PJ-400平衡吊设计与有限元分析
图 4-25 四杆机构配重 设各动点为A/B/C/D/E/F/G/H
hwhw???????????重物提升幅度m???????6
nccebcdeh?w?????重物水平变幅
h--------------------拉杆运动变幅
????动F水平变幅
根据共建运动要求，参考各类平衡吊臂长
hwce令m?????6
hdeM称为倍比参数
配重的目的是用以平衡杆系的自重[25]，使之达到随遇平衡的目的。
ll1???AC???1860?980mm22112211令：l2??CE???1860?980mm
3??BF???1550?775mm2211l根据设计得计标：
4???DF?155mm
21L=EG=650mm
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5.13mmv??臂AC的体积：5.13mmv??臂CD的体积：1.9mmv??臂BF的体积：0.64mmv臂DF的体积：12333433
G1??臂AC的重量：G1?v1r?5.13?7.8?40kgG2??臂CD的重量:G2?v2r?5.13?7.8?40kg据钢的比重：r?7.8kg/mm得：
3G3??臂BF的重量：G?v3r?1.9?1.8?15kg3G4??臂DF的体积：G4?v4r?0.64?7.8?5kg参考机械部第五设计院计标的配重概标公式得：
GL?112kg LGL?G1L1?G2L2?G3L3?G4L4
以上公式计算出的配重G只是理论上的概标，具体重量还要进行实验，实测才能确定套机安装好后通过增减配重块重量，使吊车达到随遇平衡。
4.5.5 失衡的其他种类及其补偿 4.5.5.1 平衡的条件及失衡种类
平衡吊随遇平衡的条件是①各杆没有自重, ②杆系没有变形③不存在制造和安装误差④相互活动部分没有摩擦。
实际上, 这些条件并不存在。失去了随遇平衡的前提, 就产生了失衡的结果。为研究方便起见, 按其原因, 失衡可分为以下几种：a、杆系自重失衡, b、杆系变形失衡,c、制造安装误差失衡, d、摩擦失衡。
4.5.5.2 杆系变形失衡及其补偿
1.失衡分析
（1）变形失衡的原因如果没有变形, 吊重点横向移动轨迹是一条水平线。杆系和吊重作为保守系统没有位能的变化。工人操作时不需推力, 即没有失衡。实际上, 变形不可避免。吊重点横向移动轨迹是一条下移的曲线保守系统位能发生变化, 需要外力对系统作功。这外力就是杆系变形失衡力Fns。
（2）失衡力计算：经推导, 变形失衡力是杆系变形能的梯度。Fns??du dx 28
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而杆系变形能不仅是杆件截面形状尺寸和杆件结构的函数, 而且也是杆系位置（?,?）的函数。因此, 变形能、失衡力的计算十分繁重, 只有借助于电算。这里, 公式推导从略, 把注意力放在失衡补偿上面。
2.变形失衡的补偿措施 A 系统变形分析
（1）各杆件变形的叠加使吊重点横向移动轨迹为一上凸曲线, 它近似于正弦曲线；
（2）立柱的弯曲变形使挠度曲线倾斜。
B 补偿失衡的途经：由于变形, 吊重点横向移动轨迹由一冰平直线变为曲线引起失衡。而轨迹下移不是产生失衡的原因。为补偿失衡, 必须使：a.使吊重点横向移动轨迹由曲线经过补偿又矫正为直线； b.使水平滑槽中心线上翘一个适当角度, 以克服由于立柱弯曲变形引起的挠度曲线倾料。
C 失衡补偿措施
(1)小臂杆I在放大倍数 m 的基础上延长一段适当距离 R, 使吊重点产生附加位移, 其位移曲线为下凹的正弦曲线 yp?Rsinx, 这附加位移曲线与挠度曲线迭加而成一水平直线, 从而达到随遇平衡。但是, R 值与吊重量成正比。为了适应不同的吊重量,R 值由最大吊重量的82.8%(此数推导计算从略)而确定。从而保证在最大吊重范围内所有吊重的变形失衡最小。 （2）水平滑槽中心线上翘一角度?。 tan???F最大??F最小2S
S-----作业区宽度 ?F最大,?F最小———立柱弯曲变形引起吊重点的最大最小下挠量。
4.5.5.3制造安装误差失衡
1.尺寸误差失衡
由于尺寸的实际偏差具有随机性质, 所以制造误差弓起的失衡也具有随机性质。为了作出足够的估计, 必须考虑以公差带士△为基础的最严重的组合。其次, 制造误差失衡的木质仍然与变形失衡相同。即失衡的原因是由于吊重点横向移动轨迹是一条
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曲线。尺寸误差失衡可分为两部分来考虑：
（1）不能组成平行四边形的影响
1a.l与对边不等引起的失衡Pws 1 Pws?2m?Gf1??,?? Lm ------放大系数 ?------公差带 G-----吊重量 f1??,?? 位置函数。
2B.h 与对边不等引起的失衡Pws； 2 Pws?2m?Gf2??,?? L3（2）杆系尺寸比例破坏引起的失衡力Pws； 3 Pws?2m?Gf3??,?? L总之, 失衡力均与公差带△成正比。故必须提高制造精度, 以减小失衡。 2.安装误差失衡：主要是水平滑槽不水平, 引起吊重点横向移动轨迹是一条倾斜直线, 重力位能变化, 必须补偿失衡力作功。这就是安装误差失衡的本质。对子固定式平衡吊, 用水准仪即能消除安装误差失衡。而对移动式平衡吊, 若用简单办法保特水平槽永久水平。这是我国尚需研究的一个课题。
3.摩擦失衡摩擦力作为耗散力是无所不在的。它的坏处是工人需克服摩擦力作功其好处是它能克服吊重的惯性力。从本质上说, 它并不疲坏杆系的平衡, 反能促成平衡。
4.6 立柱的设计
立柱[15]用以支承平衡吊回转部分及额定起吊零件的重量，所以要求有足够的刚度。立柱的结构一般选用大口径无缝钢管与连接盘、加强筋、底盘等连接焊接而成。焊后要进行退火处理。
规格（公斤） 50 100 300 外径 D 168 194 245 壁厚 ? 8 10 14 立柱如改用铸铁件，壁厚可取焊接件的1.3~1.5倍，材料以HT30~54灰铸铁为宜。 立柱强度验算：
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立柱的结构为一铸铁圆管，尺寸预定为： 外径 D=200mm 内径d=168mm 材料为：
HT 20－40
立柱的受力为偏心压缩，故其截面承受压缩与弯曲的联合作用，但压缩应力很小略去不计，则可按照纯弯曲进行计算。
?u?kdWe—截面的抗弯矩
me weWe?0.01D(1?24)?4?105mm2 （4-26）
d168??0.84?7.5?105kg/mmD200式中： kd?1.1 （4-27）
me?7.5?105?u?1.1??2.06kg/mm34?10 立柱材料为HT
4.7电动机的选择
电动机是系列化的标准产品，其中三相异步电机应用最广泛。Y系列电动机是一
般用途的全封闭的自扇冷鼠笼式三相异步电机，适用于不易燃烧、不易爆、无腐蚀和无特殊要求的机械设备上，如金属切削机床、风机、输送机、搅拌机等。YZ型鼠笼式与YZR型绕线式三相异步电机，为冶金起重用电机，具有较小的转动惯量和较大的过载能力，用于频繁起动、制动、和正反转的场合，其结构有开启式、防护式、封闭式、和防爆式。
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