滑轮组补偿

滑轮组补偿（共3篇）

滑轮组补偿 篇1

0 引言

为了摆脱传统单臂架起重机臂架变幅时吊重和臂架自重产生较大势能变化的缺点, 本文设计的单臂架起重机, 采用油缸变幅和补偿滑轮组, 设计了吊重水平位移补偿系统。使吊重在变幅过程中实现接近水平线轨迹运动, 以减小吊重带来的未平衡力矩, 从而使得变幅机构能耗和臂架自重大为降低, 改善起重机工作性能。

本文将详细计算臂架结构工作原理, 计算过程, 并采用ANSYS有限元软件分析整个变幅动态过程中臂架的强度、刚度变化。

1 结构及其工作原理

如图1所示, 臂架采用油缸变幅, 使得变幅更加平稳。在变幅过程中, 臂架摆动所引起吊重的升降现象依靠起升钢丝绳卷绕系统收放钢丝绳来补偿, 使吊重能沿水平线或接近水平轨迹移动。

根据钢丝绳缠绕系统可得本文介绍的单臂架起重机补偿绳倍率为3, 臂架补偿滑轮组方案原理图如图2所示。

式中:FD为臂架幅度;L为臂架长度。

将臂架受力分解为沿着臂架方向的Fx和垂直于臂架方向的Fy, 计算可得:

式中, Q为起吊重量

2 臂架结构静态分析

本文选取的计算对象变幅范围为10~40 m, 根据式 (2) ~式 (4) 可计算得出表1所示数据。

由表1可见, 采用补偿滑轮组设计, 在各个幅度下, 臂架受力Fx远远大于Fy。

利用有限元软件ANSYS对臂架进行建模, 考虑到臂架是由管材焊接而成的桁架结构, 因此采用BEAM188单元进行建模, 并相应实常数进行设置:弹性模量E=210 GPa, 泊松比μ=0.3, 密度ρ=7.85×10-3kg/mm3, 重力加速度g=9.8 m/s2。分别选取最小幅度和最大幅度两种工况分析。

由图3~图6可得, 臂架在最小幅度最大应力122 MPa, 最大幅度247 MPa。安全系数取1.33, 许用应力σ=345MPa/1.33=259 MPa, 可知臂架强度满足要求。由图5可知臂架下铰点处局部应力较大, 可适当在此处结构加强。

3 臂架结构动态分析

本文设计的臂架自重远远轻于起吊重量, 臂架在变幅过程中受约束造成自身角速度及自重产生的变载荷, 因此对臂架位移采用变幅全过程动态分析。

臂架从最小幅度变幅到最大幅度需要42 s, 最大位移发生在臂架端部, 且沿着臂架力Fx远远大于垂直臂架力Fy, 且考虑到臂架顶部滑轮安装点为受力加载点, 对刚度要求较高, 故选取臂架端部滑轮安装铰点对x向进行刚度动态分析。

由图7可见, 臂架起吊重物瞬间, 滑轮安装铰点x向位移急剧变化, 出现一个峰值后有轻微回落;后续变幅过程, 位移变化平稳, 结构刚度设计满足要求。

4 结语

本文通过对补偿滑轮组臂架的静力学和动力学分析, 校核了该种臂架设计形式的强度、刚度, 从分析可知臂架结构力流传递顺畅, 自重极轻, 适合目前发展越发重要的轻量化设计。

参考文献

[1]Rules for the design of hoisting appliances:FEM 1.001-1998[S].

[2]起重机设计规范:GB3811-2008[S].

[3]张质文.起重机设计手册[M].北京:中国铁道部出版社, 1998.

[4]王新敏.ANSYS工程结构数值分析[M].北京:人民交通出版社, 2007.

