港口起重机械(b)

第七章起升机构第一节起升机构的基本组成及典型布置一起升机构的作用用以实现物品的升降运动；是起重机械不可缺少的部分，是最基本的重要工作机构。在起重量较大的起重机中，往往设二个或二个以上的起升机构，大的为主起升机构，小的为副起升机构。QP二起升机构的基本组成一般由驱动及传动装置；卷绕系统；取物装置；制动装置；安全保护装置（行程限位、超负荷、限速装置等）起升机构的机构形式和起重机的类型；驱动型式；作业性质。等有关以电动机驱动的起升机构为例说明其一般组成1电动机；2联轴器（带制动轮）；3制动器；4减速器；5齿型联轴器；6卷筒；7起升钢丝绳；8取物装置。（一）卷绕系统卷筒、滑轮组构成取决于起重量、作业对象及起重臂架系统型式、确定了驱动及传动装置型式1滑轮组的型式臂架类起重机单联省力滑轮组；双联滑轮组。桥式类起重机双联滑轮组。2滑轮组的倍率当机构尺寸减小、MQS绳D滑轮D卷筒M重量减少。但一定，滑轮数，绳的寿命H卷筒L在确定滑轮组的倍率时，结合具体工作条件起重机机型等综合考虑。3港口起重机常用的卷饶系统港口前沿臂架起重机多为四连杆组合臂架系统，且适应件杂货、散货的装卸，一般要求吊钩组双绳（四绳）抓斗通用。滑轮组应为两套单联适用吊钩；双绳抓斗两套双联适用吊钩；四绳抓斗见图5T、10门机卷饶图M116T、25T门机卷饶图M1（二）起升绞车根据卷饶系统，相应地有不同型式的起升绞车1吊钩起升绞车单联双联2抓斗起升绞车（1）双电机分别驱动（双绳抓斗）（四绳抓斗）（2）集中驱动（5、8吨电吊、16吨内燃电动轮胎吊）港口用轮胎起重机一般要求吊钩、双绳绳抓斗两用，且具有自由下降功能，由一台电动机台电动机驱动。第二节起升机构设计计算根据给定的设计参数、工作要求、货种等1确定起升机构的结构型式及布置方案；2通过计算，正确选取标准另部件；3设计非标准另部件。一主要设计参数设计参数有起重量、取物装置重量、起升高度、起升速度、机构工作级别等。二设计计算布骤1确定起升滑轮组的型式及倍率，画出卷饶系统简图及传动方案简图；要求外形尺寸小、紧凑；制造、安装、维修方便；设置可靠的安全辅助装置（如高度限位；超负荷限制装置等）。2卷饶系统计算1）计算钢丝绳的最大静拉力单联NDZMQS计AX计计Q0QP双联吊钩计05Q抓斗066计2）计算选取钢丝绳应满足MAXSNSP3）标记出钢丝绳4）确定滑轮直径绳DHD15）确定卷筒主要尺寸直径绳壁厚按经验公式初定002D（1020）校核强度L3D按压应力校核L3D按合成应力校核L2D；D1200MM须校核抗压稳定性3驱动及传动装置计算1）电动机初选起升静功率（KW）106VQNJ）（电动机初选根据JJC初选电动机电机工作方式2）减速器选取传动比电机额定转速；TDNID卷筒转速T绳DDVMNQT减速器选取（1）满足减速器相应JC减电N输入转速的允许功率传动比（2）校核输出轴最大的径向力应满足PGSP2MAXA筒输出轴最大的短时力矩应满足MIMD起升速度应满足10010升，升升V若不相符，则应调整卷筒转速3）计算制动力矩，选取制动器制动时，应满足制动力矩货物产生的静力矩ZMJM即JZJKIDMXPQJ20安全系数Z4）联轴器的选取联轴器上的最大扭矩应小于联轴器的许用扭矩，即MNC式中MN计算扭矩（NM）安全系数，对起升机构和非平衡变幅机构N15；其他机构N135；动力系数。12204电动机校核1）起动时间（能力）校核满载起升起动时，电机轴上起动力矩须克服货物作用在电机轴上的进静力矩JM运动质量起动时作用在电机轴上的惯性力矩J包括直线运动质量的惯性力矩1回转运动质量的惯性力矩2J即21JMJQPIMXDPQJ102014IGJGNIIGJ15122QDQTT930GQJQPDQJIMGDPMNT1545920J有054SJMNTJQPDQ59QT式中推荐起动时间，根据平均起动时间确定。QT2）发热校核电机初选后，应进行发热校核，以保证电机的温升在允许范围内。