模块六 变幅机构

1、模块六模块六 变幅机构变幅机构单元一单元一 变幅机构概述变幅机构概述一一. .定义定义1.起重机中用以改变幅度起重机中用以改变幅度的专用机构称为变幅机构。的专用机构称为变幅机构。2.幅度幅度在回转类型起在回转类型起重机中，从取物装置中重机中，从取物装置中心线到起重机旋转中心心线到起重机旋转中心线的水平距离称为起重线的水平距离称为起重机的幅度。机的幅度。单元一单元一 变幅机构概述变幅机构概述二二.作用作用1.在载重力矩不超过额定值的前在载重力矩不超过额定值的前提下，改变幅度以调整起重机的提下，改变幅度以调整起重机的起重能力，提高起重机的利用程起重能力，提高起重机的利用程度，或者通过改变幅度来调整

2、取度，或者通过改变幅度来调整取物装置的工作位置，以适应装卸物装置的工作位置，以适应装卸路线的需要，提高工作的机动性路线的需要，提高工作的机动性（非工作性变幅）。（非工作性变幅）。2.使物品绕回转轴线作径向水平使物品绕回转轴线作径向水平移动，以提高生产率，扩大服务移动，以提高生产率，扩大服务范围和改善工作机动性（工作性范围和改善工作机动性（工作性变幅）。变幅）。单元一单元一 变幅机构概述变幅机构概述三三.变幅机构的类型变幅机构的类型1.根据工作性质分类根据工作性质分类.非工作性变幅机构非工作性变幅机构特点：特点：空载下调整工作位置，在物品吊空载下调整工作位置，在物品吊运过程中，幅度不变；或者用来

3、运过程中，幅度不变；或者用来放倒臂架，以利运输。通常用非放倒臂架，以利运输。通常用非平衡变幅机构。平衡变幅机构。.工作性变幅机构工作性变幅机构特点：特点：带载变幅，实现物品的水平搬带载变幅，实现物品的水平搬运，工作性变幅机构是平衡性运，工作性变幅机构是平衡性变幅机构，常采用吊重水平位变幅机构，常采用吊重水平位移及臂架自重平衡系统，但机移及臂架自重平衡系统，但机构复杂。构复杂。单元一单元一 变幅机构概述变幅机构概述三三.变幅机构的类型变幅机构的类型2.根据变幅方法分类根据变幅方法分类.运行小车式变幅机构运行小车式变幅机构特点：幅度的改变是依靠运特点：幅度的改变是依靠运行小车沿着水平臂架上的水行小

4、车沿着水平臂架上的水平运行来实现，用于工作性平运行来实现，用于工作性变幅。优点：变幅速度均匀，变幅。优点：变幅速度均匀，物品摇摆现象减轻，变幅速物品摇摆现象减轻，变幅速度快。缺点：臂架承受较大度快。缺点：臂架承受较大的弯矩，结构自重较大，机的弯矩，结构自重较大，机动性较差。动性较差。单元一单元一 变幅机构概述变幅机构概述三三.变幅机构的类型变幅机构的类型2.根据变幅方法分类根据变幅方法分类.俯仰臂架式变幅机构俯仰臂架式变幅机构特点：特点：幅度的改变是依靠动臂绕其铰轴幅度的改变是依靠动臂绕其铰轴俯仰来实现，可用于工作性和非俯仰来实现，可用于工作性和非工作性变幅。优点：臂架受力情工作性变幅。优点：

5、臂架受力情况较有利，结构自重较轻，起重况较有利，结构自重较轻，起重机的重心低，稳定性好，机动性机的重心低，稳定性好，机动性较好。缺点：难于获得较小的起较好。缺点：难于获得较小的起重机最小幅度，变幅速度不均匀，重机最小幅度，变幅速度不均匀，物品容易摇摆。解决方法措施复物品容易摇摆。解决方法措施复杂。杂。三三.变幅机构的类型变幅机构的类型3.根据变幅性能分类根据变幅性能分类.非平衡变幅机构（简单变幅机构）非平衡变幅机构（简单变幅机构）臂架俯仰变幅时，臂架俯仰变幅时，会同时引起臂架重心和取物装置及所承载物品的升降运动，会同时引起臂架重心和取物装置及所承载物品的升降运动，在减小幅度时需要耗费很大的功率

