变幅机构

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
2020/9/14
缓冲装置，限位装置等
3
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
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
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
MQmax MQ max 0.05 ~ 0.1 PQ Rmax
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
S
PQ 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
2020/9/交14 点 O 1 即为初求。
6
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
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；
2020/9/14 示例：履带、轮胎、汽车起重机等
1
（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
2
☆ 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
2020/9/14
7
解析法设计步骤
① 货物运动轨迹
钢丝绳总长度S
S lb mb lq mq
lq S
y H0
设 K
lbmb mq
lq
d
L sin Z mb
S
lbmb mq
L
mq
由△OA O1可得 lb L2 d 2 2Ld cos 90 L 1 K 2 2K sin
（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
2020/9/14 有货物水平位移系统、臂架自重平衡系统
2
3．变幅机构组成 （1）臂架系统 （2）变幅驱动装置
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 起升高度 H 臂架端部滑轮直径 D
设计任务：臂架长度 L
l3
l2
l1
O1 L
象鼻梁前臂长度 l1
象鼻梁后臂长度 l2
O
大拉杆长度 l3臂架下铰点来自O 的位置大拉杆铰点 O 1的位置
图解法设计步骤
① 根据 Rmax、Rmin、H 及总体布置和构造要求
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
2020/9/14
5
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°
① 刚性四连杆组合臂架
② 平行四边形组合臂架
202③0/9/1曲4 线象鼻梁组合臂架
4
（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。
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
则有
y L sin Z
1
K
2
2K
sin
S mq
② 货物未平衡力矩
由功能原理 PQ dy M Q d
得
MQ
PQ
dy d
PQ
L cos
ZK cos
1 K 2 2 K sin
③2020校/9/验14 、 ymax M Q max
8
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
→ 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
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
初定：臂架长度 L
臂架下铰点位置 O（即 f 、HO）
2020/9一/14般：f = 0.5～3 m 、HO =H+H2-H1
9
② 求解臂架长度 L 和象鼻梁前段长 l1
首先确定计算幅度Smax 和Smin，然后根据象鼻梁端点在 Rmax 和Rmin 时位于同一水平线条件，确定 A1 和 A2 点，再 求解 L 和 l1 。
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