即应满足SP式中所选电机在相应JC及值时的允许输出功率。查“规ZC范”电机折合每小时全起动次数。ZC稳态平均功率SP电机台数MPGQS10升5制动器校核（制动时间校核）制动器初选后，还必须校核其制动能力，即制动时间满载下降制动，制动器的制动力矩须克服ZM制动器的制动力矩须克服Z货物作用在电机轴上的进静力矩J运动质量起动时作用在电机轴上的惯性力矩J包括直线运动质量的惯性力矩1回转运动质量的惯性力矩2J即ZMJ21JJIDMPQ02014IGJ52ZDZTNT5930DDN02ZGQJZDZTJIMGDPMNT1545920ZJZDTJQ如太长，制动力矩不足，太短，易产生较大的动载，可调整制动弹簧。ZT第八章运行机构第一节概述一运行机构的作用1使起重机或起重小车作水平运动，扩大起重机的工作范围；2承受作用在起重机上的外载荷并传递给基础。二运行机构的分类1工作性质工作性运行机构带载运行的运行机构如桥式起重机的大、小车运行机构；龙门起重机的大、小车运行机构。特点运行速度高，运行是工作循环的一部分。非工作性（调整性）运行机构不带载运行，只是用以调整起重机的工作位置的运行机构如门座起重机、汽车起重机、轮胎起重机等2支承机构形式1）有轨运行机构沿专门铺设的钢质轨道运行，如门座起重机、桥式起重机等。由于特点承载能力大；运行阻力小；工作平稳；机构简单；维护方便等。但工作范围受到一定限制。应用广泛用于港口、货场、厂房等场合。2）无轨运行机构采用轮胎或履带在平坦的或稍有坡度的路面上运行一般都不能带载运行，但其机动性能好。3）步行是运行机构采用支承板，分别交替将起重机抬起并移动。3驱动方式1）自行式运行机构运行机构的动力、传动和制动等装置都安装在运行部分上特点其驱动力依靠主动轮和轨道间的粘着力传递，驱动力受粘着力限制。速度较低，自重大，结构较简单。2）牵引式运行机构运行机构其动力、传动和制动等装置则安装在运行部分以外，通常用钢丝绳来牵引运行部分运行。特点驱动力不受粘着力的限制，驱动加速度高，速度高；自重轻，牵引钢丝绳卷饶系统较复杂。应用集装箱装卸桥小车；塔吊臂架上的运行小车等。三有轨运行机构的组成主要由支承装置；驱动装置；安全辅助装置等第二节有轨运行支承装置一概述有轨运行支承装置采用钢质车轮，在刚质轨道上运行，因而承载能力大、运行阻力小、维护费用低，在港口起重机上广泛应用。有轨运行支承装置由车轮、轨道、车架等部分组成。1运行载重小车的轨道一般支承在钢机构上；2起重机的轨道一般支承在钢机构混凝土结构（码头）；钢结构（桥式）上；3N和轨道型式支承基础等因素有关4若在现有码头上，选用起重机，则应满足NMAX5若N则增加支腿下的车轮数MAX但为使轮压均衡设置均衡梁（衡梁台车）；衡梁台车衡梁台车铰点位置按杠杆原理确定。自重很大，N一定，车轮很多时，可采用双轨，应采用球铰；曲线运行或为维修，可采用可旋转台车。对随小车高速运行的司机室运行机构支承装置应设置缓冲减振装置。二车轮1车轮的作用承受垂直载荷及侧向载荷导向沿轨道作纯滚动3车轮的材料多用铸钢如ZG270500；ZG340600；负荷大的用合金铸钢如ZG55SIMN；ZG50MNMO等小尺寸车轮可用，可用锻钢制作如45；50MN；40CR等为提高承载能力和使用寿命，车轮踏面应进行热处理（淬火），HB300380以上，淬深20MM,且过度平缓。154车轮的踏面车轮的踏面形状有园柱形、圆锥形、鼓形等1）园柱形踏面工艺性较好，起重机上应用最广泛；2）圆锥形踏面（1）园环形轨道，可保证纯滚动，轨道应加工成相应锥面；（2）集中驱动的桥式起重机运行机构中的主动轮；（3）工字钢下翼缘运行的小车车轮，但有滑磨且阻力较大。3）鼓形踏面用于环轨直径较大、车轮宽度较小的运行机构。4车轮的轮缘及踏面宽度（1）车轮的轮缘作用承受水平侧向力，防止脱轨。