1、第十章第十章 变幅机构变幅机构 10-1 10-1 概述概述幅度：幅度：取物装置中心线取物装置中心线回转中心线间的水平距离（回转式起重机）回转中心线间的水平距离（回转式起重机）取物装置中心线取物装置中心线臂架铰点中心线间的水平距离（非回转式）臂架铰点中心线间的水平距离（非回转式）一变幅机构的作用一变幅机构的作用 1 1扩大起重机的作业范围，以提高生产率；扩大起重机的作业范围，以提高生产率；2 2改变取物装置位置，以适应起重量和装卸位置的要求；改变取物装置位置，以适应起重量和装卸位置的要求；3 3提高非工作时起重机的通过性。提高非工作时起重机的通过性。二变幅机构的类型及特点二变幅机构的类型及特点
2、（一）根据变幅方式：（一）根据变幅方式：1 1运行小车式：类似于小车运行机构运行小车式：类似于小车运行机构 吊重水平移动；变幅速度恒定；变幅功率小吊重水平移动；变幅速度恒定；变幅功率小 2 2俯仰臂架式：臂架绕水平铰轴摆动俯仰臂架式：臂架绕水平铰轴摆动 吊重作径向移动的同时作升降运动，变幅功率较大吊重作径向移动的同时作升降运动，变幅功率较大 3 3伸缩臂架式：伸缩臂架式：在改变幅度的同时，也可增加起升高度在改变幅度的同时，也可增加起升高度110-1 10-1 概述概述（二）按变幅机构的工作性质：（二）按变幅机构的工作性质：1 1非工作性（调整性）变幅机构：非工作性（调整性）变幅机构：不带载变幅
3、（调整取物装置位置）不带载变幅（调整取物装置位置）变幅次数少，变幅速度低；变幅次数少，变幅速度低；应用：履带、轮胎、汽车起重机等应用：履带、轮胎、汽车起重机等 2 2工作性变幅机构：工作性变幅机构：带载变幅带载变幅 变幅频繁，幅度变化范围大，变幅速度高；变幅频繁，幅度变化范围大，变幅速度高；应用：港口装卸门机、船台门机、浮式起重机等应用：港口装卸门机、船台门机、浮式起重机等（三）工作性能：（三）工作性能：1 1非平衡变幅机构：变幅时，吊重和臂架重心有升（降）非平衡变幅机构：变幅时，吊重和臂架重心有升（降）增加变幅阻力，且变幅速度越高，变幅阻力增加越大增加变幅阻力，且变幅速度越高，变幅阻力增加越
4、大 给司机操作带来不便给司机操作带来不便 在港口门座起重机中多不采用在港口门座起重机中多不采用 2 2平衡性变幅机构平衡性变幅机构 变变幅幅中中，吊吊重重和和臂臂架架重重心心沿沿水水平平线线或或接接近近水水平平线线移移动动 有吊重水平位移补偿系统、臂架自重平衡系统有吊重水平位移补偿系统、臂架自重平衡系统2 10-1 10-1 概述概述三变幅机构组成三变幅机构组成 1 1臂架系统臂架系统 2 2变幅驱动系统变幅驱动系统四工作性变幅机构设计内容四工作性变幅机构设计内容 1 1吊重水平位移补偿系统的设计吊重水平位移补偿系统的设计补偿型式，臂架系统几何尺寸补偿型式，臂架系统几何尺寸 2 2臂架自重平衡
5、系统的设计臂架自重平衡系统的设计补偿方式，平衡系统几何尺寸，平衡重量补偿方式，平衡系统几何尺寸，平衡重量 3 3变幅驱动机构的设计变幅驱动机构的设计机构布置型式，传动装置的选型和计算机构布置型式，传动装置的选型和计算 4 4安全辅助装置的设计安全辅助装置的设计缓冲装置，限位装置等缓冲装置，限位装置等310-2 10-2 吊重水平位移补偿系统吊重水平位移补偿系统 变幅过程中，吊重沿水平线或近似水平线轨迹移变幅过程中，吊重沿水平线或近似水平线轨迹移动动 一一 吊重水平位移补偿的主要方案及原理吊重水平位移补偿的主要方案及原理（一）（一）绳索补偿法绳索补偿法 原原理理:起起升升绳绳总总长长度度不不变变
6、，而而局局部部长长度度可可变变，自自动动补偿因臂架摆动引起的吊重升降补偿因臂架摆动引起的吊重升降 1 1滑轮组补偿滑轮组补偿 2 2导向滑轮补偿导向滑轮补偿 3 3椭圆规原理补偿椭圆规原理补偿（二）（二）组合臂架补偿法组合臂架补偿法 原原理理:利利用用运运动动构构件件组组合合的的合合理理设设计计，使使吊吊重重的移动轨迹满足吊重水平移动的要求的移动轨迹满足吊重水平移动的要求 1 1刚性四连杆组合臂架刚性四连杆组合臂架 2 2平行四边形组合臂架平行四边形组合臂架 3 3曲线象鼻梁组合臂架曲线象鼻梁组合臂架410-3 10-3 臂架自重平衡系统臂架自重平衡系统 变幅过程中，臂架系统的重心沿水平线或近
