起重運(yùn)輸機(jī)械實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、起 重 運(yùn) 輸 機(jī) 械 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書物流工程學(xué)院港機(jī)實(shí)驗(yàn)室編武漢理工大學(xué)二零零七年六月前 言起重運(yùn)輸機(jī)械課程是機(jī)械制造及自動(dòng)化、機(jī)械設(shè)計(jì)及理論、物流技術(shù)與裝備等專業(yè)的一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)課，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)是本課程教學(xué)中必不可少的組成部分。通過實(shí)驗(yàn)教學(xué)可增加學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，加深對(duì)課堂教學(xué)內(nèi)容的理解，由此提高學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是課堂教學(xué)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它不僅是對(duì)課堂理論知識(shí)的驗(yàn)證、鞏固和加強(qiáng)，而且更是對(duì)新知識(shí)領(lǐng)域的探索、研究和開拓。我們根據(jù)起重運(yùn)輸機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱內(nèi)容的安排，特制定本實(shí)驗(yàn)教學(xué)指導(dǎo)書，要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)，了解起重運(yùn)輸機(jī)械的基本分類和主要機(jī)型，不同機(jī)型的組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作過程和工

2、作原理，以及其應(yīng)用開發(fā)等。本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書由金超球、黨翠蘭、江明鴻等編寫，郭燕、李郁等審閱。編者 2007年6月目 錄實(shí)驗(yàn)一 起重運(yùn)輸機(jī)械概述1實(shí)驗(yàn)二 制動(dòng)器實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)三 變幅機(jī)構(gòu)性能參數(shù)測(cè)定6實(shí)驗(yàn)四 氣力輸送機(jī)參數(shù)測(cè)定8實(shí)驗(yàn)一 起重運(yùn)輸機(jī)械概述（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁饬x通過老師現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)物的講解和演示，使學(xué)生建立對(duì)港口起重運(yùn)輸機(jī)械的感性認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步了解各種起重機(jī)械和連續(xù)輸送機(jī)械及其典型零部件的構(gòu)造、類型、特點(diǎn)及工作原理，以加深對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)械的認(rèn)識(shí)和理解，從而鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為本課程的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。（二）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和方法1、觀看幾種典型的起重運(yùn)輸機(jī)械實(shí)物或模型及操作演示，具體地

3、了解不同起重運(yùn)輸機(jī)械的構(gòu)造及工作特點(diǎn)，對(duì)起重運(yùn)輸機(jī)械有一個(gè)具體直觀的理解。2、參觀具體的起重機(jī)械零部件實(shí)物或模型，了解抓斗、吊鉤、卷筒、鋼絲繩、滑輪、制動(dòng)器等的類型、構(gòu)造和特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)這些零部件在起重機(jī)械中的作用；3、參觀斗式提升機(jī)、螺旋輸送機(jī)、鏈斗卸船機(jī)等主要連續(xù)輸送機(jī)的模型，認(rèn)識(shí)并了解它們的類型、構(gòu)造、典型零部件、工作特點(diǎn)及工作原理。（三）主要儀器設(shè)備 1、整機(jī)實(shí)物：門座起重機(jī)、汽車起重機(jī)、垂直螺旋輸送機(jī)、鏈斗卸船機(jī)；2、整機(jī)模型：斗式提升機(jī)、水平螺旋輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)；3、主要零部件實(shí)物或模型：抓斗、吊鉤、卷筒、鋼絲繩、滑輪、制動(dòng)器等。（四）思考題1、門座起重機(jī)有由哪些工作機(jī)構(gòu)組成？簡(jiǎn)述各