轮缘有单轮缘；双轮缘和无轮缘尺寸厚度2025MM高度小车H2025MM大车H2530MM斜度15（2）踏面宽度B由于轨道、安装误差车轮制造、安装误差轨距、轮距误差双轮缘B（2030）MM轨顶B单轮缘B双轮缘的宽度；5车轮的计算1）疲劳计算载荷NCP32MINAX起重机正常工作时的最大轮压AX起重机正常工作时的最小轮压MIN计算；时起升冲击系数；AXPMIN11起升载荷动载系数；2突然卸载冲击悉数；3运行冲击系数。42）接触疲劳强度计算线接触，应满足211CLDKPC式中许用线接触应力常数，与材料有关；BD车轮直径MM；轮轨有效接触长度MM；L转速系数；1C工作级别系数。2点接触应满足2132CMRKPC式中许用点接触应力常数与材料的有关；2B曲率半径；R轨顶曲率半径车轮曲率半径。M2）接触强渡计算线接触应满足LDPMAXMAX260AX点接触应满足32AXAX14RLMAXD式中轮轨有效接触长度MM；L车轮踏面滚动直径MM；LD轨顶曲率半径R第三节有轨运行驱动装置及计算包括动力、减速及传动、制动装置等克服外阻力，使起重机或起重小车运行。驱动原理自行式依靠主动轮和轨道间的粘着力；牵引式依靠牵引钢丝绳牵引而运行。一自行式运行驱动装置（一）主动轮的布置方式运行园周驱动力依靠主动轮和轨道间的粘着力最大静磨擦力而传递主动轮的数量及布置方式，直接影响了起重机在各种工况下是否足够的主动轮压足够的粘着力。主动轮的数量一般为总轮数的1/2，有以下布置形式单边布置对面布置对角布置四角布置1单边布置驱动力不对称，用于轮压不对称的起重机，如半门座、半龙门起重机。2对面布置用于主轮轮压不之和不随载荷位置变化而变化的起重机，如桥式起重机。3对角布置用于回转臂架起重机，臂架在任何位置时，对角线轮压之和不变，中小型门座起重机常用。4四角布置可保证主动轮轮压之和不变，用于各类大型、高速运行的起重机。（二）主动轮的驱动形式有轨自行式运行机构主动轮的驱动形式有集中驱动分别驱动1集中驱动即由一台电动机驱动所有的主动轮。根据传动轴所处位置，集中驱动有高速轴传动；中速轴传动；低速轴传动。（1）高速轴传动特点传动轴系转速高，轴、联轴器、制动器等尺寸小；M轴系加工、安装精度要求高、机构刚度要求较高。应用国内较少（2）低速轴传动特点传动轴系转速低，轴、联轴器等部件尺寸大；M轴系加工、安装精度要求较低；应用桥式起重机载重小车的运行机构。（3）中速轴传动特点传动轴系转速及、轴、联轴器等部件尺寸界于高速和低速传M动之间。2分别驱动由于集中驱动型式一系列复杂的传动轴系；受起重机金属机构的刚度影响了传动另部件的强度和传动效率；制造、安装精度要求较高；分组性较差，安装、维修麻烦。在我国，集中驱动主要用于起重小车的运行机构；的桥式起重机运行机构。ML516而广泛应用分别驱动分别驱动的特点由二套或二套以上独立的无机械联系的驱动机构组成。无复杂的传动轴系；分组性好，安装、布置、维修方便；对金属机构的刚度要求较低；对大跨度的龙门、装卸桥由于金属机构水平刚度不足；运行车轮等制造、安装等误差；歪斜两侧运行阻力不同须设置歪斜指示装置；同步装置等。二有轨运行驱动装置的计算根据给定或计算的参数1确定运行支承装置，有轨驱动装置的机构型式及传动方案；2计算选取电动机、减速器、联轴器及制动器等标准另部件；3设计计算非标另部件；4打滑验算；5防风抗滑及锚定等安全辅助装置的设计计算。（一）设计参数1起重量；2起重机或小车的自重以及各工况重心位置；3运行速度；4工作级别等。（二）运行机构的特点1起重机或小车往返运行，运行载荷是双向的；2往返运动质量在起（制）动时的惯性力矩对机构的影响较大，即起（制）动时，转换到高速轴上的转动惯量大；另部件的计算载荷应由电机计算另部件。3有可能打滑对轮压最小的主动轮进行打滑验算。（三）设计计算1运行阻力W起重机在稳定直线运动是，其运行阻力PFMJ（1）磨擦阻力直线运行时，由于摩擦引起的阻力附加轴承滚动WM2D滚动FP轮压滚动轮径滚动摩擦系数F2DWDPM轴承轴承轴承摩擦系数滚子轴承轴承02锥滚子5滑动轴承10车轮轴枢直径D车轮轮缘与轨道接触产生的摩擦阻力，是变值附加W计算是，用附加系数计及其影响。