港口起重机第七章 变幅机构

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3．变幅机构组成 （1）臂架系统 （2）变幅驱动装置 4．工作性变幅机构设计内容 （1）设计货物水平位移系统 补偿型式，臂架系统几何尺寸 （2）设计臂架自重平衡系统 平衡方式，平衡系统几何尺寸， 平衡重重量 （3）设计变幅驱动机构 驱动型式和传动方案，传动装置 的选型和计算 （4）安全辅助装置的设计 缓冲装置，限位装置等
2 1 K 2 K sin ZK cos
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2）刚性四连杆组合臂架方案的设计 设计原则：保证货物在变幅过程中尽可能沿接近于水平线的轨迹移动 货物的未平衡力矩尽可能小 已知条件：最大幅度 Rmax 最小幅度 Rmin l l 起升高度 H l 臂架端部滑轮直径 D O L 设计任务：臂架长度 L
绳索补偿法——滑轮组补偿 组合臂架补偿法——刚性四连杆组合臂架
1）滑轮组补偿方案的设计 设计原则：保证货物在变幅过程中尽可能沿接近水平线轨迹移动 货物引起的对臂架下铰点的（未平衡）力矩尽可能小 已知条件：最大幅度 Rmax 最小幅度 Rmin 起升高度 H 起升滑轮组倍率 mq 设计任务：确定臂架长度 L 补偿滑轮组倍率 mb 臂架下铰点 O 的位置 补偿滑轮组中定滑轮安装铰点 O 1 的位置 2017/10/8
① 货物运动轨迹 钢丝绳总长度S
S lb mb lq mq S lb mb lq mq
y H0 lq L sin
设 K
d L
Z
mb mq
S lb mb mq
由△OA O1可得 则有
2 lb L2 d 2 2Ld cos 90 L 1 K 2K sin
第七章
变幅机构
一．概述 变幅机构：改变起重机幅度和起升高度的机构 臂架型起重机的主要工作机构 1．变幅机构的作用 （1）扩大起重机作业范围，改善工作机动性，提高生产率； （2）改变取物装置位置，以适应起重量和装卸位置的要求； （3）提高非工作时起重机的通过性。
2．变幅的类型 （1）按工作要求 1）工作性变幅机构 带载变幅 变幅频繁，幅度变化范围大，变幅速度高； 示例：港口装卸门机 2）非工作性（调整性）变幅机构 不带载变幅（调整取物装置位置） 变幅次数少，变幅速度低； 2017/10/8 示例：履带、轮胎、汽车起重机等
Βιβλιοθήκη Baidu2017/10/8
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二．货物水平位移 变幅过程中，货物沿水平线或近似水平线轨迹移动 → 降低能耗、提高操作性能
（1）货物水平位移补偿的主要方案及原理 1）绳索补偿法 原理: 起升绳总长度不变，而局部长度可 变，自动补偿因臂架摆动引起的货物升降 ① 滑轮组补偿 ② 导向滑轮补偿 ③ 椭圆规原理补偿 ④ 卷筒补偿
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（2）按变幅方式 1）摆动臂架式：臂架在垂直平面内摆动 货物作径向移动的同时作升降运动，变幅功率较大 应用：门座起重机、浮式起重机、流动式起重机 2）牵引小车式：起重小车沿着水平臂架上的轨道运行 货物水平移动；变幅速度恒定；变幅功率小 应用：塔式起重机 3）伸缩臂架式：臂架沿其轴线方向伸缩 在改变幅度的同时，也可增加起升高度 应用：流动式起重机 （3）按臂架系统结构 1）非平衡性变幅机构： 变幅时，货物重心和臂架重心有升（降） 增加变幅阻力，且变幅速度越高，变幅阻力增加越大 给司机操作带来不便，在港口门座起重机中多不采用 2）平衡性变幅机构： 变幅中，货物重心和臂架重心沿水平线或接近水平线移动 2017/10/8 有货物水平位移系统、臂架自重平衡系统
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图解法设计步骤
① 根据 Rmax、Rmin、H 及总体布置和构造要求 初定：臂架长度 L 臂架下铰点位置 O（即 f 、HO ） 一般有： αmin=20～40° 、αmax=60～80° ② 一般取： mb =3（ mq =1）， mb =5（ mq =2） ③ 确定补偿滑轮组中定滑轮的安装位置 O 1 原理：当 PQ 与 S 合力 F 的作用线通过臂架下 O 时，货物引起 的变幅阻力矩为零
a）分别求出各幅度臂架位置的未平衡力矩：
MQ F r
b）作出货物未平衡力矩曲线并校核，应满足
M Q max M Q
max
0.05 ~ 0.1 PQ Rmax
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☆ 若不满足高度差及未平衡力矩的要求， 则应 调整 O1 点位置，重新校核直至满足要求为止
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解析法设计步骤
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④ 设计校验
A） 校验货物水平位移高度偏差 取6～8个臂架位置，分别求出各幅度位置时的货物高度偏差值，即：
yi mq yi y1 mb li l1
货物全幅度上的最大高度偏差值应满足 ymax ymax ymin 0.03 Rmax Rmin B）校验货物未平衡力矩 ——由于合力不通过臂架下铰点所产生的力矩
2）组合臂架补偿法 原理: 利用运动构件组合的 合理设计，使货物的移动轨迹 满足货物水平移动的要求 ① 刚性四连杆组合臂架 ② 平行四边形组合臂架 2017/10/8 ③ 曲线象鼻梁组合臂架
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（2）货物水平位移系统设计
确定臂架系统的型式和几何尺寸，以求得最佳的货物水平位 移性能和最小的货物未平衡力矩。
② 货物未平衡力矩 由功能原理 P Q dy M Q d 得 M P dy P L cos Q Q Q
d
S y L sin Z 1 K 2 2K sin mq
③ 校验 ymax 、 MQmax 2017/10/8
S
P Q mq
mb
F PQ S
a）取两中间幅度位置OA1、 OA2 距 Rmax 和 Rmin 各 1/4 处； b）分别过 OA1、 OA2 作力的三角形 使合力 F 的延长线通过臂架下铰点； c）分别过 OA1、 OA2 作 S 力的延长线 2017/10/8 交点 O 1 即为初求。