吊车配重自动适应机构的研究

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1、吊车配重自动适应机构的研究1!上海师范大学附属中学高二李洲洋联系电话：5408023106056吊车配重自动适应机构的研究上海师范大学附属中学李洲洋摘要：吊车在建筑、港口、车间、工地等场合被广泛应用，但吊车事故却时常发生，本研究项目针对目前吊车自身隐藏的某些安全隐患展开讨论并给出一些解决方案。在本课题研究中，给吊车新增“滑臂”、“配重臂”，构成吊车配重自动适应机构；运用杠杆原理增大吊车的负载；通过控制变量法得到吊臂与水平面角度与滑臂中一特定绳索的长度关系。此研究成果有以下几个优点：1、有配重自动适应机构，比现有吊车起重量提高40%;

2、2、有超载保护系统，有效防止吊车超载；3、可减少吊车翻倒几率。在研究过程中我们走访了多个港口，吊车负责人均表示本研究中的成果有很大的应用前景。关键词：吊车；配重；自适应。1背景1.1课题来源2007年10月1日23时30分，《梅兰芳》剧组的上海拍摄现场，大吊车突然失去平衡,向一方倾斜倒塌，吊车臂先是砸中了制景中的房屋，屋了的几根梁柱和瓦块随乙砸向正在现场的4名工作人员，当时在场的副导演米兰丁被砸屮了脑袋，剧组的另3位工作人员则分别被砸小了左手、脸和腿部。2007年8月12日下午1吋许，上海陕西南路南昌路一建筑工地，一辆正在施工的吊车

3、突然翻倒，一名路过的建筑丄人被当场压断手脚，并在送往医院的途中因流血过多身亡，此次事故还造成另外两名工人受轻伤。2007年4月20口上午9时15分，上海轨道交通建设工地，一辆履带吊车在起笊钢筋笼吋发生翻倒，造成一居民楼房顶及侧面受损。2007年3月28H,上海江苏路愚园路的一栋正在施工的商住两用楼发生事故，在楼顶作业的吊车吊臂断裂，由于一端挂在楼顶，整个吊臂悬于楼体侧而，摇摇欲坠。类似的E车事故屡见不鲜，引起了我的深思。1.2现状和不足巾车是从物品上部通过巾钩吊装巾卸的一类起重机械的总称，其种类可分为：A.可移动式：汽车吊、履带吊、

4、行吊等。B.固定式：码头吊、塔吊、龙门吊等。各种吊车特点各有千秋，见表1。本研究以履带吊为原型，兼顾汽车吊、码头吊。表1几种常用吊车的特点吊车种类优点缺点移动式汽车吊支机灵活、吊装速度快进行施工场地平整履带M稳定性好能适应狭小空间、360度全方位作业灵活性差臂长转换麻烦行吊三维空间移动支腿必须行走在坚固、稳定、平缓的轨道上固定式塔吊起重能力大不可以俯仰，不可以伸缩龙门吊起重能力人不方便转移位置、投入高、安装时间长、油耗大、污染大巾车有以下几个特点：(1)人部分m车车体移动困难，因而通用性不强，往往属于港口、车站、流通中心等处的固定设

5、备(2)功能单一，主要是装卸(3)机动性差(4)超载保护能力不足。履带吊(结构见图1)在使川过程屮，常因操作人员失误、吊臂坠落、吊臂后翻等原因酿成悲剧；乂因最大起重量较小，不能适用于许多环境。经过多次对巾车事故原因的研究发现：近90%的巾车司机罔顾《建筑机械使用安全技术规程》(JGJ33-2001)的第2.0.8条：“机械必须按照出厂使用说明书规定的技术性能、承载能力和使用条件，正确操作，合理使用，严禁超载作业或任意扩大使用范围”,仅凭经验估量需耍被起吊的物体是否超过最大起重量。当起吊物超过最大起吊重量时，因为吊车没有超载报警装置，

6、施工人员依旧全然不知，而此时就隐藏着吊愕坠落、吊车翻倒的隐患：如今，所有吊车配重都在吊车主体的后方，配重被固定后，致使吊年最大起重量只能达到吊车总质量，但按照力学原理，在配重质量不变的情况下，吊车可以吊起更重的物体。所以，履带吊在实际应用上，述存在许多局限有待改善。图2履带式吊车结构图1.3目标针对履带吊的不足，通过改进部分结构，使巾车配重可自动按需起吊物质量大小变换位置，来增人起重量，增强安全性。2解决方案我们解决上述问题的具体方案是在普通吊车上增加“滑臂”、“配重臂”，见图2。1.1吊臂俯仰角随动机构设计动滑轮c负载G3主体/

7、图2吊臂俯仰角随动机构受力分析要使吊臂仰起，就启动吊臂俯仰索轮，绳索随着红色箭头所示方向运动，吊臂随Z仰起,力矩L3减小。滑臂段的绳子在拉力点（蓝点处）用绳索与动滑轮C固定，由于蓝点随绳方向运动，而动滑轮C、定滑轮D间细长不变，滑臂的未被固定端（A点）捉升，配重臂未被固定端（B点）沿箭头方运动，0也减小。当加臂垂在时，配重臂也垂在。根据以上原理，制作了一个小型吊车模型，其吊臂长55cm,配重臂长14.5cm。然后利用控制变量法，测出多组吊臂与水平方向夹角吋，拉力点（蓝点处）到滑臂端点（A点）的距离，数据如表2.1,这样就使G3XL3

8、^G2XL2,保证了吊年在吊臂俯仰中的平衡。表2滑臂受力点分析吊臂与水平方向夹角40°50°60°70°80°拉力点到滑臂端点的距离0.5cm2.2cm4.1cm5.2cm6.0cm2.2配重臂自动适应机构设计•'主体负载索轮图3俯仰