DDFPDDFPM22对整台起重机，则MWDFDFPGQ22（2）风阻力作用在起重机上的风载引起的运行阻力FAQCF（3）坡道阻力起重机在坡道上运行引起的阻力P用坡度角表示；SINGQPPW用坡度表示。P（4）其他阻力其他对牵引式运行机构，除上述阻力外，还有A起升牵引绳及起升滑轮组的阻力AWB牵引绳下垂引起的附加阻力B14SWAQS3232S1312221S34Q3211QWA当倍率为时MS111MMQAW11MMSHLQB822计算选取电动机（1）运行静功率（KW）运行速度；（米/分）601行VWMNJJ行V电机至车轮的效率（2）电机初选考虑起动时惯性阻力的功率增大系数NKJDJCDK根据JCJC初选电动机工作方式（3）电动机校核A起动能力（起动时间）校核即正常工作时（类载荷）的起动时间不太长起动时（M台电动机）M21JMJPQIDWLPFMJ11J2行VGPGQ；60LDN行30LN1J24IGPLGQGNIIGJMJM15122QDQTT59GLGQJPQJMIGDPMM142QDTN59QJPQDQTJNT59式中推荐起动时间QT根据平均起动加速度确定QTVA60行B）短时过载能力校核起重机在满载稳定运行时，在出现工作状态下最大静阻力时，电机仍能正常工作。即DEDFPMJMMIDWM2512AXAXC）发热校核即满足SP式中电机相应JC、时的允许功率；ZC电机稳态平均功率；SMVWPGFPQS10行式中运行机构稳态负载平均系数；摩擦阻力系数；坡道阻力系数。P3计算选取制动器1）制动力矩运行机构的制动器的制动力矩应满足A）工作状态最不利工况即满载、顺风、下坡运行制动，且不计啃轨（），应在一定的时1间内制动大车68S；小车34SZTZTB）非工作状态最不利工况防爬抗滑装置不参工作，在粘着力足够的条件下，起重机不被风吹动，且有一定的安全裕量。C）空载、无风、无坡等最有利工况下，制动不致过于猛烈，即15S1MINZT制动力矩应按AB二种工况取大者选取制动器；ZM按C工况验算制动时间。即MGLGQZDLMPFAZMJIGDPTNIDW15459220ITJNLPFZD590MIDWJMIGDPTNMLMPFGLGZDBZ21545902IWTJLPFZD20取大者选取制动器验算制动时间115SMIN59JZDZMJT4打滑及打滑验算1）打滑起动时，车轮空转或连滚带滑，起重机不前或运动缓慢制动时，车轮滑动，但起重机向前运动2）不打滑条件起动时，作用在主动轮圆周上的驱动力主动轮与轨道间的最大静磨檫力（附着力或粘着力）即惯坡风从磨W2KN粘主制动时，作用在主动轮圆周上的驱动力主动轮与轨道间的最大静磨檫力（附着力或粘着力）3）避免打滑的措施（1）增加主动轮与轨道间的粘着力KN粘主足够的主动轮数主合理布置主动轮，保证各工况下有足够的主动轮轮压（2）清洁轨道，工作中可在轨道上撒砂粘（3）合理选择电动及制动器及不太短QTZGW第九章回转机构第一节概述一回转机构的作用1回转部分对非回转部分实现回转运动；2货物绕回转轴线作回转运动货物水平面内移动。二回转机构的组成为完成确定的回转运动，由二部分组成回转支承装置回转驱动装置三回转机构的类型根据回转支承装置类型有柱式回转机构转盘式回转机构第二节回转支承装置一作用1承受载荷，并传递给固定部分（垂直、水平、倾复力矩）2使回转部分对中有确定的回转运动3防止回转部分倾复二回转支承装置的型式二大类柱式转盘式（一）转盘式1共同结构特点起重机回转部分装设在一大型结构件（转盘；转台）上，通过滚动体支承于起重机的固定部分2类型根据滚动体的形式分为滚轮式滚子式滚动轴承式垂直载荷滚轮支架滚轮固定部分对中中心轴枢或水平滚轮水平载荷中心轴枢或水平滚轮防倾反滚轮垂直载荷滚轮固定部分其余同上垂直载荷；水平载荷；对中和倾复载荷均由滚动轴承承受。由于滚动轴承按装、调整方便，运行平稳，使用寿命较长，运行阻力小，能精确对中。在港口起重机中广泛应用。但对支承面要求较高，支承刚度要求高，成本较高。