6、，而在增大幅度时，则在减小幅度时需要耗费很大的功率，而在增大幅度时，则引起较大的惯性载荷，影响使用性能。但它的结构比较简引起较大的惯性载荷，影响使用性能。但它的结构比较简单，常用于非工作变幅，如汽车起重机等。单，常用于非工作变幅，如汽车起重机等。.平衡变幅机构（复杂变幅机构）平衡变幅机构（复杂变幅机构）采取一定措施，使采取一定措施，使起重机在臂架俯仰变幅的过程中，其合成重心沿水平方向起重机在臂架俯仰变幅的过程中，其合成重心沿水平方向移动，减小驱动功率和惯性载荷。它的结构较为复杂，常移动，减小驱动功率和惯性载荷。它的结构较为复杂，常用于工作性变幅，如门座起重机等。用于工作性变幅，如门座起重机等。

7、四四.工作性变幅机构的主要问题工作性变幅机构的主要问题 当采用简单俯仰臂架方案变幅时，变幅当采用简单俯仰臂架方案变幅时，变幅驱动装置除必须克服一般变幅阻力外，还必驱动装置除必须克服一般变幅阻力外，还必须克服由于臂架自重、取物装置和物品重力须克服由于臂架自重、取物装置和物品重力的升降所引起的垂直方向的阻力，并且后者的升降所引起的垂直方向的阻力，并且后者所占比例很大，既浪费能量又加剧物品摆动，所占比例很大，既浪费能量又加剧物品摆动，影响起重机工作性能发挥，所以简单俯仰臂影响起重机工作性能发挥，所以简单俯仰臂架变幅方案不适用于工作性变幅。架变幅方案不适用于工作性变幅。1.变幅机构作用变幅机构作用2.

8、简单变幅机构利弊分析简单变幅机构利弊分析 只有采用合宜的措施（工作性变幅）消除或减小这两项阻只有采用合宜的措施（工作性变幅）消除或减小这两项阻力的影响，才能使变幅机构所需的驱动功率减小，并且提高力的影响，才能使变幅机构所需的驱动功率减小，并且提高机构的可操作性，从而使俯仰臂架式变幅机构适用于工作性机构的可操作性，从而使俯仰臂架式变幅机构适用于工作性变幅。目前解决上述问题的主要措施是：变幅。目前解决上述问题的主要措施是：四四.工作性变幅机构的主要问题工作性变幅机构的主要问题.载重水平变幅载重水平变幅使取物装置及其所载物品在变幅过程使取物装置及其所载物品在变幅过程中沿着水平线或接近于水平线的轨迹运

9、动中沿着水平线或接近于水平线的轨迹运动物品升降补物品升降补偿装置，如绳索补偿法、组合臂架补偿法等。偿装置，如绳索补偿法、组合臂架补偿法等。.臂架自重平衡臂架自重平衡使臂架系使臂架系统的总重心高度在变幅过程中统的总重心高度在变幅过程中沿垂直方向不发生或少发生变沿垂直方向不发生或少发生变化，或重心运动轨迹为水平线，化，或重心运动轨迹为水平线，实现方法如不变重心式等。实现方法如不变重心式等。3.目前解决上述问题的主要措施是：目前解决上述问题的主要措施是：单元二单元二 载重水平位移载重水平位移一一.绳索补偿法绳索补偿法1. 特点及类型特点及类型特点：被吊运物品在变幅过程中引起特点：被吊运物品在变幅过程

10、中引起的升降现象，依靠起升绳缠绕系统中的升降现象，依靠起升绳缠绕系统中增加的补偿装置，经合理设计后及时增加的补偿装置，经合理设计后及时放出或收入相应长度的起升绳，从而放出或收入相应长度的起升绳，从而使吊运物品保持在同一高度上，达到使吊运物品保持在同一高度上，达到物品沿水平线或近似水平线移动。物品沿水平线或近似水平线移动。补偿滑轮组法补偿滑轮组法滑轮组补偿法滑轮组补偿法补偿滑轮法补偿滑轮法导向滑轮补偿法导向滑轮补偿法一一.绳索补偿法绳索补偿法2. 滑轮组补偿法滑轮组补偿法.工作原理：在起升绳的缠绕系统中，增设一个补偿滑工作原理：在起升绳的缠绕系统中，增设一个补偿滑轮组，以补偿物品在变幅过程中的升

