起重运输机械验指导书

起重运输机械实验指导书
物流工程学院
港机实验室编
武汉理工大学
二零零七年六月
前言
《起重运输机械》课程是机械制造及自动化、机械设计及理论、物流技术与装备等专业的一门实践性较强的专业课，其实验教学是本课程教学中必不可少的组成部分。

通过实验教学可增加学生的感性认识，加深对课堂教学内容的理解，由此提高学习的积极性和主动性。

实验教学是课堂教学的一个重要环节，它不仅是对课堂理论知识的验证、巩固和加强，而且更是对新知识领域的探索、研究和开拓。

我们根据《起重运输机械》实验教学大纲内容的安排，特制定本实验教学指导书，要求学生通过实验，了解起重运输机械的基本分类和主要机型，不同机型的组成和结构特点，工作过程和工作原理，以及其应用开发等。

本实验指导书由金超球、党翠兰、江明鸿等编写，郭燕、李郁等审阅。

编者
2007年6月
目录
实验一起重运输机械概述 (1)
实验二制动器实验 (2)
实验三变幅机构性能参数测定 (6)
实验四气力输送机参数测定 (8)
实验一起重运输机械概述
（一）实验目的、意义
通过老师现场对实物的讲解和演示，使学生建立对港口起重运输机械的感性认识，进一步了解各种起重机械和连续输送机械及其典型零部件的构造、类型、特点及工作原理，以加深对起重运输机械的认识和理解，从而巩固课堂教学内容，提高学生的学习积极性，为本课程的学习打下良好的基础。

（二）实验内容和方法
1、观看几种典型的起重运输机械实物或模型及操作演示，具体地了解不同起重运输机械的构造及工作特点，对起重运输机械有一个具体直观的理解。

2、参观具体的起重机械零部件实物或模型，了解抓斗、吊钩、卷筒、钢丝绳、滑轮、制动器等的类型、构造和特点，认识这些零部件在起重机械中的作用；
3、参观斗式提升机、螺旋输送机、链斗卸船机等主要连续输送机的模型，认识并了解它们的类型、构造、典型零部件、工作特点及工作原理。

（三）主要仪器设备
1、整机实物：门座起重机、汽车起重机、垂直螺旋输送机、链斗卸船机；
2、整机模型：斗式提升机、水平螺旋输送机、刮板输送机；
3、主要零部件实物或模型：抓斗、吊钩、卷筒、钢丝绳、滑轮、制动器等。

（四）思考题
1、门座起重机有由哪些工作机构组成？简述各工作机构的组成及动作过程；
2、汽车起重机有由哪些工作机构组成？简述各工作机构的组成及动作过程；
3、叙述抓斗、吊钩、卷筒、钢丝绳、滑轮、制动器等零部件在起重机械中的作用；
4、连续输送机是怎样分类的？它有哪些主要类型？
5、斗式提升机是怎样组成的？它有哪几种取料方式？有哪几种卸料方式？
6、水平螺旋输送机的工作原理是怎样的？螺旋叶片有哪几种型式？
实验二制动器实验
（一）实验目的、意义
通过学生亲自动手对实物的操作和实验，了解并掌握块式制动器和盘式制动器的结构特点、工作原理以及调试方法。

（二）实验基本原理与方法
制动器是保证起重运输机械中各工作机构安全正常工作的重要部件，其工作原理是利用摩擦消耗机构运动的动能以达到停止、调速、支持的作用。

制动器的工作原理是：当机构断电，停止工作时，制动器的驱动装置——推动器也同时断电(或延时断电)，停止驱动(推力消除)，这时制动弹簧的弹簧力通过两侧制动臂传递到制动瓦块（或夹钳）上，使制动覆面产生规定的压力，并建立规定的制动力矩，起到制动作用；当机构通电驱动时，制动器的推动器也同时通电驱动并迅速产生足够的推力推起推杆，迫使制动弹簧进一步压缩，制动臂向两侧外张，使制动瓦块（或夹钳）脱离制动轮，消除制动覆面的压力和制动力矩，停止制动作用。

本实验采用港口起重机上常用的块式制动器和盘式制动器为对象：
1、块式制动器是利用制动瓦块与制动轮间的摩擦达到制动的目的，其结构如下图：
2、盘式制动器是利用制动夹钳与制动盘间的摩擦达到制动的目的，其结构如下图：
（三）主要仪器设备
制动器实验台共三套，其中每套含以下部件：
1、Y132M-8 电机
2、YW25-20/22HR 块式制动器
3、YP11-220-250×20 盘式制动器
4、TQ66扭矩传感器
5、温度传感器
6、S×48 智能测量计
7、制动器操纵台
（四）实验方案与技术路线
本实验台采用先进的可编程控制器做主控单元，多个CPU处理单元协调完成各种数据处理。

实验台布置如下：
电机块式制动器盘式制动器扭矩传感器飞轮温度传感器温度传感器
操纵台
1、实验内容
在制动器实验台上，通过实际操作：
1）了解块式制动器和盘式制动器的结构特点、工作原理和动作过程；
2）掌握块式制动器和盘式制动器的调整和测试方法；
3）通过改变飞轮矩，测量不同的制动力矩和制动时间，并与计算结果进行比较分析。