滚动轴承的型式滚动体的型式有滚珠滚子滚动体的列数有单列双列三列（二）柱式回转支承装置结构特点具有一个柱式结构，上支承、下支承类型根据柱式结构在工作中的状态有转柱式定柱式1转柱式回转支承装置组成随回转部分一起回转的柱式结构；上支承及下支承。1）上支承承受水平力采用水平滚轮，滚轮一般设设置在转柱上（相对于倾覆力矩方向不变）；滚轮轴装设在偏心轴套上，以调整滚轮与滚道的间隙。2）下支承承受水平力垂直力采用球面推力轴承球面向心轴承或推力向心球面滚子轴承3）特点上、下支承距离，水平力，多用于倾覆力矩大，不受高度限制的门座起重机，如大型船厂安装门座起重机。转动惯量较定柱式大，功率也较大，但半转柱式布置方便，在港口门座起重机上应用较多。三回转支承装置计算（一）计算载荷根据起重机计算载荷组合类别，按三类载荷进行计算及组合1工作状态正常载荷疲劳计算载荷工况幅度变化取MAX807RX且平稳起（制）动QP载荷风载荷FP坡道载荷PRGSIN偏摆载荷TGQT0回转离心力LP回转制动时的切向惯性力G未级开式齿轮啮合力ZCOSERIM2工作状态最大载荷强度计算载荷按以下两种工况分别计算取大值，即1）臂架处于位置，沿地面，起升质量突然离地提升（），MAXRMAXQP2作用有，计及回转质量冲击（）；FP1GP2）臂架处于位置，沿地面，起吊额定起重量，回转、变幅机构MAXMAX同时起（制）动，作用有，计及起升绳偏摆（）水平力，同F时计及回转自重和未级开式齿轮啮合力。ZP3非工作状态最大载荷强度验算载荷按以下两种工况分别计算取大值，即1）臂架处于位置，沿地面，空载，作用有非工作最大风载荷；MINRMAXFP2）试验载荷作用，即动载110；静载125，无风，仅起升机QPQP构工作。以上各载荷计算后，分别归纳为倾复力矩IM水平力2YXH垂直力IV4配重的作用及确定原则作用减少回转支承所受的倾覆力矩，改善回转支承装置的受力。确定原则不计风载和货物偏摆，MAXR满载时的前倾力矩，空载时的后倾力矩。MINR即MINAX00RPXGLGXPQCDDCQ回回DCQMIHDRPRG2MAX00（回（二）柱式回转支承装置计算载荷；V；HM上支承H上水平轮压RPCOS2上接触疲劳计算接触强度计算当滚轮轮压、直径较大时，可采用两个滚轮，但应设置平衡梁。下支承水平力HMH下垂直力VPCZ根据水平力及垂直力选取球面调心滚子轴承。（三）滚动轴承式回转支承有系列产品及性能参数曲线，根据、产品性能参数曲线选取。MVH第三节回转驱动装置（一）特点传动比大外阻力变化大，惯性载荷大，设置脚踏式常开式制动器；回转运动质量大，起（制）时转动惯量大，惯性载荷大，设置极限力矩联轴器。（二）回转驱动装置传动型式回转驱动装置一般设在回转部分，也有设在固定部分。1组成电动机、传动及减速装置、未级开式齿轮、制动装置、过载保护装置等2传动型式（驱动装置设在回转部分）1）卧式电机带极限力矩限制器的蜗轮蜗杆减速器行星小齿轮或针轮；特点结构紧凑，传动比大，但传动效率低。2）立式电机带极限力矩限制器立式齿轮减速器行星小齿轮或针轮；特点平面尺寸小，传动效率高。第四节回转阻力矩及功率计算回转驱动功率取决于外阻力矩一回转阻力矩回转时，驱动装置稳定运动所必须克服的外阻力矩包括对回转轴线PFMJM回转支承装置中的摩擦阻力矩，M根据回转支承型式不同而不同回转部分风载所产生的阻力矩。FSINSINMAXRPLMFQFF随而变，当时F2MAXLFQFF计算、疲劳时，应取JNFMFXMMAX027FFDMP坡道引起的阻力矩PLRVSINI当时，2MAXPLRSINIP计算、疲劳时，应取取等取效值JNPXMMAX027PPMD二电动机选取1静功率回转速度弧度/秒1010NNMPXFMIXJ回转速度转/分95X2选电动机JDJCNK功率增大系数1218DKDK3电机校核1）起动校核起动时GJQPM321JJ式中IPFMJ传动系回转质量的转动惯量；GJ15货物的转动惯量；2IRPQ其他回转质量的转动惯量；23ILMJIQDTN59QIQGJQPDQTLMIRPJMT221推荐起动时间35S无风TQT410S有风2）短时过载能力校核应满足DEDFMMIMM251MAXAXAX3）发热校核应满足SP稳态平均功率INGPXMFXS950稳态负载平均系数三制动器回转机构的传动系中，一般在高速轴制动器后装设有极限力矩联轴器1当装设力矩联轴器时制动器的制动力矩应和力矩联轴器传递的力矩相应，否则，力矩联轴器不起作用。