臂架自重平衡系统及滑轮补偿水平位移系统设计

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1、能力拓展训练报告及图纸班级：姓名：学号：参考文献：（不少于 5篇）1、起重机设计手册，张志文等主编，中国铁道出版社，1997 年版2、港口起重机械，蒋国仁主编，大连海事大学出版社，1995 年版3、起重机设计规范（GB381183），中国标准出版社，1984年版。4、机械设计手册软件版， 2008年版。5、机械设计课程设计，第二版，唐增宝等主编， 1999年版。成绩评定项目评分成绩1.选题合理、目的明确（10分）2设计方案正确，具有可行性、创新性（20分）3设计结果（例如：三维模型、图纸）（20分）4态度认真、学习刻苦、遵守纪律（15分）5.设计报告的规范化、参考文献充分（不少于5篇）（10分

2、）6答辩（25分）总分备注：成绩等级：优（90 分100 分）、良（80 分89 分）、中（70 分79 分）、及格60分69 分）、60 分以下为不及格。臂架自重平衡系统及滑轮补偿水平位移系统设计一、训练题目 臂架自重平衡系统及滑轮补偿水平位移系统设计 方法：作图法。要求：从最小至最大幅度取10 个点分别作图，并校验水平性能、不平衡力矩、综合不 平衡力矩；完成对重系统尺寸图。注：活对重筒体直径 18002100mm； 补偿动滑轮与起升滑轮位置可视为一点。二、训练要求 根据本专业的培养计划，本环节安排在第六学期的暑假进行，进行一周。能力拓展训练的选题范围规定如下：港口机械典型零件的开发与设计、

3、起重机金属结构 设计、液压或气动系统设计、自动化系统设计与集成；要求编写设计计算说明书一份；绘制 工程图一张（a1图幅）。通过训练，使学生掌握相关的理论知识及实际处理方法，熟练使用常用设计手册，掌 握港口设备的基本设计原理，设计计算准则。三、设计分析1、根据设计任务书和图纸得最大幅度：Rmax=33m；max最小幅度： Rmin=10m;最大仰角：a max=77 ；最小仰角：a min=25 ；起升重量： Q=160kN;补偿滑轮组钢丝绳合力： S=3Q=480kN;臂架长度： L=34m;起升滑轮组倍率： mq=2;补偿滑轮组倍率： mb=3mq=6;补偿动滑轮与起升滑轮位置可视为一点2、

4、根据设计任务书和图纸得：臂架重量： Gb=277.0kN;中间幅度时的对重位置：t =Gb/Gd.h=o.954X6167.4=5885.4mm；四、方案确定如附图1 中的作图法可确定出补偿点位置及相关尺寸；如附图2中的作图法可确定出Q和S的合力、R的力臂；Q如附图 3 中的作图法可确定出臂架平衡系统及相关尺寸； 如附图4中的作图法可确定出M、M的相关尺寸。bd五、设计计算 1、补偿系统吊重水平位移高度差及未平衡力矩的校验a.由附图1可得如下数据。补偿滑轮中心距变化量：l=964 925 873 806 723 628 517 394 262Tmm;臂架头部高度变化量：h=3008 2835

5、2631 2402 2148 1873 1579 1269 946Tmm;吊重高度偏差值：=】.叫-=-232 -120 -24 32 42 22 -56 -174 -320Tmm;其最大值满足：y =+| +厂|maxmaxmax=42+320=362mmW0.03(R -R )max min=0.03X (33000-10000)=690mm；b.由附图2可得如下数据。Q和S的合力（绕下铰点顺时针为正）:R=Q527.6543.0kN;558.2-572.8586.6-599.5611.0621.0629.1635.0rQ=448 252 96 10 61 53 15 137 307 51