2、实验步骤：
1）系统通电完成后，文本显示器无报警灯闪动及报警声，各个仪表数据显示正常，即可开机实验；
2）手动选择盘式制动器或块式制动器，特别注意实验时只能选择其中一个作实验对象，绝不能两个制动器同时制动；
3）调整好选中的制动器、制动力矩（注意不能超过100N∙m），配好飞轮，装配飞轮时，注意扭紧螺丝；
4）按下启动按钮，电机启动。

当观察转速或文本显示器达到设定速度，稳定一段时间，按下停机按钮；
5）记录下制动力矩、制动时间、电机转速、制动器温度等数据；
6）选择另一制动器，将前面已做过实验的制动器调到常开模式；
7）重复3、4、5；
8）将上述各实验结果记录下表：
（五）思考题
1、试分析比较块式制动器和盘式制动器的异同点；
2、制动器在使用中需要有哪些调整？为什么？
3、实验中，飞轮的作用是什么？请考虑能否用其它的方式来取代其这一作用？
4、计算制动力矩：
已知参数：飞轮重量（G）：1块，20 kg
2块，30 kg
3块，40 kg
飞轮直径：350 mm
制动时间：由实验台显示屏读数
转速：由实验台显示屏读数
制动器效率：0.97
摩擦系数：钢对钢，0.15
钢对石棉，0.3
实验三变幅机构性能参数测定
（一）实验目的、意义
通过本实验，验证设计的货物水平位移补偿和臂架自重补偿效果，了解影响其设计效果的因素，加深对基本原理的认识和理解。

（二）实验基本原理与方法
在门座起重机的变幅机构中，为减少变幅阻力，希望在变幅过程中，货物重心和臂架系统合成重心沿水平线或接近水平线移动，因此，设置有货物水平位移补偿系统和臂架自重补偿系统。

1、基本原理
1）臂架自重补偿原理：利用活对重——杠杆系统，使臂架系统的合成重心在变幅过程中沿近似水平线移动；
2）货物水平位移补偿原理：
①四连杆组合臂架系统：利用由摆动臂架、象鼻梁、大拉杆及机架组成的平面四杆机构，在变幅过程中，使悬挂货物的象鼻梁前端点的移动轨迹满足货物水平移动的要求；
②单臂架系统：利用在变幅过程中，起升绳总长度不变，而局部长度可变，使货物的升（降）依靠起升绳卷绕系统及时放出（收回）一定长度的起升绳绳量自行进行补偿，从而使货物沿近似水平线移动。

其补偿方案通常有：滑轮组补偿和导向滑轮补偿。

2、实验方法：
1）通过对臂架及其平衡系统模型的拼装和操纵，检验其货物水平性和自重平衡性效果；
2）通过改变模型尺寸，分析比较各尺寸对其货物水平性和自重平衡性影响的程度。

（三）主要仪器设备
1、尺寸和平衡重重量可改变的四连杆组合臂架及其平衡系统模型；
2、尺寸和平衡重重量可改变的单臂架及其平衡系统模型。

（四）实验方案与技术路线
1、按设计尺寸拼装单臂架或四连杆组合臂架及其平衡系统模型；
2、操纵模型运动，画出货物运动轨迹曲线，检验其货物水平性；
3、改变平衡重的重量，操纵模型运动，体会自重平衡效果；
4、改变模型中平衡系统的尺寸，分析比较各尺寸对其自重平衡性影响的程度；
5、改变四连杆组合臂架系统模型的尺寸，分析比较各尺寸对其货物水平性影响的程度；
6、改变单臂架系统的货物水平位移补偿方式（导向滑轮补偿和滑轮组补偿）和相关尺寸，比较各尺寸对其货物水平性影响的程度。

其中，5和6选做一项。

（五）思考题
1、试从你所设计的模型中，分析比较各参数对臂架自重或货物水平位移的补偿效果；
2、还有哪些方法可实现使货物重心和臂架系统合成重心沿水平线或接近水平线移动？
实验四气力输送机参数测定
（一）实验目的、意义
通过现场实验教学可直观地了解吸送式气力输送机的构造、特点及输送原理。

（二）实验基本原理与方法
吸送式气力输送机是利用鼓风机在整个管路系统的末端抽气，使管道内的气体压力低于外界大气压力（即形成一定的真空度），物料在吸嘴处被空气带入管道，空气和物料的混合物沿着输料管输送，到达卸料点时，由分离器把物料和空气分离开，物料从卸料器卸出，含尘的气体则通过风管经过除尘器清除灰尘，清洁的空气再通过鼓风机、消声器排入大气中。

（三）主要仪器设备
1、气力输送综合试验台
2、风速仪
3、压力计
4、毕托管
（四）实验方案与技术路线
吸送式气力输送机均采用吸嘴作为供料器，它的最大优点是能从一个或几个供料点上自动吸取物料，因而可大大节省清舱工作量。