力矩联轴器的力矩DLLQDGDLITNJM591MAX式中高速轴上的转动惯量LDGJQDLZTNIM5912当不装设力矩联轴器时QDZTNJ59式中IMMMPFAXMAX第九章变幅机构第一节概述幅度取物装置中心线回转中心线间的水平距离（回转起重机）取物装置中心线臂架铰点中心线间的水平距离（固定起重机）一变幅机构的作用1在满足稳定性条件下，调整取物装置位置以适应起重量货物位置要求2货物在臂架摆动平面内作径向移动二变幅机构的类型及特点（一）根据变幅方式1载重运行小车式载重小车沿水平臂架弦杆上的轨道运行，从而使货物作径向移动。特点货物作水平移动；变幅速度恒定；货物偏摆小；幅度有效利用率高；变幅功率小等。但臂架受力不利，多台起重机作业时干涉。应用建筑、船台塔式起重机等2摆动臂架式依靠臂架绕水平铰轴摆动，达到改变负担的目的。特点货物作径向移动的同时作升降运动，变幅功率较大，多台起重机作业时不会干涉。应用起重机广泛应用3伸缩臂架式在液压驱动的流动起重机中，为了提高其机动性，臂架多为可伸缩臂架，通过臂架伸缩，在改变幅度的同时，也可增加起升高度。（二）按变幅机构的工作性质1非工作性（调整性）变幅机构特点一般不带载变幅（调整取物装置位置）；不是每个工作循环都须变幅，因而，变幅次数少，变幅速度低；构造简单，自重轻、紧凑。应用工作不频繁的安装塔吊、流动起重机等。2工作性变幅机构特点带各种大小载荷变幅；每工作循环主要环节，变幅频繁，幅度变化范围大，变幅速度高；构造较复杂，自重较大应用港口装卸门机、船台门机、浮式起重机等（三）工作性能1非平衡变幅机构特点当臂架由时1OAI臂架重心由升（降）CICH货物也发生升（降），升（降）量为/QHIBM1ILQ（1）在非平衡变幅机构中，驱动装置除克服风阻力、磨擦阻力力、偏摆阻力、惯性阻力等外，须克服货物重心、臂架重心升（降）所产生的变幅阻力，且变幅速度越高，变幅阻力越大（2）货物重心在变幅过程中发生升（降），司机操作不便。因而在港口门座起重机中多不采用，而多用2平衡性变幅机构变幅过程中货物重心、臂架重心沿水平线或接近水平线移动。货物水平位移补偿系统货物重心在变幅过程中沿水平线或近似水平线移动。臂架自重补偿系统臂架系统的重心在变幅过程中沿水平线或近似水平线移动。第二节臂架系统的自重平衡臂架系统的重心在变幅过程中沿水平线或近似水平线移动。一基本方案及原理臂架自重补偿的基本方案有三大类即重心固定的臂架自重补偿系统重心移动的臂架自重补偿系统无对重的臂架自重补偿系统（一）重心固定的臂架自重补偿方案利用活对重使臂架系统的合成重心在变幅过程中位于某一固定点典型方案尾对重1构造及原理由摆动臂架，固定在臂架尾部的的活对重等组成。臂架绕铰轴摆动摆动，活对重随之摆动设计时，在任意幅度，如能满足0IOGM即0COSCOSRLGRLIDIB常数IIBDLL臂架系的合成重心在变幅时固定于O点不变，自重完全平衡。2特点能完全平衡，工作平稳，功率小；构造简单；尾部半径受限制（在岸线内），对重重量较大；对重对起重机的稳定性的作用不大；布置较困难（对重在机房两侧，机房宽度受限制）。（二）重心移动的臂架自重补偿系统方案利用活对重杠杆系统挠性构件使臂架系统的合成重心在变幅过程中沿近似水平线移动典型方案1杠杆活对重自重补偿系统1）结构及基本原理基本原理臂架重心在变幅过程中升高（下降）增加（释放）的位能活对重下降（上升）释放（增加）的位能。则臂架系的合成重心在变幅过程中沿近似水平线移动。