11、降。如果在变幅过轮组，以补偿物品在变幅过程中的升降。如果在变幅过程中的所有位置上，由于臂架上升（或下降）而引起的程中的所有位置上，由于臂架上升（或下降）而引起的物品升高值（下降值）刚好等于因补偿滑轮组长度的缩物品升高值（下降值）刚好等于因补偿滑轮组长度的缩短（或增长）而引起的物品下降值（升高值），那么物短（或增长）而引起的物品下降值（升高值），那么物品将沿水平线移动，从而满足物品水平变幅的要求。品将沿水平线移动，从而满足物品水平变幅的要求。.实现条件实现条件H a = ( l1 - l2 ) ab一一.绳索补偿法绳索补偿法2. 滑轮组补偿法滑轮组补偿法.特点及应用特点及应用构造简单，臂架受力情

12、况比较有利，容易获得较小的最小构造简单，臂架受力情况比较有利，容易获得较小的最小幅度，但起升绳的长度大，绕过滑轮数目多，磨损快，小幅度，但起升绳的长度大，绕过滑轮数目多，磨损快，小幅度时物品摆动幅度大，不能严格走水平，设计中应使工幅度时物品摆动幅度大，不能严格走水平，设计中应使工作区域避开抬头问题。用于起重量小的起重机。作区域避开抬头问题。用于起重量小的起重机。一一.绳索补偿法绳索补偿法3. 滑轮补偿法滑轮补偿法.工作原理工作原理在起升绳在起升绳缠绕系统中，增加一个导缠绕系统中，增加一个导向滑轮补偿装置，从而使向滑轮补偿装置，从而使变幅过程中，由于补偿导变幅过程中，由于补偿导向滑轮位置的变化，

13、使得向滑轮位置的变化，使得从卷筒到臂架头部的钢丝从卷筒到臂架头部的钢丝绳连接长度发生变化并与绳连接长度发生变化并与吊钩随臂架头部的升降相吊钩随臂架头部的升降相补偿，则吊钩就实现走水补偿，则吊钩就实现走水平。平。.实现条件实现条件 （AB+BC）-（AB+BC）= H一一.绳索补偿法绳索补偿法3. 滑轮补偿法滑轮补偿法.特点及应用特点及应用 改善了钢丝绳的卷绕情改善了钢丝绳的卷绕情况，使起升绳的长度和磨损况，使起升绳的长度和磨损均得以减小，但构造较复杂，均得以减小，但构造较复杂，臂架承受弯矩较大，难以获臂架承受弯矩较大，难以获得较小的最小幅度。不能获得较小的最小幅度。不能获得严格的水平变幅。用于

14、大、得严格的水平变幅。用于大、中起重量的门座起重机上。中起重量的门座起重机上。4.连杆补偿滑轮组法连杆补偿滑轮组法5.补偿卷筒法补偿卷筒法实现条件：实现条件：aH1=abH2单元二单元二 载重水平位移载重水平位移二二.组合臂架法组合臂架法1. 特点及类型特点及类型 被吊运物品在变幅过程中的水平移动是依靠臂架端点被吊运物品在变幅过程中的水平移动是依靠臂架端点在变幅时沿水平线或接近水平线的移动轨迹来保证的。这在变幅时沿水平线或接近水平线的移动轨迹来保证的。这种方法弥补了绳索补偿法的一些不足。相应又带来一些缺种方法弥补了绳索补偿法的一些不足。相应又带来一些缺点：臂架系统复杂，自重大，物品难于沿严格的