6、1Tmm;吊重未平衡力矩：M=RQ.rQ= 236.4 136.8 53.6 -5.7 -35.8 -31.8 9.2 85.1 193.1 324.5hkN.m；其最大值满足：|M |=324.5kNm0.1MQ=0-1QRmaxQmax=0.1X 160X33=528kN m；综上，所选补偿点符合要求。2、臂架平衡系统的校验a. 由附图4可得如下数据。臂架系统自重对臂架下铰点0的重力矩：M=4390.5 4163.0 3893.8 3585.6 3241.3 b2864.6 2459.0 2028.8 1578.3 1111.9TkN m;活对重对臂架下铰点0的折算重力矩：M=4841.2

7、 4233.5 3782.6 3456.8 3151.9 d2834.5 2486.3 2084.8 1569.9 678.5TkN m;综合未平衡力矩：小=皿卫=-450.7 -70.5 111.2 128.8 89.4 30.1 -27.3 -56.0 8.4 433.4TkN m;其最大值满足：|M |=450.7kN m = 0.1MQ=0-1 . Q . R =528kN . m；maxQmaxb. 由附图4可得如下数据。吊重对臂架下铰点 0 的未平衡力矩：MQ=236.4136.853.6-5.7-35.8-31.89.285.1193.1324.5TkN m；最大幅度时： M=-

8、450.7 0 且厶M+M =-450.7+236.4=-214.3kN . m 0 且M+M =433.4+324.5=757.9kN . m 0 ;Q综上，所设计臂架平衡系统符合要求。六、结果分析说明在最大幅度和最小幅度时吊重高度偏差值最大，中间幅度时最小。说明在最大幅度和最小幅度时吊重未平衡力矩最大，中间幅度时最小。如图 3，综合未平衡力矩曲线成三次函数的曲线形式，曲线关于6 号点对称。 说明在最大幅度和最小幅度时综合未平衡力矩最大，且在变幅过程中综合未 平衡力矩波动频繁。七、心得体会 工作性变幅机构中吊重水平位移补偿系统的合理设计，可使在变幅过程中吊重能沿水平 线活接近水平线轨迹移动，

9、以降低能耗，提高操作性能。其中，滑轮组补偿方案的工作原理 是在变幅过程中利用起升绳总长度不变，而局部长度可变，自动补偿由于臂架摆动引起的吊 重升降。滑轮补偿方案主要优点是构造简单；臂架受力比较有利。其主要缺点是钢丝绳缠绕 滑轮数目多，增加了钢丝绳长度，且弯曲次数增加，磨损增加，使其寿命降低；小幅度区间 起升绳悬挂较长，吊重摆动幅度较大。但这种补偿型式采用直臂架，结构简单，自重轻，适 用于速度较低的中、小起重量的起重机。摆动臂架类型起重机在变幅过程中，臂架系统自重高度会随着幅度的变化而产生高度 的变化，因而引起变幅阻力的增大。所以在工作性变幅机构臂架系统设计中，为减小变幅机 构功率消耗，通常采用

10、臂架系统自重平衡的方法，使臂架系统自重的合成重心在变幅过程中 不移动或沿水平线或接近水平线轨迹移动。活对重平衡法是利用活动对重，是臂架系统的合 成重心在变幅过程中沿近似水平线轨迹移动。在最初设计时，由于经验不足、资料较少，所以感到找不到头绪，无从先手，特别是 诸多关键点的位置难以确定。但通过一段时间自己对数据的挖掘、参考网络上的资料以及与 同学的探讨，渐渐地拨开了层层挡在我面前的迷雾，找到了正确的解决方案。总而言之，本 次训练使我对资料查询、设计步骤及设计方法有了较为深入的了解，为以后的毕业设计打下 了基础。八、参考文献1 起重机设计手册，张志文等主编，中国铁道出版社，1997 年版2 港口起重机械，蒋国仁主编，大连海事大学出版社，1995 年版3 起重机设计规范(GB381183)，中国标准出版社，1984年版。4 机械设计手册软件版， 2008 年版。5 机械设计课程设计，第二版，唐增宝等主编， 1999年版。