即满足IDIBRGR21IIDB12）特点可离回转中心较远处，可在臂架摆角不变的情况下，增大对重杠杆的摆角；DG对起重机的稳定性的作用改善；DG布置方便；臂架的合成重心沿近似水平线移动。是目前我国应用最广泛的一种型式。2扰性构件活对重自重补偿系统1）构造原理对重和臂架间用扰性构件相连，变幅时，对重随臂架摆动而在倾斜或垂直的轨道上下移动，补偿臂架系重心的下降或上升引起的位能变化。若满足0IORGM即SNIDDIBR只要点、等选择得当，臂架的合成重心在变幅过程中沿近1ODG似水平线移动。2）特点结构简单，重量轻；合成重心较低，有利稳定性；起重机的尾部半径较小；扰性构件易磨损；合成重心沿近似水平线移动。多用于浮式起重机中。（三）无对重的臂架自重补偿系统方案根据臂架系统的结构特点使其合成重心在变幅过程中沿水平线移动。典型方案平行四边形组合臂架椭圆规组合臂架结构及原理臂架CA绕铰点C摆动，铰点臂架FB，拉杆DC，象鼻量AC，装设在沿垂直轨道运行的小车上，摇杆DE组成平行四边形。FB铰接连杆BD绕D点摆动，另一端和臂在沿垂直轨道运行的小车上，其中架的B点铰接，且DBCBBEDEEFEGFB/4根据椭园规原理根据椭园规原理当铰点沿垂直轨道运行时，臂架臂架上一点G（DEEFEGFB/4）上一点E（EBBCDB）沿水平线沿水平线移动，若将臂架系的合成移动，臂端轨迹为一椭圆。将臂系重心设计在该点，则在变幅时，其合合成重心设计在该点，则在变幅时，成重心沿水平线移动。其合成重心沿水平线移动。二臂架自重平衡系统的设计臂架自重平衡系统有多种型式，仅介绍杠杆活对重方案的设计。基本设计方法（1）图解法作图校核修正再校核，直至满足要求。（2）解析法建立数学模型，计算机求解。（一）图解法见课本1已知条件、时臂架位置，臂架各构件的重量、重心位置，最大尾部半径，MAXRIN平衡梁铰点位置。2设计任务确定对重重量；杠杆系统尺寸；连杆尺寸及和臂架的铰接点位置。3步骤1）根据、时臂架位置，及相应位置，按能量不变的原理，确MAXRIN尾MAXR定对重重量。11HGDB1D2）求臂架在中间位置时，对重的位置22HGDB从而，可得对重在中间位置时，对重的位置DH22G3）连杆和臂架的连接铰点位置根据总体布置；驱动齿条或驱动螺杆的行程及驱动力；臂架受力等确定。4）确定对重杠杆和连杆的铰点DA）在和相对位置不变的条件下，位置，则31GOA131GO；31AB）在和相对位置不变的条件下，位置，则2112121OC）连接；，并分别作；的垂直平分线，交于点，21A321A31D则点为所求（初求）D5）不平衡力矩校核A）在和间取7个幅度位置，分别求各幅度位置时的不平衡力MAXRIN矩即IDOIBOIM有1122DOBO77DOBOMB）校核设计合理判椐时0MAXRO时0INAMOMAXO（00501）XQMAR（二）解析法已知条件、时臂架位置，臂架各构件的重量、重心位置，最大尾部半MAXRIN径，平衡梁铰点位置。基本思路A）建立变幅过程中臂架系统重心的移动轨迹曲线方程式中为臂架和水平线的夹角FYB）根据功能原理求变幅过程中臂架系统自重不平衡引起的阻力矩。即DYGMDYMC）应用计算机求最佳解说明货物水平位移补偿系统；臂架自重补偿系统；应综合考虑并满足以下要求时0MAXROM时0INMAXMOAXO越小越好003（）MAXYINAXR且越小越好越小越好INAX/水平水平V第三节货物水平位移补偿系统一货物水平位移补偿的主要方案、原理及特点货物水平位移补偿系统常用的有两大类即绳索补偿组合臂架补偿（一）绳索补偿共同特点在变幅过程中货物的升（降）依靠起升绳卷饶系统及时放出（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。主要补偿方案1补偿滑轮组原理当臂架由货物上升OAIIH补偿滑轮组由货物下降IDQBML/则货物在同一高度若在任一幅度位置IHQBML/则货物在任一幅度位置处于同一高度由于/（常数）CMQBI货物在变幅过程中的移动轨迹是一条近似的水平线。