械毕业设计（论文）-门座起重机变幅机构水平位移补偿设计与优化

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1、华东交通大学毕业设计前言门座起重机的介绍门座起重机是港口应用最广泛的起重设备。它对减轻劳动强度，节省人力，降低成本，提高装卸质量，加快中转速度，实现港口机械化起着十分重要的作用。门座起重机金属结构通常由臂架系统、转台与转柱、人字架及门架组成。以门架的结构型式为主标志，门座起重机是一台旋转起重机，装在一个门形座架上，门座内通过一条或数条铁轨。门座起重机多用于港口或造船装卸货物之用。设计时采用了各种方法以达到臂架自重平衡与货物水平位移，从而使变幅功率减至最少。全套图纸，加变幅机构的类型变幅机构按工作性质

2、分为非工作性变幅和工作性变幅；按机构运动形式分为运行小车式变幅和臂架摆动式变幅；按臂架变幅性能分为普通臂架变幅和平衡臂架变幅。非工作性变幅机构只在起重机空载时改变幅度，调整取物装置的作业位置。其特点是变幅次数少，变幅时间对起重机生产效率影响小，一般采用较低的变幅速度。工作性变幅机构用于带载条件下变幅，变幅过程是起重机工作循环的主要环节的情况。变幅时间对起重机的生产率有直接影响，一般采用较高的变幅速度(吊具水平位移速度为)。为降低驱动功率，改善操作性能，工作性变幅机构常采用多种方法实现吊重水平位移和臂

3、架自重平衡。运行小车式变幅机构用于水平臂架的起重机，依靠小车沿臂架玄杆运行以改变起重机幅度。运行小车有自行式和绳索牵引式两种。绳索牵引式小车自重较轻，可减小整机结构自重，应用广泛。臂架摆动式变幅机构是通过臂架在垂直平面内绕其铰轴摆动改变幅度。伸缩臂式起重机臂架既可摆动，也可伸缩，既能增加起升高度，也能改变起重机幅度。普通臂架变幅机构变幅时会同时引起臂架重心和物品重心升降，耗费额外驱动功率，适用于非工作性变幅，在偶尔带载变幅时也可应用。平衡臂架变幅机构采用各种补偿方法和臂架平衡系统，使变幅过程中物品重

4、心沿水平线或近似水平线移动，臂架及其平衡系统的合成重心高度基本吧变，从而节省驱动功率，适用于工作性变幅。35华东交通大学毕业设计平衡臂架变幅机构平衡臂架（工作性）变幅机构按载重水平移动型式的不同可归纳为绳索补偿型和组合臂架型。绳索补偿型的特点是物品在变幅过程中引起的升降依靠起升绳绕绳系统及时放出或收进一定长度的起升绳来补偿，从而使物品在变幅过程中沿水平线或接近水平线的轨迹移动。绳索补偿型有多种方案，常用的补偿滑轮组和补偿滑轮两种。补偿滑轮组图1补偿滑轮组工作原理图图（1）表示利用补偿滑轮组使物品水平

5、变幅的工作原理，它的特点是在起升绳系统中增加一个补偿滑轮组，当臂架从位置Ⅰ到位置Ⅱ时，物品和取物装置一方面随着臂架端点升高而升高，另一方面又由于补偿滑轮组长度缩短，放出钢丝绳，增加悬挂长度而下降。如果在变幅过程中各个位置上，由于臂架端点上升而引起的物品升高值大致等于因补偿滑轮组缩短而引起的物品下降值，则物品将近似水平线移动。采用滑轮组补偿时，实现水平变幅应满足的条件（1）式中——起升滑轮组的倍率（通常）;——补偿滑轮组的倍率（通常）。这种补偿法的主要优点是构造简单，臂架受力情况比较有利，容易获得较小

6、的幅度。缺点是起升绳的长度大磨损快，小幅度时物品摆动角度大，用于大起重量起重机有一定困难。基于此选择：起升滑轮组的倍率补偿滑轮组的倍率35华东交通大学毕业设计1变幅机构驱动形式与基本参数的确定1.1驱动型式与安全装置的选择变幅机构可直接作用于臂架，也可作用于对重杠杆或补偿滑轮杠杆等。臂架装置和变幅机构应尽可能做到变幅速度均匀，选用齿条变幅机构型式如图1.1所示。臂架直接由齿条推动，齿条由与之啮合的小齿轮驱动，齿条搁在滚轮上并被夹在摆动的导向架里移动。大尺寸的齿条常做成针齿条的形式，其制造和维修简单，

7、普通齿条则啮合间隙小，对缓和动力载荷有好处。为达到紧凑，驱动小齿轮的齿数应尽量取得小。查相关文献以及经验数据最后取驱动轮的模数为：，齿数，有效长度为：。图1.1齿条变幅机构为了减缓变幅起动和制动时的冲击，并消除振动。此外，变幅机构承受的载荷其符号常是改变的，这些载荷是由物品摆动、变幅时物品产生加速度、起重机旋转离心力、风力作用、物品及自重未平衡力矩等所引起，为适应载荷的变化特性，常在机构与臂架之间的连接构件上装设弹簧或橡胶的缓冲与减振装置。1.2补偿滑轮组定滑轮夹套位置的确定根据工作需要和构造布置确

8、定臂架长度，最大幅度，最小幅度，臂架铰点，起升滑轮组倍率和补偿滑轮组倍率。在幅度为，臂架对水平线的夹角宜取；时，臂架对水平线的夹角宜取为。用图解法确定补偿滑轮组定滑轮夹套的装设位置（图1.2中A点）。以一定比例先作出两个臂架的位置Ⅱ和Ⅲ，这两个位置一选择离和的距离各为时较为合适。在臂架端点以一定比例作出物品自重载荷和补偿滑轮组对臂架的作用力，使他们的合力、通过臂架铰点。由此，找出在图示Ⅱ、Ⅲ位置上，补偿滑轮组应有的轴线ⅡA和ⅢA，两者的交点就是所求的补偿点A的位置。一