變幅機構

變幅機構按其實現方法變幅可分為運行小車式變幅和臂架式變幅兩種，後者又可分為伸縮臂架式和擺動臂架式；按工作要求，可分為非工作性變幅和工作性變幅；按性能要求．可分為非平衡式變幅和平衡式變幅。

運行小車式變幅是依靠載重小車沿水平臂軌道運行來實現變幅的，如岸邊集裝箱起重機的運行小車。擺動臂架式變幅則是依靠臂架在垂直平面繞其鉸軸的擺動來實現變幅的，是港口起重機中最為常見的變幅方式，如門座起重機的變幅機構。

非工作性變幅是指不帶載變幅，其特點是變幅次數少、變幅速度較低。工作性變幅是指帶載變幅，其特點是變幅運動為起重機每一工作循環的主要運動成分，變幅頻繁、變幅速度較高。這種變幅方式有利於改善起重機的機動性和擴大起重機的服務範圍。

平衡式變幅是指在變幅過程中物品重心可沿水平線或近似水平線移動，臂架（或臂架系統）的自重通過活動平衡重平衡，且使兩者的合成重心在變幅過程中沿水平線或近似水平線移動或固定在一點不動。也可不通過活動平衡重而依靠臂架系統自身的構造特點，使臂架（或臂架系統）的重心在變幅過程中沿水平線或接近於水平線移動。平衡式變幅常用於工作性變幅機構。非平衡式變幅是在變幅過程中，擺動臂架的重心和物品的重心都會發生升降，減小幅度時會消耗較大的驅動功率，增大幅度時又有位能釋放，影響使用性能。非平衡式變幅主要用於非工作性變幅機構。

工作性變幅機構的速度根據用途和起重量來確定。用於裝卸作業時，變幅速度取為40~90 m/min；用於安裝作業時取為10～35 m/min。起重量較大時取較低值。

1、臂架不論是收幅還是伸幅，變幅過程中作用在平衡式變幅機構上的阻轉矩方向是變化的、呈雙向作用載荷特點；作用在非平衡變幅機構上的阻轉矩方向是不變的，呈單向作用載荷特點。

2、起重機在規定幄度範圍內工作時，不同幅度位置上的變幅阻轉矩是變化的(變載荷特點)，變幅

徠電動機應按等效阻轉矩來選擇。

3、變幅機構的不同傳動零件承受不同的慣性載荷（動載荷特點），其疲勞強度和靜強度計算載荷應取不同的值。

變幅機構常用的驅動型式有繩索驅動、齒條驅動、螺桿驅動和液壓缸驅動等。繩索驅動主要用於非工作性變幅機構；齒條和螺桿驅動用於工作性變幅機構；液壓缸驅動既用於工作性變幅機構，也用於非工作性變幅機構。

變幅機構應設有幅度指示器、終點限位開關。臂架上極限位置處應裝有彈簧或橡膠緩衝裝置。

變幅機構驅動裝置的布置方式與吊鉤起重機的起升機構相同。

繩索驅動方式結構簡單、自重輕、布置方便、臂架承受的彎矩小，但鋼絲繩易磨損。由於鋼絲繩不能承受壓力，因此這種驅動方式不能用於平衡式變幅機構，主要用於非工作性變幅機構及非平衡式的工作性變幅機構，如大起重螢浮式起重機（直臂架）、造船起重機和流動式起重機等的變幅機構。

設計繩索驅動變幅機構時應注意以下幾點：

1、變幅滑輪組的動滑輪夾套通過拉杆或拉索與臂架端部相連，以縮短變幅滑輪組長度和變幅鋼絲繩的總長度。

2、應裝設防止臂架向後傾翻的裝置，如安全撐桿、連桿（拉索）等，以防止臂架最小幅度時在風力、慣性力、物品偏擺力作用下或物品突然脫落時可能發生的向後傾倒。

3、應裝設臂架重力下降限速裝置，如人力操縱式制動器、離心式限速制動器或載荷自製式制動器。但電力驅動的變幅機構和採用自鎖蝸輪傳動裝置的變幅機構，可以不設下降限速裝置。

4、當要求統一變幅鋼絲繩和起升鋼絲繩的規格時，可根據最大變幅力和鋼絲繩的破斷拉力來確定變

幅滑輪組倍率。

5、變幅繩拉力隨臂架傾角在較大範圍內發生變化。計算慣性載荷較小的變幅傳動零件靜強度時，應按最大變幅靜阻力進行汁算。進行傳動零件疲勞強度和壽命計算以及電動機功率計算時，應採用等效變幅阻力。所有連接件的靜強度均按最大變幅靜拉力來驗算。

通過齒條直接驅動，如下圖所示。

下圖為安裝在起重機人字架變幅平台上的齒條驅動裝置。齒條由電動機通過卧式減速器和驅動小齒輪帶動作直線運動。變幅時齒條繞小齒輪的軸線擺動，搖架及其上壓輪和下托輪則保證了齒條在變幅過程中與小齒輪的正確嚙合。當要求的減速比很大時，可在減速器輸出端增加一級開式齒輪傳動。

當齒條模數很大時，可改用針銷齒條，小齒輪改為擺線齒輪，以簡化製造和維修，降低成本。當變幅力很大時，可採用雙齒條通過均衡裝置與臂架連接。齒條驅動方式製造簡單、工作可靠、安裝維修方便，但齒條較易磨損。磨損后在機構起(制)動過程中會產生一定的衝擊。

設計齒條變幅機構時，應注意以下幾點：

(1)要防止齒條在變幅過程中與電動機及其他傳動件發生干涉。解決方法，一是電動機通過浮動軸與減速器相連；二是適當提高低速軸的軸線高度，減速器成傾斜布置。此外，還要防止齒條和臂架的連接端部與其他構件之間的干涉以及齒條尾部與活動對重發生干涉。

(2)要設法減輕變幅起（制）動過程中的衝擊，如採用渦輪制動器調速、變頻調速、二級制動等。

(3)要裝設防止齒條超行程的安全裝置，如幅度指示器、行程限位器以及在齒條尾部裝設的彈性止擋器等。

(4)齒條箱體通常由鋼板或型鋼焊接而成，箱體應按Ⅱ類載荷作用下的壓彎構件進行計算。齒條到達止擋器所限定的極限位置時，還應該剩餘3~4個未嚙合的齒。齒條的模數按最大齒條力來確定。