2导向滑轮补偿原理当臂架由货物上升OAIIH由于变幅时，起升卷筒C不动，起升绳总长不变当导向滑轮由IB货物下降量为（）/CBAIIQM当（）/IHCAII则货物在同一高度若任一幅度位置都满足（）/IHCBABIIQM则货物在任一幅度位置处于同一高度而不发生升降导向滑轮补偿法，货物在变幅过程中的移动轨迹也是一条近似的水平线。3差动卷筒补偿法原理该方案中，起升机构和变幅机构装设有一台差动减速器，当起升机构工作时，变幅机构卷筒制动。当变幅机构工作时，起升机构的卷筒按一定传动比反向回转，从而放出一定的起升绳以补偿货物的升（降）。即当臂架摆动到任一幅度位置时，（臂架由）IOA臂架头部升高引起货物升高（/）IHIHLQM如起升卷筒能放出起升绳量L（/）IQ则货物位于同一高度而不发生升（降）。在该方案中，由于差动减速器的传动比是定值，而臂架摆动到但任一幅度位置时所引起的货物升（降）量却是变值。货物在变幅过程中的移动轨迹也是一条近似的水平线。4其他补偿方案见课本（二）组合臂架补偿1共同特点利用由摆动臂架、象鼻梁、拉杆或拉索及机架组成的平面四杆机构，在变幅过程中，使悬挂取物装置的象鼻梁前端点的移动轨迹满足货物水平移动的要求。主要形式根据拉杆是刚性还是挠性构件分为刚性四连杆组合臂架挠性拉索、曲线象鼻梁组合臂架2主要方及特点（1）刚性四连杆组合臂架及刚性平行四边形组合臂架（起升钢丝绳平行拉杆，象鼻梁轴线布置）臂架FB、拉杆DC、象鼻梁AC、摇杆DE构成一平行四边形，且DEEFFB/4，DCAC，EGEFFB/4。根据椭圆规原理，当臂架下端点F沿垂直轨道移动时，臂架FB上的点G以及象鼻梁端点A沿水平线移动。分析货物沿严格的水平线移动；设计得当臂架的合成重心沿严格的水平线移动而无须活对重。（2）挠性拉索、曲线象鼻梁组合臂架（起升钢丝绳臂架、象鼻梁轴线布置）拉索一端固定在机架O1上，另一端包绕象鼻梁后段曲线后固定。为了保证象鼻梁前端点在变幅过程中沿水平线移动，象鼻梁后段曲线形状必须满足在任一幅度拉索和曲线相切由货物Q、由Q引起的在拉索中的拉力TL的合力R通过臂架下铰点O。即表明在任一幅度位置时由货物引起的变幅阻力为零。二物品水平位移补偿系统的设计（一）补偿滑轮组方案的设计（图解法）1已知条件、MAXRINHQ2求解臂架长度；补偿滑轮组的倍率；补偿滑轮组的动滑轮安BLBM装位置。3步骤1初定臂架下铰点位置O及臂长；即总体布置F0H12；0MIN4AX862）（时）3B1Q（时）523）补偿滑轮组定滑轮的安装位置D原则变幅过程中物品高度变化小（物品近似水平线）变幅过程中物品引起的对臂架下铰点的力矩尽量小。原理臂架处于某一位置时当由Q及由Q引起的补偿滑轮组的拉力BQMQS满足作用线通过臂架下铰点O时，即说明在该幅度SF位置，由物品引起的变幅阻力矩为零。步骤A）取两中间幅度位置、，距、各为2OA3MINRAX；MINAX41RB）分别过、作力，使合力通过臂架下铰点；23SQFFC）分别过、作力的作用线，交于一点D，则D即为初求。2A3S4）校核A）货物的高度偏差一般取8个幅度位置即、123A分别作各幅度位置时的货物的高度差值、1Y23Y即QBMLH2YQBMLH323QBL43作货物水平位移曲线并校核，应满足MINAXMINAXMAX03RYYB）货物的不平衡力矩OM由于合力不通过臂架下铰点所产生的力矩SQF分别作各幅度位置的不平衡力矩11RO22RO3FOR作出货物不平衡力矩曲线并校核，应满足MAXMAX105105RQMQO若不满足高度差及不平衡力矩的要求，则应调整D点位置，重新校核直至满足要求止。设计合理判椐MAXYMAXMAXY003（）INRMOO（00501）AXQ越小越好MINAX/水平水平V（解析法）基本思路A根据变幅过程中，起升卷筒不动，即起升钢丝绳总长度不变，建立货物的移动轨迹曲线方程FY式中为臂架和水平线的夹角BDYQMD