滑轮组补偿 篇2

1．定滑轮

定滑轮工作时，它的轴固定不动。使用定滑轮不省力，但能改变动力的方向”解释动力方向的改变（实质是个等臂杠杆）2．动滑轮：

动滑轮工作时，：省一半力，但不能改变动力方向,要费距离.(实质是动力臂为阻力臂二倍的杠杆)3．滑轮组：使用了由定滑轮和动滑轮组合成的滑轮组。这样既节省了力，又能改变动力的方向。使用滑轮组时,滑轮组用几段绳子吊着物体,提起物体所用的力就是物重的几分之一。

4.公式：F=1n(G+G动)S=nh V绳=nV物

1．如图1所示，使用动滑轮提起重物G时，拉力F=____G（不计滑轮重和摩擦）。若用斜向上的力拉绳子，所需拉力F＇____F（选填“＞”、“＝”或“＜”）。2.．如图2表示三种不同的滑轮组，用它们提起重为G的相同重物，在A端所用的拉力分别为F1=__________，F1=_________，F1=_________，不计滑轮本身的重和摩擦。

3.如图3如果滑轮重2牛，要提起50牛的物体，至少各要用____，___ 牛的拉力。若要使物体上升2米，应将绳的自由端各拉动____，___米。

4．如图4所示的滑轮组，不计滑轮重和摩擦，则F1＝____G，F2=____G。

5.如图5所示，木块在桌面上匀速滑动，拉力F为2牛，木块所受摩擦力为____ 6.如图6所示甲、乙两个装置，已知A在地面上滑动时所受的摩擦力为40牛（不考虑绳与滑轮的摩擦）。要使A向右匀速滑动，拉力F甲与F乙的大小分别为

7.如图7所示，用三个滑轮分别拉同一个物体，沿同一水平面做匀速直线运动，所用的拉力分别是F1、F2、F3，比较它们的大小应是（）

8.如图8所示装置中，若拉力F=4N，则甲、乙两弹簧的读数分别为()

9.如图所示，某工人利用滑轮组提升矿井中重800N的物体A，当他所用的拉力F=500N时，物体A在10s内匀速提升2m。若不计摩擦和绳重，动滑轮的重力为（）

10.如图所示物体A 重180N，动滑轮重20N,绳重和摩擦不计。人对动滑轮的拉力为F，在F的作用下,物体A以0.1m/s的速度匀速上升2m。拉力F的大小为（）

11.如图所示，置于水平桌面上的物体A重1000N,物体B重600N，此时物体B恰好能匀速下降；当用一水平向左的力F拉动物体A在5s内匀速向左移动1m，若不计动滑轮、绳重、以及滑轮轴间的摩擦，则下列说法正确的是

A.拉力F为300N，拉力F的功率为60W B.拉力F为600N，拉力F的功率为120W C.物体A与桌面间的滑动摩擦力为600N D.绳子拉力对物体B所做的功为600J 5．如图9所示，不计滑轮重与摩擦，物体A质量为2千克，物体B质量为5千克，体积为103厘米3。先用手握住A，待放手后

（）

A．物体B将沉到杯底 B．物B将停留在水面下任何地方

初三物理滑轮组公式 篇3

【滑轮组】

公式：s=hn。V绳=n*V物 F拉=1/nGs：绳子自由端移动的距离。V绳：绳子自由端移动（上升/下降）的速度h：重物被提升的高度。V物：物体移动（上升/下降）的速度n：承重的绳子段数。G：物重。原则是：n为奇数时，绳子从动滑轮为起始。用一个动滑轮时有三段绳子承担，其后每增加一个动滑轮增加二段绳子。如：n=5，则需两个动滑轮（3+2）。n为偶数时，绳子从定滑轮为起始，这时所有动滑轮都只用两段绳子承担。如：n=4，则需两个动滑轮（2+2）。其次，按要求确定定滑轮个数，原则是：一般的：两股绳子配一个动滑轮，一个动滑轮一般配一个定滑轮。力作用方向不要求改变时，偶数段绳子可减少一个定滑轮；要改变力作用方向，需增加一个定滑轮。综上所说，滑轮组设计原则可归纳为：奇动偶定；一动配一定，偶数减一定，变向加一定。

{机械效率}=（W有/W总）×100%=(Gh/Fs)×100%