4、工作機(jī)構(gòu)的組成及動(dòng)作過程；2、汽車起重機(jī)有由哪些工作機(jī)構(gòu)組成？簡(jiǎn)述各工作機(jī)構(gòu)的組成及動(dòng)作過程；3、敘述抓斗、吊鉤、卷筒、鋼絲繩、滑輪、制動(dòng)器等零部件在起重機(jī)械中的作用；4、連續(xù)輸送機(jī)是怎樣分類的？它有哪些主要類型？5、斗式提升機(jī)是怎樣組成的？它有哪幾種取料方式？有哪幾種卸料方式？6、水平螺旋輸送機(jī)的工作原理是怎樣的？螺旋葉片有哪幾種型式？實(shí)驗(yàn)二 制動(dòng)器實(shí)驗(yàn)（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁饬x通過學(xué)生親自動(dòng)手對(duì)實(shí)物的操作和實(shí)驗(yàn)，了解并掌握塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理以及調(diào)試方法。（二）實(shí)驗(yàn)基本原理與方法制動(dòng)器是保證起重運(yùn)輸機(jī)械中各工作機(jī)構(gòu)安全正常工作的重要部件，其工作原理是利用摩擦消耗機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)

5、能以達(dá)到停止、調(diào)速、支持的作用。制動(dòng)器的工作原理是：當(dāng)機(jī)構(gòu)斷電，停止工作時(shí)，制動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)裝置推動(dòng)器也同時(shí)斷電(或延時(shí)斷電)，停止驅(qū)動(dòng)(推力消除)，這時(shí)制動(dòng)彈簧的彈簧力通過兩側(cè)制動(dòng)臂傳遞到制動(dòng)瓦塊（或夾鉗）上，使制動(dòng)覆面產(chǎn)生規(guī)定的壓力，并建立規(guī)定的制動(dòng)力矩，起到制動(dòng)作用；當(dāng)機(jī)構(gòu)通電驅(qū)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器的推動(dòng)器也同時(shí)通電驅(qū)動(dòng)并迅速產(chǎn)生足夠的推力推起推桿，迫使制動(dòng)彈簧進(jìn)一步壓縮，制動(dòng)臂向兩側(cè)外張，使制動(dòng)瓦塊（或夾鉗）脫離制動(dòng)輪，消除制動(dòng)覆面的壓力和制動(dòng)力矩，停止制動(dòng)作用。本實(shí)驗(yàn)采用港口起重機(jī)上常用的塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器為對(duì)象：1、塊式制動(dòng)器是利用制動(dòng)瓦塊與制動(dòng)輪間的摩擦達(dá)到制動(dòng)的目的，其結(jié)構(gòu)如下圖：2、

6、盤式制動(dòng)器是利用制動(dòng)夾鉗與制動(dòng)盤間的摩擦達(dá)到制動(dòng)的目的，其結(jié)構(gòu)如下圖：（三）主要儀器設(shè)備制動(dòng)器實(shí)驗(yàn)臺(tái)共三套，其中每套含以下部件：1、Y132M-8 電機(jī) 2、YW25-20/22HR 塊式制動(dòng)器3、YP11-220-250×20 盤式制動(dòng)器4、TQ66扭矩傳感器5、溫度傳感器6、S×48 智能測(cè)量計(jì)7、制動(dòng)器操縱臺(tái)（四）實(shí)驗(yàn)方案與技術(shù)路線本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用先進(jìn)的可編程控制器做主控單元，多個(gè)CPU處理單元協(xié)調(diào)完成各種數(shù)據(jù)處理。實(shí)驗(yàn)臺(tái)布置如下：操縱臺(tái)溫度傳感器溫度傳感器飛輪扭矩傳感器盤式制動(dòng)器塊式制動(dòng)器電機(jī)1、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容在制動(dòng)器實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，通過實(shí)際操作：1）了解塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的結(jié)

7、構(gòu)特點(diǎn)、工作原理和動(dòng)作過程；2）掌握塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的調(diào)整和測(cè)試方法；3）通過改變飛輪矩，測(cè)量不同的制動(dòng)力矩和制動(dòng)時(shí)間，并與計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析。2、實(shí)驗(yàn)步驟：1）系統(tǒng)通電完成后，文本顯示器無報(bào)警燈閃動(dòng)及報(bào)警聲，各個(gè)儀表數(shù)據(jù)顯示正常，即可開機(jī)實(shí)驗(yàn)；2）手動(dòng)選擇盤式制動(dòng)器或塊式制動(dòng)器，特別注意實(shí)驗(yàn)時(shí)只能選擇其中一個(gè)作實(shí)驗(yàn)對(duì)象，絕不能兩個(gè)制動(dòng)器同時(shí)制動(dòng)；3）調(diào)整好選中的制動(dòng)器、制動(dòng)力矩（注意不能超過100Nm），配好飛輪，裝配飛輪時(shí)，注意扭緊螺絲；4）按下啟動(dòng)按鈕，電機(jī)啟動(dòng)。當(dāng)觀察轉(zhuǎn)速或文本顯示器達(dá)到設(shè)定速度，穩(wěn)定一段時(shí)間，按下停機(jī)按鈕；5）記錄下制動(dòng)力矩、制動(dòng)時(shí)間、電機(jī)轉(zhuǎn)速、制動(dòng)器溫度等數(shù)

