第九章 变幅机构

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1、第九章变幅机构一、作用、类型和特点1、作用：用来改变起重机的幅度，以扩大起重机的工作范围，提高生产率。2、类型：根据工作性质的不同，变幅机构可分为非工作性的与工作性的两种；根据变幅方法，变幅机构可分为运行小车式和俯仰臂架式变幅机构。3、特点：（1）非工作性变幅机构：空载条件下变幅，使起重机调整到适于吊运物品的幅度。主要特征：工作次数少，变幅速度对装卸生产率影响小，变幅阻力和变幅功率均较小。一般采用较低的变幅速度，通常为10～30m/min。（2）工作性变幅机构：在带载条件下变幅。主要特征：变幅频繁，变幅

2、速度对装卸生产率有直接影响，变幅阻力和功率均较大，构造复杂，自重大，但工作性能较好。一般应采用较高的变幅速度，通常为40～90m/min。（3）运行小车式变幅机构：靠小车沿着水平的臂架弦杆运行来实现变幅，主要用于工作性变幅。主要特征：工作速度均匀，物品摇摆现象较轻，且能实现严格的水平移动，易获得较小的最小幅度和较大的有效工作空间，但臂架承受的弯矩较大，结构自重大，常用于中小型上回转式塔式起重机中。（4）俯仰臂架式变幅机构：变幅靠动臂在垂直平面内绕其铰轴摆动来实现，既可用于非工作性变幅，也可用于工作性变幅

3、。主要特征：臂架受力情况较好，结构自重较轻，机动性好，易于实现多机协同工作，但难以获得较小的最小幅度和均匀的变幅速度，物品在变幅过程中重心有升降，容易摇摆。二、运行小车式变幅机构1、类型按小车在臂架上行走的方式，可分为自行式和绳索牵引式两种。（1）自行式：将驱动装置直接装载小车上，依靠车轮与轨道间的附着力驱动车轮使小车运行。在工程起重机上较少使用。（2）绳索牵引式：小车依靠绳索牵引沿轨道运行，驱动力不受附着力的限制，轨道倾斜对运行影响不大，且由于驱动装置装在小车外部，减轻了自重，故适用于幅度大，起重量大

4、的起重机。牵引小车的结构图如下：牵引绳的穿绕方式如图示：驱动卷筒可采用收放绳式（图a）和摩擦式（图b）两种形式：2、设计计算：（针对绳索牵引式）（1）阻力分析：小车沿轨道运行须克服的阻力有：坡度阻力，摩擦阻力，惯性阻力，风阻力及起升绳引起的阻力和牵引绳下垂阻力。①坡度阻力：即重力分力。α——坡度角，一般取2°。②摩擦阻力：包括车轮沿轨道的滚动摩擦阻力、车轮轴承中的阻力和车轮轮缘与轨道的摩擦阻力。式中：——起升载荷；——小车自重载荷；D——滚轮直径；d——滚轮轴直径；——轴承摩擦系数；f——车轮滚动阻力系

5、数；——考虑轮缘的系数。③惯性阻力：分小车起动惯性阻力和回转离心力两部分。小车起动惯性阻力：——变幅速度；——起动时间。回转离心力（最大值）：——回转速度。④风阻力：——重物和小车的迎风面积。⑤起升绳阻力：与起升绳绕过的滑轮数及载荷有关。或⑥牵引绳下垂阻力：——牵引绳单位长度自重；——垂度，一般取，为牵引绳自由悬垂部分的长度。（2）牵引绳最大张力：——牵引绳导向滑轮效率。计算得S后，选钢丝绳，并根据选定的钢丝绳来设计卷筒、滑轮等零部件。（3）电动机功率确定：按稳定运行功率计算。——小车运行速度；——驱动

6、机构效率。然后按变幅机构JC值和选用电动机，再进行过载、发热及起动时间校验。（4）其它零部件的选用或设计：可参照起升机构。（5）摩擦卷筒上缠绕圈数确定：若采用摩擦卷筒驱动，则驱动卷筒绕入绳张力与绕出绳张力之比必须满足：得缠绕圈数：——绕入张力；——绕出张力；——钢丝绳与卷筒间摩擦系数，光面卷筒半圆形槽卷筒，带直线楔形槽卷筒——楔形槽的楔形角。三、俯仰臂架式变幅机构（动臂式变幅机构）其驱动装置除必须克服一般的变幅阻力（如摩擦阻力、风阻力、坡度阻力、惯性阻力等）外，还必须克服由于臂架自重、物品升降所引起的阻

7、力。用于工作性变幅时，要使物品沿水平线或近似水平线移动，可采用绳索补偿法和组合臂架法。1、类型：一般分为挠性传动和刚性传动两大类。（1）挠性传动：主要优点：构造简单，自重轻，臂架受力情况较好，总体布置较方便。缺点：效率较低，绳索易磨损。注意：①要加装限速安全制动器；②要设置防后倾保险装置。（2）刚性传动：具有工作平稳、结构紧凑、无后倾之虑等优点，缺点是制造、安装精度要求高，起制动有冲击。类型较多，有齿条式、螺杆式、液压油缸式等。2、设计计算：主要内容为：计算变幅阻力，确定计算载荷，选用电动机、减速器、制

8、动器等外购件，设计其它零部件。（1）变幅阻力：见下图吊臂受力图。机构必须克服的阻力有：由于重物和取物装置不严格走水平引起的阻力；由于臂架系统自重未能完全平衡引起的阻力；作用在起升物品上的风载荷；起重机回转时物品的离心力；变幅、回转等机构起制动引起的水平惯性力；臂架系统在起重机回转时离心力引起的阻力；由臂架铰轴等摩擦力和补偿滑轮组效率造成的阻力；由于起重机轨道存在坡度引起的阻力。总阻力矩：——作用在吊臂上的风力；——作用在重物上的风力；——回