 变幅机构计算的主要内容为:计算变幅阻力,确定计

16、算载荷,确定驱动功率,选择电动机,确定制动力矩,选择或设计制动器,确定传动比,设计传动装置。三、变幅机构的载荷1 变幅阻力分析第三节 变幅驱动机构 分析了变幅阻力的计算后，应进一步确定各种不同的计算状态下的载荷组合,从而求出实际计算所需要的各类计算载荷。2 载荷组合及各计算载荷的确定第三节 变幅驱动机构根据稳定运动时的静功率初选电动机四、工作性变幅驱动机构计算1 电动机功率的选定第三节 变幅驱动机构2 减速器总传动比第三节 变幅驱动机构3 验算起动时间第三节 变幅驱动机构4 制动力矩 制动器的制动力矩应满足以下条件:1)在工作状态与非工作状态下,应具有足够的制动安全系数。2)在最不利的工作状态

17、下,制动时间不应长,tzhmax4 6s。3)在无负荷的情况下,制动时间不宜短,tzhmin11.5s。第三节 变幅驱动机构5 验算电动机短期过载能力 在验算最大起动时间时常放弃在最大工作载荷下能及时起动的要求,以免选用过大的电动机,因为此种情况不常出现。但应保证在电动机开动以后不致由于突起的大风将起重机吹停,因此,应验算电动机的最大转矩是否能克服M。第三节 变幅驱动机构5 验算电动机短期过载能力 在验算最大起动时间时常放弃在最大工作载荷下能及时起动的要求,以免选用过大的电动机,因为此种情况不常出现。但应保证在电动机开动以后不致由于突起的大风将起重机吹停,因此,应验算电动机的最大转矩是否能克服

18、M。6 选择减速器 由于起动与制动时减速器负荷较大,故应选用静功率Pj较大的减速器。第三节 变幅驱动机构五、非工作性变幅机构的计算1 变幅力与变幅绳直径第三节 变幅驱动机构2 内燃机的功率第三节 变幅驱动机构3 电动机 电动机需要将变幅机构在一定的起动时间内起动起来,对于发热一般能满足要求。电动机的额定转矩总 结 本章主要介绍了变幅机构的基础知识,学习时应全面了解工作性变幅与非工作性变幅的使用场合、基本原理和构造特点,基本掌握变幅驱动机构的载荷特点、变幅阻力的计算和变幅驱动机构设计的步骤及方法。教学重点和难点:工作性变幅机构的工作原理、载荷特点以及设计方法。本章小结谢谢THANK YOUXxxx制作