8、據(jù)；6）選擇另一制動(dòng)器，將前面已做過實(shí)驗(yàn)的制動(dòng)器調(diào)到常開模式；7）重復(fù)3、4、5；8）將上述各實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下表：實(shí)驗(yàn)次數(shù)測(cè)量內(nèi)容盤式制動(dòng)器塊式制動(dòng)器123123電機(jī)轉(zhuǎn)速n（r/min）制動(dòng)時(shí)間t（s）制動(dòng)力矩M（Nm）力矩調(diào)整刻度飛輪數(shù)量（五）思考題1、試分析比較塊式制動(dòng)器和盤式制動(dòng)器的異同點(diǎn)；2、制動(dòng)器在使用中需要有哪些調(diào)整？為什么？ 3、實(shí)驗(yàn)中，飛輪的作用是什么？請(qǐng)考慮能否用其它的方式來取代其這一作用？4、計(jì)算制動(dòng)力矩：已知參數(shù)：飛輪重量（G）： 1塊，20 kg2塊，30 kg3塊，40 kg 飛輪直徑：350 mm 制動(dòng)時(shí)間：由實(shí)驗(yàn)臺(tái)顯示屏讀數(shù) 轉(zhuǎn)速：由實(shí)驗(yàn)臺(tái)顯示屏讀數(shù) 制動(dòng)器效率：0

9、.97 摩擦系數(shù)：鋼對(duì)鋼，0.15 鋼對(duì)石棉，0.3實(shí)驗(yàn)三 變幅機(jī)構(gòu)性能參數(shù)測(cè)定（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義通過本實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的貨物水平位移補(bǔ)償和臂架自重補(bǔ)償效果，了解影響其設(shè)計(jì)效果的因素，加深對(duì)基本原理的認(rèn)識(shí)和理解。（二）實(shí)驗(yàn)基本原理與方法在門座起重機(jī)的變幅機(jī)構(gòu)中，為減少變幅阻力，希望在變幅過程中，貨物重心和臂架系統(tǒng)合成重心沿水平線或接近水平線移動(dòng)，因此，設(shè)置有貨物水平位移補(bǔ)償系統(tǒng)和臂架自重補(bǔ)償系統(tǒng)。1、基本原理1）臂架自重補(bǔ)償原理：利用活對(duì)重杠桿系統(tǒng)，使臂架系統(tǒng)的合成重心在變幅過程中沿近似水平線移動(dòng)；2）貨物水平位移補(bǔ)償原理： 四連桿組合臂架系統(tǒng)：利用由擺動(dòng)臂架、象鼻梁、大拉桿及機(jī)架組成的平面四

10、桿機(jī)構(gòu)，在變幅過程中，使懸掛貨物的象鼻梁前端點(diǎn)的移動(dòng)軌跡滿足貨物水平移動(dòng)的要求； 單臂架系統(tǒng)：利用在變幅過程中，起升繩總長度不變，而局部長度可變，使貨物的升（降）依靠起升繩卷繞系統(tǒng)及時(shí)放出（收回）一定長度的起升繩繩量自行進(jìn)行補(bǔ)償，從而使貨物沿近似水平線移動(dòng)。其補(bǔ)償方案通常有：滑輪組補(bǔ)償和導(dǎo)向滑輪補(bǔ)償。2、實(shí)驗(yàn)方法：1）通過對(duì)臂架及其平衡系統(tǒng)模型的拼裝和操縱，檢驗(yàn)其貨物水平性和自重平衡性效果；2）通過改變模型尺寸，分析比較各尺寸對(duì)其貨物水平性和自重平衡性影響的程度。（三）主要儀器設(shè)備 1、尺寸和平衡重重量可改變的四連桿組合臂架及其平衡系統(tǒng)模型；2、尺寸和平衡重重量可改變的單臂架及其平衡系統(tǒng)模型。