由于真空的吸力作用，供料简单方便，吸料点不会粉尘飞扬。

它的缺点是受真空度的限制输送距离不能过长，因为随着输送距离的增加，阻力也不断加大，这就要求加大输送管道两端的压差，也就是提高真空度，而这样空气将变得稀薄，携带物料的能力降低，以至不能正常工作。

气力输送机的功率消耗较其他输送机大，被运物料的块度、粘度和湿度受到一定的限制。

图4-1是一台吸粮机的试验装置，通过试验测定吸粮机的主要技术性能参数。

由于现场条件和时间所限，这里我们只测定在空载工况下吸粮机的几个技术性能参数。

图4-1 试验装置和测点布置
1-料斗；2-吸嘴；3-输料管；4-分离器；5-卸料器；6-风管；7-除尘器；8-卸灰器；9-鼓风机；10-消声器；（1）（4）- 动压测孔；（1）（2）（3）（4）- 静压测孔
1、注意事项
1）接通电源后控制柜门要关闭，不要用手触摸内部元件，以防触电；
2）要注意在真空泵、空气压缩机、旋转供料器运转时，不要把头手靠近保护罩内侧，以免受伤；
3）做实验时，在试验台上要小心，不要到处走动后把身体探出护栏外面；
4）试验完毕后，要切断总电源。

2、系统开机的操作顺序
打开控制柜合上总电源开关→称重显示器自检后稳定，脉冲控制仪通电→按罗茨真空泵启动按钮→旋转变频器旋钮启动罗茨真空泵→按空气压缩机启动按钮启动空压机→按旋转供料器启动旋转供料器→喂料→进行试验测定
3、测定物料悬浮速度
喂料后，一边旋转控制柜上的变频器旋钮调节真空泵的转速，一边观察有机玻璃管（输料管）垂直段中物料的运动状态，直到物料在玻璃管中处于悬浮状态，进行有关数据的测定，并将结果记录在表4-1中。

表4-1 物料名称测管直径（mm）悬浮速度（m/s）
4、系统停机的操作程序
停止喂料→5~10s 后按下罗茨真空泵停止按钮停止罗茨真空泵→按下空压机停止按钮停止空压机→（开启旋转供料器卸料）→按旋转供料器停止按钮停止旋转供料器。

5、测定（1）、（4）两处的风量和吸粮机的漏气量以及漏气量系数。

1）测定试验现场的温度和湿度，以便查取试验时吸粮机进气状态的空气密度，数据填入表4-2中；
2）测定空载工况下，频率为35Hz 时，（1）、（4）测点处U 形压力计和动压管的读数，单位mm ，然后换算成静、动压值，并将结果填入表4-2中。

环境温度： （℃）；相对湿度： （%）；大气密度： （kg/m 3） 表4-2
需要注意的是，在气力输送试验中，常常需要测量静压、动压和全压等参数。

而测压管可分为静压管、全压管和动压管。

静压是表示空气压缩的程度，是空气作用于各个方面相等的力。

气流断面上的静压用静压管测量。

为了确定此平面的平均静压，压力计的另一端应敞开与实验室内的大气压力相通。

动压是全压与静压之差。

直角形动压管也称毕托管，是常用的动压测管，它是由静压管和全压管组合而成。

3）按下式计算（1）、（4）测点在空载工况下折算为标准状态的风量，将计算结果填入表4-3。

2
15i i Q D π=式中：Q i ——i 测点处折算为标准状态的测定风量，m 3
/min ；
D i ——测点处的管道内径，m ；（其中D 1=0.2m ，D 2=0.15m ）
i o ρρ,——分别为i 测点管内的空气密度和标准状态的空气密度，kg/m 3，
（i ρ按该测点的静压换算求得
i
o
i
o
P P ρρ=
）
P di ——i 测点的动压值，Pa 。

4）按下式计算在空载工况下吸粮机的漏气量△Q 和漏气量系数K ，将计算结果
填入表4-3。

△Q =Q 4-Q
1
4
100%Q
K Q ∆=
⨯ 式中：Q 1、Q 4——分别为同一测试工况下折算为标准状态的（1）、（4）测点风量，m 3
/min 。

5）按下式求出吸嘴处的输送风速，并填入表4-3。

40(1)(/)U K m s ρρ=-
式中：04,ρρ——分别为标准状态和（4）测点管内的空气密度，kg/m 3
；
D 0，D 4——分别为吸嘴内径和（4）测点处的管道内径，m ；（D 0=0.17m ，
4D =0.15m ）
P d4——（4）测点的动压值，Pa ；
K ——空载工况下的漏气量系数。

表4-3
（五）思考题
1、测定并计算出吸粮机的主要技术性能参数，并将结果分别填入表4-1、表4-2和表4-3。

2、悬浮气力输送机有哪几种结构型式？各有何特点？
3、物料在输送过程中，输送风速过高或过低会对管道和物料造成哪些不良后果？
如何解决？。