鶴式（門式）起重機(jī)設(shè)計(jì),鶴式,門式,起重機(jī),設(shè)計(jì) 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第四章 變幅機(jī)構(gòu) 4.1變幅機(jī)構(gòu)方案規(guī)劃 變幅機(jī)構(gòu)是在回轉(zhuǎn)類起重機(jī)中，從取物裝置中心線到起重機(jī)旋轉(zhuǎn)中心線的距離稱為起重機(jī)的變幅，在非回轉(zhuǎn)的臂架型起重機(jī)中，從取物裝置中心線到臂架餃軸的水平距離，或其它典型軸線的距離稱為起重機(jī)的幅度，用來改變這一幅度的機(jī)構(gòu)。 本設(shè)計(jì)中門座起重機(jī)的變幅采用俯仰式。在用臂架俯仰進(jìn)行變幅的起重機(jī)中，為使載重在變幅過程中沿水平線或近似水平線移動(dòng)，一般采用繩索補(bǔ)償法和組合臂架法。前者特點(diǎn)為：物品在變幅過程中引起的升降現(xiàn)象，依靠起升纏繞系統(tǒng)中及時(shí)放出或收入一定長度的起升繩的辦法來補(bǔ)償，使其在變幅過程中沿水平或近似水平的軌跡移動(dòng)。它主要有兩種：（一）補(bǔ)償滑輪組法，即在起升繩系統(tǒng)中增加一個(gè)補(bǔ)償滑輪組，這類補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，對臂架受力情況有利，容易獲得較小的最小幅度。缺點(diǎn)是起升繩的長度大，起升繩繞過滑輪組數(shù)目多，因而磨損快，小幅度時(shí)物品擺動(dòng)角度大。（二）補(bǔ)償滑輪法，即從卷筒出來的鋼絲繩，經(jīng)過裝在擺動(dòng)杠桿上的導(dǎo)向滑輪，然后通向臂架頭部。與前者比較，它的優(yōu)點(diǎn)是起升繩的磨損減小，缺點(diǎn)是臂架所受彎曲力矩較大且難獲得最小幅度。本次設(shè)計(jì)采用補(bǔ)償滑輪組法。 變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有繩索滑輪組、曲柄連桿、扇形齒輪、齒條、螺桿、液壓桿等形式。 繩索滑輪組，這種傳動(dòng)形式結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，臂架受力好，但由于鋼絲繩為撓性件，不能承受壓力，在小幅度時(shí)臂架有后傾的可能。 曲柄連桿變幅的優(yōu)點(diǎn)是能自動(dòng)限制變幅極限位置，使工作可靠性增大，但其變幅速度不均勻，電動(dòng)機(jī)與曲柄間所需傳動(dòng)比大，因而裝置尺寸和自重增大，該形式現(xiàn)已少用。 扇形齒輪變幅也因件速機(jī)構(gòu)笨重，已逐漸被淘汰。齒條變幅的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊自重輕，但啟制動(dòng)有沖擊，不平穩(wěn)，齒條工作條件差，易磨損。 螺桿變幅雖可獲得較大的傳動(dòng)，變幅平穩(wěn)。但其效率低，潤滑和維修不太方便。 液壓桿變幅的有點(diǎn)是機(jī)構(gòu)緊湊自重輕，可無級(jí)調(diào)速，但對制造精度和密封防漏要求高。 考慮實(shí)際情況與要求，經(jīng)比較，最后選用液壓桿變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。 4.2用圖解法設(shè)計(jì)滑輪組補(bǔ)償系統(tǒng) 已知臂架系統(tǒng)的參數(shù)：Rmax=25m,Rmin=8m,f=2m(起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心線到臂架絞點(diǎn)的水平距離)，起升滑輪組的倍率m=2，補(bǔ)償滑輪組的倍率mF=5，起升載荷PQ=80KN，確定補(bǔ)償點(diǎn)的位置B 解：圖解法得到的補(bǔ)償點(diǎn)B應(yīng)保證物品在變幅過程中盡可能水平移動(dòng)。 作圖的假定條件：由載荷PQ引起的臂架端部的合力對臂架下絞點(diǎn)O的力矩雜在變幅過程中都等于0，即合成作用線與臂架軸線相重合。 作圖的具體步驟如下： 1． 以一定的比例作出最大幅度Rmax和最小幅度Rmin的臂架位置，并在Rmax與Rmin之間分成若干幅度間隔，取11個(gè)臂架位置。 2． 在幅度1位置，由臂架端部A1以一定比例引垂線并截取（等于起升載荷）以C1為圓心，為半徑，畫弧交臂架軸線于D1點(diǎn)，過A1點(diǎn)作C1D1的平行線A1 A’1，這些直線得出一個(gè)交點(diǎn)范圍，在此范圍內(nèi)即可初選出補(bǔ)償滑輪的補(bǔ)償點(diǎn)B，即可定出OB的長度及其與鉛垂線的夾角θ 3． 補(bǔ)償點(diǎn)B的位置確定后，就可根據(jù)整個(gè)變幅范圍內(nèi)的一系列臂架位置，作出變幅過程中物品移動(dòng)的實(shí)際軌跡線，并根據(jù)此校核實(shí)際最大高度差是否滿足要求，一般應(yīng)使Δy<3%Rmax，此外，還應(yīng)根據(jù)整個(gè)工作幅度內(nèi)一系列臂架位置上未平衡的力矩作出其變化圖，并根據(jù)此校核未平衡物品力矩的最大值Δy<3%Mmax，一般應(yīng)使其不超過最大載荷重力矩的10% 4． 