11、（四）實(shí)驗(yàn)方案與技術(shù)路線1、按設(shè)計(jì)尺寸拼裝單臂架或四連桿組合臂架及其平衡系統(tǒng)模型；2、操縱模型運(yùn)動(dòng)，畫出貨物運(yùn)動(dòng)軌跡曲線，檢驗(yàn)其貨物水平性；3、改變平衡重的重量，操縱模型運(yùn)動(dòng)，體會(huì)自重平衡效果；4、改變模型中平衡系統(tǒng)的尺寸，分析比較各尺寸對(duì)其自重平衡性影響的程度；5、改變四連桿組合臂架系統(tǒng)模型的尺寸，分析比較各尺寸對(duì)其貨物水平性影響的程度；6、改變單臂架系統(tǒng)的貨物水平位移補(bǔ)償方式（導(dǎo)向滑輪補(bǔ)償和滑輪組補(bǔ)償）和相關(guān)尺寸，比較各尺寸對(duì)其貨物水平性影響的程度。其中，5和6選做一項(xiàng)。（五）思考題1、試從你所設(shè)計(jì)的模型中，分析比較各參數(shù)對(duì)臂架自重或貨物水平位移的補(bǔ)償效果；2、還有哪些方法可實(shí)現(xiàn)使貨物重心

12、和臂架系統(tǒng)合成重心沿水平線或接近水平線移動(dòng)？ 實(shí)驗(yàn)四 氣力輸送機(jī)參數(shù)測(cè)定（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、意義通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)可直觀地了解吸送式氣力輸送機(jī)的構(gòu)造、特點(diǎn)及輸送原理。（二）實(shí)驗(yàn)基本原理與方法吸送式氣力輸送機(jī)是利用鼓風(fēng)機(jī)在整個(gè)管路系統(tǒng)的末端抽氣，使管道內(nèi)的氣體壓力低于外界大氣壓力（即形成一定的真空度），物料在吸嘴處被空氣帶入管道，空氣和物料的混合物沿著輸料管輸送，到達(dá)卸料點(diǎn)時(shí)，由分離器把物料和空氣分離開，物料從卸料器卸出，含塵的氣體則通過風(fēng)管經(jīng)過除塵器清除灰塵，清潔的空氣再通過鼓風(fēng)機(jī)、消聲器排入大氣中。（三）主要儀器設(shè)備1、氣力輸送綜合試驗(yàn)臺(tái)2、風(fēng)速儀3、壓力計(jì)4、畢托管（四）實(shí)驗(yàn)方案與技術(shù)路線吸送式

13、氣力輸送機(jī)均采用吸嘴作為供料器，它的最大優(yōu)點(diǎn)是能從一個(gè)或幾個(gè)供料點(diǎn)上自動(dòng)吸取物料，因而可大大節(jié)省清艙工作量。由于真空的吸力作用，供料簡(jiǎn)單方便，吸料點(diǎn)不會(huì)粉塵飛揚(yáng)。它的缺點(diǎn)是受真空度的限制輸送距離不能過長，因?yàn)殡S著輸送距離的增加，阻力也不斷加大，這就要求加大輸送管道兩端的壓差，也就是提高真空度，而這樣空氣將變得稀薄，攜帶物料的能力降低，以至不能正常工作。氣力輸送機(jī)的功率消耗較其他輸送機(jī)大，被運(yùn)物料的塊度、粘度和濕度受到一定的限制。圖4-1是一臺(tái)吸糧機(jī)的試驗(yàn)裝置，通過試驗(yàn)測(cè)定吸糧機(jī)的主要技術(shù)性能參數(shù)。由于現(xiàn)場(chǎng)條件和時(shí)間所限，這里我們只測(cè)定在空載工況下吸糧機(jī)的幾個(gè)技術(shù)性能參數(shù)。圖4-1 試驗(yàn)裝置和測(cè)