15、水平线变点：臂架系统复杂，自重大，物品难于沿严格的水平线变幅。幅。四连杆式四连杆式平行四边形组合臂架平行四边形组合臂架曲线象鼻梁式曲线象鼻梁式二二.组合臂架法组合臂架法2.四连杆式四连杆式 组成：臂架、象鼻梁和刚性拉杆以及组成：臂架、象鼻梁和刚性拉杆以及机架连杆组成四连杆机构。机架连杆组成四连杆机构。工作原理：象鼻梁的端点将描绘出一条工作原理：象鼻梁的端点将描绘出一条双叶曲线，其中一部分接近于水平线。双叶曲线，其中一部分接近于水平线。3.平行四边形组合臂架平行四边形组合臂架组成：拉杆、象鼻梁、可移动臂架与连组成：拉杆、象鼻梁、可移动臂架与连杆组成一个平行四边形四连杆机构。杆组成一个平行四边形四

16、连杆机构。工作原理：平行四边形四连杆机构，可工作原理：平行四边形四连杆机构，可保证吊重在变幅过程中严格地走水平线。保证吊重在变幅过程中严格地走水平线。二二.组合臂架法组合臂架法4.曲线象鼻梁式曲线象鼻梁式 特殊型式的铰接组合臂架。象特殊型式的铰接组合臂架。象鼻梁鼻梁2与臂架与臂架1铰接，拉绳铰接，拉绳3固接于固接于象鼻梁上，另一端连接到起重机旋象鼻梁上，另一端连接到起重机旋转平台的构架上。变幅时，由于象转平台的构架上。变幅时，由于象鼻梁转动，拉绳与其接触的点的位鼻梁转动，拉绳与其接触的点的位置要发生变化，相当于示意图中铰置要发生变化，相当于示意图中铰接四边形的一个边长在变化。适当接四边形的一个

17、边长在变化。适当选择四边形各边长的比值即能使变选择四边形各边长的比值即能使变幅时载荷沿近似的水平线移动。幅时载荷沿近似的水平线移动。单元三单元三 臂架自重平衡臂架自重平衡一一、尾重平衡法尾重平衡法 利用活对重使臂架系统的合利用活对重使臂架系统的合成重心始终位于臂架俯仰平面的成重心始终位于臂架俯仰平面的某一固定点上，从而消除了臂架某一固定点上，从而消除了臂架系统合成重心在变幅过程中发生系统合成重心在变幅过程中发生升降现象。升降现象。特点：构造简单，工作可靠，特点：构造简单，工作可靠，回转部分的尾部半径小，但对回转部分的尾部半径小，但对重对起重机整体稳定性和回转重对起重机整体稳定性和回转部分局部稳

18、定性所起的稳定作部分局部稳定性所起的稳定作用不能充分发挥。仅用于船舶用不能充分发挥。仅用于船舶甲板起重机。甲板起重机。二、移动重心平衡法二、移动重心平衡法 利用活对重使臂架系统的合成重心保持在接近于水平利用活对重使臂架系统的合成重心保持在接近于水平线的轨迹上游动，从而避免或大大减小臂架系统合成重心线的轨迹上游动，从而避免或大大减小臂架系统合成重心在变幅过程中发生的升降现象。在变幅过程中发生的升降现象。移动重心式移动重心式杠杆：活动对重法杠杆：活动对重法挠性件：活动对重法，磨损严重。挠性件：活动对重法，磨损严重。杠杆平衡梁杠杆平衡梁垂直滑移平衡重垂直滑移平衡重特点：特点： .增大对重的升降高度，

19、减增大对重的升降高度，减少对重的重量，并可充分发挥少对重的重量，并可充分发挥对重对起重机稳定性的作用；对重对起重机稳定性的作用；.在总体布置上比前种方案方便的在总体布置上比前种方案方便的多，但此种方案只能达到近似的平多，但此种方案只能达到近似的平衡，同时结构也比较复杂；衡，同时结构也比较复杂；三、无对重平衡法三、无对重平衡法 依靠臂架系统的依靠臂架系统的构造特点，保证臂架构造特点，保证臂架重心在变幅过程中沿重心在变幅过程中沿接近于水平线的轨迹接近于水平线的轨迹移动。移动。特点：构造复杂，杆特点：构造复杂，杆件的受力情况亦较为件的受力情况亦较为不利，稳定性较差。不利，稳定性较差。单元四单元四 变