7、似水平线轨迹移动变幅过程中，臂架系统的重心沿水平线或近似水平线轨迹移动 一臂架自重平衡的基本方案及原理一臂架自重平衡的基本方案及原理 （一）（一）利用活对重的臂架自重补偿方案利用活对重的臂架自重补偿方案 1 1合成重心固定的臂架自重补偿系统合成重心固定的臂架自重补偿系统尾重平衡法尾重平衡法 变幅过程中，臂架系统的合成重心固定不变变幅过程中，臂架系统的合成重心固定不变 2 2合成重心移动的臂架自重补偿系统合成重心移动的臂架自重补偿系统 变幅过程中，臂架系统的合成重心沿近似水平线轨迹移动变幅过程中，臂架系统的合成重心沿近似水平线轨迹移动 （1 1）杠杆）杠杆活对重自重补偿系统活对重自重补偿系统 （
8、2 2）扰性件）扰性件活对重自重补偿系统活对重自重补偿系统（二）（二）无对重的臂架自重补偿系统方案无对重的臂架自重补偿系统方案 根根据据臂臂架架系系统统的的结结构构特特点点，使使其其合合成成重重心心在在变变幅幅过过程中沿水平线移动程中沿水平线移动 1 1平行四边形组合臂架系统平行四边形组合臂架系统 2 2椭圆规组合臂架系统椭圆规组合臂架系统 510-4 10-4 变幅驱动系统变幅驱动系统二变幅阻力分析（四连杆组合臂架为例）二变幅阻力分析（四连杆组合臂架为例）齿条上齿条上变幅时，驱动臂架系统摆动，传动元件所须克服的变幅时，驱动臂架系统摆动，传动元件所须克服的变幅阻力变幅阻力有：有：1.W 1.W
9、G G 臂架系统自重未完全平衡引起的变幅阻力臂架系统自重未完全平衡引起的变幅阻力 2.W 2.WQ Q 吊重非水平位移产生的变幅阻力吊重非水平位移产生的变幅阻力 3.W 3.Wf f 风载荷产生的变幅阻力（风载荷产生的变幅阻力（q q、q q、q q ）4.W 4.WT T 吊重偏摆时水平力产生的变幅阻力（吊重偏摆时水平力产生的变幅阻力（、）5.W 5.Wl l 臂架系统回转离心力产生的变幅阻力臂架系统回转离心力产生的变幅阻力 6.W 6.Wg g 臂架系统惯性力产生的变幅阻力（较小，可忽略）臂架系统惯性力产生的变幅阻力（较小，可忽略）7.W 7.Wp p 坡道引起的变幅阻力（计入坡道引起的变
10、幅阻力（计入W WG G和和W WQ Q中）中）8.W 8.Wm m 臂架系统各铰轴处的摩擦力产生的变幅阻力（以系数臂架系统各铰轴处的摩擦力产生的变幅阻力（以系数计入总阻力）计入总阻力）不同幅度，阻力值不同不同幅度，阻力值不同取取610610个幅度个幅度 思路：阻力矩思路：阻力矩齿条上的变幅阻力齿条上的变幅阻力 假定：使臂架向大幅度方向摆动的力矩：假定：使臂架向大幅度方向摆动的力矩：+齿条受拉的阻力：齿条受拉的阻力：+610-4 10-4 变幅驱动系统变幅驱动系统四变幅驱动系统计算四变幅驱动系统计算 1.1.选电动机：选电动机：电动机：电动机 齿条齿条校核：校核：2.2.选制动器：选制动器：工
11、作和非工作时都能可靠制动工作和非工作时都能可靠制动常闭式制动器常闭式制动器 1 1）按以下两种工况中较大值选取制动器）按以下两种工况中较大值选取制动器 （1 1）最不利工况，平稳制动：）最不利工况，平稳制动：I,I,：齿条：齿条 制动器制动器 （2 2）非工作工况，可靠地支持臂架系统：）非工作工况，可靠地支持臂架系统：710-4 10-4 变幅驱动系统变幅驱动系统2 2）验算制动时间：）验算制动时间：（1 1）最不利工况，制动时间不太长：）最不利工况，制动时间不太长：（2 2）最有利工况时，制动时间不太短（无风、无坡、空载、变幅）最有利工况时，制动时间不太短（无风、无坡、空载、变幅机构单独工作时）：机构单独工作时）：为解决制动时间太短，制动过猛的问题，可采用：为解决制动时间太短，制动过猛的问题，可采用：电气制动（涡流）电气制动（涡流）+制动器制动器 交流变频调速电动机交流变频调速电动机 两级制动器制动两级制动器制动3 3）工作性变幅机构的两级制动：）工作性变幅机构的两级制动：第一级：第一级：Mz Mz 较小，按较小，按MominMomin时制动时间不太短，选取制动时制动时间不太短，选取制动器，滞后器，滞后1 13 3秒后，第二级制动器制动秒后，第二级制动器制动第二级：按（第二级：按（1 1）、）、（2 2）中较大值选取制动器）中较大值选取制动器8
