門座起重機變幅機構(gòu)兩級制動設計計算

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Vol.23No.4August門座起重幅機構(gòu)兩級制動的設計計郭燕(交通科技大學港口機械工 430063):分析了變幅機構(gòu)動能在變幅制動過程中的變化規(guī)律,導出機構(gòu)運動速度隨制動時間變化的關(guān)系,以及兩級制動總制動時間與各級制動力矩的關(guān)系式,進而確定變幅機構(gòu)兩級制動的設計計算準:兩級制動;變幅機構(gòu);門座起重中圖法分類號:TH213.制動時,

統(tǒng)的動能顯然也是逐漸減小的.對于四連桿臂架的門座起重機,E主要由臂架、E=1[G(1L2+l2)2+G(1L2+l2)2作狀態(tài)及非工作狀態(tài)均能可靠地制動,

b

x12 動平穩(wěn)的要求.近年來,在門座起重機的變幅機

1GlL22+GdL2 (中,多采用兩級制動,以獲得較好的制動效果.

l d進行制動,制動力矩較大的第二級制動器作為工作制動,它滯后于第一級制動器1～3s后動作在以往的兩級制動計算中僅保證兩級制動力動阻力矩,而未考慮第一級制動器作用若干時間后系統(tǒng)動能的降低,因而對制動力矩的確定與分配具有一定的盲目性;時間的確定未考慮對機構(gòu)總制動時間的要求以及機構(gòu)阻力的變化情況而具有一定的經(jīng)驗性;對總

式中:Gb,Gx,Gd分別為臂架、象鼻梁、大拉桿和活桿的長度;Ld為活對重至平衡點的距離;lb為臂架重心至其下鉸點的距離;lx為象鼻梁重心至其轉(zhuǎn)動瞬心的距離;o,,d分別為臂架、大拉;x為缸以下分析以齒條為例)的移動速vZ作圖(見圖1)求出:制動時間的校核亦無正確可靠的計算公式針對上述缺陷,本文將從變幅制動過程分析入手,確定

lEHvolEKoL L在各級制動過程中 臂架系統(tǒng)動能、機構(gòu)運行 l= o=lAPlEKlOHvxl LblBPxl

(系,進而建立兩級制動設計計算原則 O1=l

Lll lAPEKOH臂架系統(tǒng)動能的變化及慣性阻力

lOClD d lO1Dd

lOClDFlEHvlO1lCFlEK的確 則臂架系統(tǒng)動能可表示E 1GZv (當變幅機構(gòu)制動時,機構(gòu)各運動部件的速 收稿日期99906郭燕女,37歲,講將逐漸降低,直收稿日期99906郭燕女,37歲,講第4 燕等:門座起 幅機構(gòu)兩級制動的設計計 式中:GZ為臂架系統(tǒng)折算到齒條上的重量,可由式(1),(2)所確定.該折算重量雖然與臂架的幅度位置有關(guān),但由于在制動過程中,臂架系統(tǒng)動能的

MZ1,MjWg轉(zhuǎn)換到制動輪軸上的力矩的共同作用下,制動輪從穩(wěn)定運動的角速度在延時tZ后變化到1,由定理可知:變化主要由速度降低所引起,因此在計算中可按若干幅度位置折算重量的平均值確定GZ值.在變幅制動過程中,齒條的運動可按勻

-Mj-Wg×i

×=J

11( 運動考慮.根據(jù)功能原理,t0t1的制動時間內(nèi),系統(tǒng)慣性所引起的齒條力Wg所作的功等于系統(tǒng)動能的變化vZ0vZ1分別為對應時間t0,t Wg×2(vZ0+vZ1)(t1-t0)=2gGZ(vZ0-vZ1

式中:rC為小齒輪半徑;i,為小齒輪軸至制動輪軸的傳動比與傳動效率;J為傳動裝置中的回轉(zhuǎn)部件折算到制動輪軸上的轉(zhuǎn)動慣量,當制動器裝于機構(gòu)高速軸上時,Jg的1.設齒條穩(wěn)定運動速度為vZ,對應的齒條速度由上式即可確定變幅制動過程中的慣性阻力 為vZ.以t0=0作為時間起點,則由式(4)可得 vZ-v Wg × 一級制動過程中的慣性力矩gt1-t