20、幅驱动装置变幅驱动装置一一.机构构造典型方案机构构造典型方案1.绳索滑轮组变幅驱动机构绳索滑轮组变幅驱动机构.工作原理工作原理臂架通过绳索滑臂架通过绳索滑轮组联到变幅绞车卷筒上，依靠绞轮组联到变幅绞车卷筒上，依靠绞车卷绕或放出变幅钢丝绳实现臂架车卷绕或放出变幅钢丝绳实现臂架绕其铰轴俯仰以达到变幅的目的。绕其铰轴俯仰以达到变幅的目的。.优缺点优缺点构造简单，自重轻，构造简单，自重轻，臂架受力情况好，总体布置较方便；臂架受力情况好，总体布置较方便；但存在效率低，绳索易磨损的缺点。但存在效率低，绳索易磨损的缺点。.应用应用主要适用于非工作性变幅机构以及在变幅过程主要适用于非工作性变幅机构以及在变幅过

21、程中不会产生双向受力的工作性变幅机构，如流动式起重机。中不会产生双向受力的工作性变幅机构，如流动式起重机。一一.机构构造典型方案机构构造典型方案2.曲柄连杆变幅驱动机构曲柄连杆变幅驱动机构.工作原理工作原理曲柄连曲柄连杆驱动对重杠杆，然后杆驱动对重杠杆，然后再通过杠杆使臂架俯仰。再通过杠杆使臂架俯仰。.特点特点能自动限制变幅极限位置，使工作可靠性增能自动限制变幅极限位置，使工作可靠性增大，但变幅速度很不均匀；电动机和曲柄之间所需的传大，但变幅速度很不均匀；电动机和曲柄之间所需的传动比大，因而装置的尺寸和重量均较大；虽有自动限幅动比大，因而装置的尺寸和重量均较大；虽有自动限幅功能，但仍需装设行程

22、开关，以免曲柄越过死点后，使功能，但仍需装设行程开关，以免曲柄越过死点后，使变幅运动方向与控制器方向不符，造成操作失误。变幅运动方向与控制器方向不符，造成操作失误。.应用应用只用于旧式的小型起重机，现已很少采用。只用于旧式的小型起重机，现已很少采用。一一.机构构造典型方案机构构造典型方案3.齿轮齿条变幅驱动机构齿轮齿条变幅驱动机构.工作原理工作原理臂架直接由齿条推臂架直接由齿条推动，齿条则由装设在机器房顶上的动，齿条则由装设在机器房顶上的电机通过减速器和最后一级驱动小电机通过减速器和最后一级驱动小齿轮来驱动。齿轮来驱动。.优缺点优缺点能承受双向力，结能承受双向力，结构较紧凑，自重轻，齿条驱动效

23、率构较紧凑，自重轻，齿条驱动效率高；但起制动时有冲击，不平稳，高；但起制动时有冲击，不平稳，齿条工作条件差，较易磨损，必须齿条工作条件差，较易磨损，必须装设可靠的安全限制装置。装设可靠的安全限制装置。.应用应用广泛应用于工作性广泛应用于工作性变幅机构。变幅机构。一一.机构构造典型方案机构构造典型方案3.齿轮齿条变幅驱动机构齿轮齿条变幅驱动机构一一.机构构造典型方案机构构造典型方案4.螺杆变幅驱动机构螺杆变幅驱动机构.工作原理工作原理和齿轮齿条驱动类似。螺杆螺纹的头数可和齿轮齿条驱动类似。螺杆螺纹的头数可以是单头、双头、三头或四头。采用单头螺纹可使结构更以是单头、双头、三头或四头。采用单头螺纹可使结构更紧凑，但传动效率低，用于非工作性变幅。紧凑，但传动效率低，用于非工作性变幅。一一.机构构造典型方案机构构造典型方案4.螺杆变幅驱动机构螺杆变幅驱动机构.优缺点优缺点能承受双向力；由于螺杆能承受双向力；由于螺杆