起重机说明书-课程设计毕业设计 - 图文(4)

第二节 载重水平位移的补偿原理

为使载重在变幅过程中沿水平线或近似水平线移动，可以采用多种形式来达到，但基本上可以归纳为两种类型：起升绳补偿法和组合臂架法。在这里主要向大家介绍一下港口常用的组合臂架法。

组合臂架法的基本原理是：采用组合式臂架，依靠组合臂架端点在变幅过程中，沿水平或接近水平线的轨迹移动，从而使载重在变幅过程中的高度不变或变化很小。

组合臂架法最常见的有两种：刚性拉杆式组合臂架和挠性拉索带曲线形象鼻架式组合臂架。港口装卸生产使用的门座起重机大多采用刚性拉杆式组合臂架——四连杆机构。

图2-1 刚性拉杆的组合臂架补偿原理

图2-1所示为采用刚性拉杆式组合臂架来使载重水平变幅的补偿原理图。组合臂架是由主臂架、直线型象鼻架和刚性拉杆三部分组成的。连同机架ea一起考虑，组合臂架实际上构成一个四连杆机构。其补偿原理是：当臂架摆动时，象鼻架端部滑轮的轨迹是一个双叶曲线，如果臂架系统的尺寸和支点e、a的位置选择适宜，则在双叶曲线中相当于起重机有效工作幅度的ef部分，接近一水平线。因此，臂架端点在变幅过程中，接近于水平线移动。此时，如果起升绳平行于主臂架（或刚性拉杆）布置，则在变幅过程中，起升绳的各部分长度均不发生变化，从而实现载重接近于水平线移动。

这种方案的主要优点是：臂架下的工作空间较大，钢丝绳的悬挂长度不变，

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货载摆动现象减小。其缺点是：臂架为葙型结构，自重较重，结构复杂，迎风面积也较大，在变幅过程中，臂架难以沿严格的水平线变幅。

第三节 臂架自重平衡的补偿原理

利用臂架的俯仰来改变幅度时，臂架系统重心的高度也在不断的变化，为了使臂架系统的重心尽可能不发生升降现象，以免由于重心升降时需要做功而引起变幅机构驱动功率的增大，可以采用多种构造形式来达到。在这里只向大家介绍港口普遍采用的利用活配重使臂架系统合成重心位置在变幅过程中，接近于水平线的轨迹移动的方案。

图2-2 杠杆-活配重法臂架平衡系统工作原理图

图2-2所示为利用杆杠活配重法来获得臂架自重平衡的工作原理简图。活配重与臂架分离，绕各自铰轴摆动，采用杠杆连接使之组成非平行四边形的四杆机构。这种平衡法的基本原理为：不再是保持臂架和配重的合成重心位置不变，而是根据变幅过程中，臂架位能的增加（或减少）值等于活配重位能相应地减少（或增加）值，使臂架系统在各个变幅位置保持总位能不变。

这种方案与尾重法相比较，在臂架摆动角度相同的条件下：活配重摆动角度显著增大，从而增大了活配重的升降高度，以至于减轻了活配重的重量。同时它把臂架系统分成臂架与配重两部分，配重被移到起重机旋转中心线较远的地方，两者用杠杆联系起来，由于杠杆的放大原理，使配重重量大大地减轻，并可充分发挥配重对起重机稳定性的作用，它在总体布置上，要比尾重法方便得多。但是这种平衡方案不能做到臂架系统的完全平衡。只要把四杆机构的尺寸和配重的重量选得合适，可以使误差缩减到很小的程度，安全能满足对臂架平衡系统提出的

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要求。

由于这种方案优点较多，因此，目前应用最普遍，门座起重机基本上都采用此种平衡方法。

第四节 变幅机构的传动形式

为使臂架绕其铰轴摆动来改变起吊货物的位置，就必须有一套专门的驱动机构。根据变幅机构工作性质和要求不同，出现了多种传动机构，如齿条、螺杆螺母、液压等。

2.4.1 螺杆螺母变幅驱动机构

图2-3 螺杆螺母传动变幅机构筒图

1.电动机；2－减速器；3－转动的螺母；4－不转动的螺杆；

5－臂架；6－转动的螺杆；7－不转动的螺母

图2-3为螺杆螺母传动变幅机构筒图。这种传动方案的主要优点是：由于螺杆螺母传动本身具有很大的传动比，因而使整个传动装置紧凑、重量轻、变幅平稳无冲击。主要缺点是：效率低，非密封条件下工作或润滑不良时，磨损快，螺母的螺纹磨损后不易检查。如果没有可靠的安全保护装置，臂架也有超程坠落的危睑。

近来出现的滚珠螺杆（见图2-4）能够克服上述的这些缺点。这是一种有前途的变幅传动方式。但由于制造工艺复杂，还没有广泛采用。

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图2-4 滚动螺杆

1-支座；2-键槽；2-螺杆；4-滚珠； 5-驱动齿轮；6-轴承；7-螺母

2.4.2 齿条变幅驱动机构

图2-5为齿条传动的变幅机构简图。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一个封闭式的三级圆柱齿轮减速器减速后，带动一个小齿轮，由小齿轮的旋转运动驱动齿条做直线运动，从而推动臂架绕其轴心摆动。对于较大型的起重机，齿条常制成针齿的形状，以便制造和维修工作。

图2-5 齿条传动的变幅机构驱动简图

1-电动机；2-液压推杆制动器；2-圆柱齿轮减速器；

4-齿型连轴节；5-齿条

因为在变幅时振动和冲击都较大，所以在齿条头部装设橡胶缓冲装置或液压缓冲装置。另外，为了避免由于齿条超程而使臂架脱落，确保变幅机构安全工作，

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齿条在变幅有效区段内两端都设有行程开关。

这种传动方式的主要优点是：结构紧凑，重量轻，可以双向受力，效率高。缺点是：因为存在齿间间隙，起、制动时有冲击；齿条传动是开式传动，工作条件差，所以齿面易磨损。

这种传动方式由于可以在效率较高的前提下，获得相当紧凑的结构，因而，在工作性变幅机构中得到广泛的应用。

第五节 变幅缓冲装置

在臂架类起重机中，由于臂架系统自重和起吊货物的重量，使得变幅机构工作时起、制动产生的冲击很大，为了减缓冲击和振动，必须在变幅机构中安装缓冲装置。常用的缓冲装置有弹簧缓冲器、橡胶缓冲器、液压弹簧缓冲器（图2-6）。

弹簧缓冲器内部弹簧为螺旋式压力弹簧。这种缓冲器构造简单，维护修理简单，使用寿命长。其工作原理是：弹簧受压，吸收能量减少冲击。

橡胶缓冲器内部有一组特制的橡胶垫，每块橡胶垫之间有一个金属垫隔离。为了增加橡胶垫的使用寿命，在其中间加入一个金属垫片。这种缓冲器缓冲效果好，但对橡胶质量要求高，结构复杂，修理麻烦。其工作原理是橡胶垫受压缩变形，吸收能量，减少冲击。

液压弹簧缓冲器由阻尼油缸和缓冲弹簧制成的。阻尼油缸的阻尼大小可通过调整活塞两侧节流阀的开度来达到的。它的工作原理是依靠阻尼油缸的工作油节流发热，吸收能量和弹簧压缩变形吸收能量来减少冲击。

图2-6 液压弹簧缓冲器

1-活塞；2-缸体；2-节流阀；4-密封圈； 5-弹簧；6-限位套筒；7-调节螺栓

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