Wg

GZg

vZ-v1

Gz=g=

t

×ri(將式(6)代入式(5),從而確定第一級制動結(jié)束時 (1

(MZ-Mj)×GZ×r2C×+1.15× M Z滯后于第一M2t1Z后作用于機構(gòu)在兩級制動器的共同作用下,機構(gòu)在tZ2時被完全制動.對此過程進行與圖 求解各部件轉(zhuǎn)動角速度的計算簡 1 (MZ1+MZ2-Mj)×tZ

(GZ×

×+1.15×兩級制動過程中機構(gòu)的速度與制

聯(lián)立式(7),(8)可確定第二級制動時間與兩級制r2tZ2r2變幅機構(gòu)的兩級制動器是分級作用的.

(GZ×

×+1.15×JG (M Mj)×一級制動過程中,當機構(gòu)的制動阻力較大時,該程結(jié)束后機構(gòu)并未被完全制動.的末了狀態(tài)和第二級制動的初始狀態(tài),分析第一級制動結(jié)束后機構(gòu)的速度以及制動時間與兩級制

(MZ1+M Mj

(動力矩的關(guān)系,是合理確定兩級制動設計準則的

Mj,阻力矩;貨物不完全水平位移所引起的變幅阻力矩;貨物偏擺所引起的變幅阻力矩;風載荷所引起的變幅阻力矩;臂架系統(tǒng)中的摩擦引起的變幅阻力矩,力矩由于有利于制動而應取負值.取制動輪或制動盤進行分析,在第一級制動器的制

確定兩級制動器制動力矩與延時時間的第一級制動器的主要作用是保證制動平穩(wěn),的振動,其制動力矩的確定應使在工作狀態(tài)正常載荷下制動時間適中,可按在2.5～3.5s時間內(nèi)將機構(gòu)制動作為初選.設第Ⅰ類載荷組合換算到制動輪軸上的靜力矩為MJI,則第一級制動器的 交通科技大學學 1999年第232

再對工作狀態(tài)最大載荷作用時的總制動時MZ=

+(GZ×rC×+1.15×J)

∑tZ t(

∑tZ=tZ1(GZ×rC2×+1.15×J) (M MJ)×確定MZ1后應驗算在無風無吊重的載荷狀態(tài)下的1制動時間不宜過短.設僅由臂架系統(tǒng)自重的不平MJN,對應該狀態(tài)的制動時間tZN應滿足下式,否則應對MZ1進行調(diào)整.1

(MZ+M M ≤5～6 (或取∑tZ=5～6s按下式確定第一級制動的作MZ1+MZ2-MJtZ1N=

)MZ1-MJ

tZ1

×∑tZ ×

×+1.15×J) ((g×i2+1.15×JG)≥1～1.15

(

i 多臺門座起重幅機構(gòu)的設計實踐表明下均能使變幅機構(gòu)可靠地制動,且在工作狀態(tài)最大載荷時總制動時間不宜過長.第二級制動器制制動阻力時的安全制動要求,并留有一定的裕量.設第Ⅱ,Ⅲ類載荷組合換算到制動輪軸上的最大

上述設計準則是較為合理的.本文所建立的有關(guān) .港口起重機.大連:大連海事大學 靜力矩為MJ,MI,則 1995. MZ2>1.25MJⅡ-MMZ≥1.15MI- (

,.起重機設計計算.:科學技術(shù),1989.412～422DesignandCalculationofTwo-stagedBrakingfortheLuffingMechanismofaPortalCraneGuo Li(DepartmentofPortMachineryEngineering,WTU,WuhanInthispaper,theregulationthattheluffingmechanismskineticenergyvariesintheprocessofluffingbrakinghasbeenyzed.Therelationshipthatthespeedofthemechanismvarieswithbrak-ingtimehasbeeninferred.Italsodeducesaequationabou