若補(bǔ)償點(diǎn)B的位置不能使以上兩個(gè)條件得以滿足，則應(yīng)修正B點(diǎn)的位置，重復(fù)上述步驟，直到滿足條件為止。 校核實(shí)際最大高度差Δymax: Δh2=m( h2- h1)-mF (l1- l2) =2x(11035.14-9000)-5(22916.04-22131.81) =149.13 mm Δh3=m( h3- h1)-mF (l1- l3) =2x(12970.2-9000)-5(22916.04-21369.84) =344.4 mm Δh4=m( h4- h1)-mF (l1- l4) =2x(14790.45-9000)-5(22916.04-20639.95) =200.45 mm Δh5=m( h5- h1)-mF (l1- l5) =2x(16482.05-9000)-5(22916.04-19949.02) =129 mm Δh6=m( h6- h1)-mF (l1- l6) =2x(18032.11-9000)-5(22916.04-19308.58) =26.92 mm Δh7=m( h7- h1)-mF (l1- l7) =2x(19428.84-9000)-5(22916.04-18729) =-77.52 mm Δh8=m( h8- h1)-mF (l1- l8) =2x(20661.61-9000)-5(22916.04-18220.04) =-156.78 mm Δh9=m( h9- h1)-mF (l1- l9) =2x(21721.03-9000)-5(22916.04-17792.38) =-176.24 mm Δh10=m( h10- h1)-mF (l1- l10) =2x(22599.06-9000)-5(22916.04-17454.56) =109.28 mm Δh11=m( h11- h1)-mF (l1- l11) =2x(23288.99-9000)-5(22916.04-17214.73) =71.43mm Δymax=Δh3-Δh9 =344.4-（-176.24）=520.64mm <3%Rmax=0.03x25000=750mm ∴實(shí)際最大高度差滿足要求。 校核未平衡力矩的最大值ΔMmax： F1 =22843.97N，e1=429.84mm ΔM1= F1 e1=22843.97Nx429.84mm=9.82KNm F2 =23429.94N，e2=203.75mm ΔM2= F2 e2= 23429.94Nx203.75mm=4.77 F3 =24231.62N，e3=41.73mm ΔM3= F3 e3 =24231.62Nx41.73mm1.01KNm F4 =24909.9N，e4=84.63mm ΔM4= F4 e4 =24909.9Nx84.63mm =2.11KNm F5 =25568.53N，e5=166.37mm ΔM5= F5 e5 =25568.53N x166.37mm =4.25KNm F6 =26199.13N，e6=196.35mm ΔM6= F6 e6 =26199.13N x196.35mm =5.14KNm F7 =26777.41N，e7=174.4mm ΔM7= F7 e7 =26777.41N x 174.4mm =4.67KNm F8 =27332.1N，e8=120.88mm ΔM8= F8 e8 =27332.1N x 120.88mm =3.30KNm F9 =27810.31N，e9=27.83mm ΔM9= F9 e9 =27810.31N x27.83mm =0.77KNm F10 =28212.72N，e10=208.6mm ΔM10= F10 e10 =28212.72N x208.6mm =5.89KNm F11 =28527.45N，e11=379.7mm ΔM11= F11 e11 =28527.45N x 379.7mm =10.83KNm ΔMmax=ΔM11=10.83KNm<10%x最大載重力矩 =0.1x80x25=200 KNm ∴未平衡力矩最大值滿足要求。 4.3變幅驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算 1.選液壓缸 （1）變幅力計(jì)算： F 液壓力 Q+q 物品與吊具重力 GB 臂架的重力 Pw 臂架中心處的風(fēng)力 l 液壓缸中心線至鉸點(diǎn)的垂直距離 L 臂架長度 l’ 起升滑輪組拉力至鉸點(diǎn)的垂直距離 m 起升滑輪組倍率 mF 補(bǔ)償滑輪組倍率 nt 轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)速度 R 幅度 β 臂架仰角 α 鋼絲繩偏擺角α=5。 =113.354KN （2）計(jì)算液壓缸直徑： D 活塞直徑 P 工作壓力，選用16MP的液壓缸 F 液壓力 選用液壓缸DG—J100C—E1—E D=100mm d=55mm 推力F=125.66KN 最大行程6m 2. 選液壓泵： 全程變幅時(shí)間： Rmax 最大幅度 Rmin 最小幅度 v 變幅速度 液壓缸的平均速度： smax 最大行程 smin 最大行程 流量計(jì)算： v 液壓缸的運(yùn)行速度 D 液壓缸的內(nèi)徑 =1478.94ml/s 排量計(jì)算： Q 流量 v泵 泵的轉(zhuǎn)速，選用2000r/min 選用泵CBG1024 額定壓力16MP 額定轉(zhuǎn)速2000r/min 最大壓力20MP 最大轉(zhuǎn)速2500r/min 排量50ml/r - 44 -