14、點(diǎn)布置1-料斗；2-吸嘴；3-輸料管；4-分離器；5-卸料器；6-風(fēng)管；7-除塵器；8-卸灰器；9-鼓風(fēng)機(jī)；10-消聲器；（1）（4）- 動(dòng)壓測(cè)孔；（1）（2）（3）（4）- 靜壓測(cè)孔1、注意事項(xiàng)1）接通電源后控制柜門要關(guān)閉，不要用手觸摸內(nèi)部元件，以防觸電；2）要注意在真空泵、空氣壓縮機(jī)、旋轉(zhuǎn)供料器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，不要把頭手靠近保護(hù)罩內(nèi)側(cè)，以免受傷；3）做實(shí)驗(yàn)時(shí)，在試驗(yàn)臺(tái)上要小心，不要到處走動(dòng)后把身體探出護(hù)欄外面；4）試驗(yàn)完畢后，要切斷總電源。2、系統(tǒng)開機(jī)的操作順序打開控制柜合上總電源開關(guān)稱重顯示器自檢后穩(wěn)定，脈沖控制儀通電按羅茨真空泵啟動(dòng)按鈕旋轉(zhuǎn)變頻器旋鈕啟動(dòng)羅茨真空泵按空氣壓縮機(jī)啟動(dòng)按鈕啟動(dòng)空壓機(jī)

15、按旋轉(zhuǎn)供料器啟動(dòng)旋轉(zhuǎn)供料器喂料進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定3、測(cè)定物料懸浮速度喂料后，一邊旋轉(zhuǎn)控制柜上的變頻器旋鈕調(diào)節(jié)真空泵的轉(zhuǎn)速，一邊觀察有機(jī)玻璃管（輸料管）垂直段中物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到物料在玻璃管中處于懸浮狀態(tài)，進(jìn)行有關(guān)數(shù)據(jù)的測(cè)定，并將結(jié)果記錄在表4-1中。表4-1物料名稱測(cè)管直徑（mm）懸浮速度（m/s）4、系統(tǒng)停機(jī)的操作程序停止喂料510s后按下羅茨真空泵停止按鈕停止羅茨真空泵按下空壓機(jī)停止按鈕停止空壓機(jī)（開啟旋轉(zhuǎn)供料器卸料）按旋轉(zhuǎn)供料器停止按鈕停止旋轉(zhuǎn)供料器。5、測(cè)定（1）、（4）兩處的風(fēng)量和吸糧機(jī)的漏氣量以及漏氣量系數(shù)。1）測(cè)定試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度和濕度，以便查取試驗(yàn)時(shí)吸糧機(jī)進(jìn)氣狀態(tài)的空氣密度，數(shù)據(jù)填入

16、表4-2中；2）測(cè)定空載工況下，頻率為35Hz時(shí)，（1）、（4）測(cè)點(diǎn)處U形壓力計(jì)和動(dòng)壓管的讀數(shù)，單位mm，然后換算成靜、動(dòng)壓值，并將結(jié)果填入表4-2中。環(huán)境溫度： （）；相對(duì)濕度： （%）；大氣密度： （kg/m3） 表4-2測(cè)點(diǎn)測(cè)量值mm空載靜壓Pa空載動(dòng)壓Pa（1）（4）需要注意的是，在氣力輸送試驗(yàn)中，常常需要測(cè)量靜壓、動(dòng)壓和全壓等參數(shù)。而測(cè)壓管可分為靜壓管、全壓管和動(dòng)壓管。靜壓是表示空氣壓縮的程度，是空氣作用于各個(gè)方面相等的力。氣流斷面上的靜壓用靜壓管測(cè)量。為了確定此平面的平均靜壓，壓力計(jì)的另一端應(yīng)敞開與實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的大氣壓力相通。動(dòng)壓是全壓與靜壓之差。直角形動(dòng)壓管也稱畢托管，是常用的動(dòng)壓測(cè)

17、管，它是由靜壓管和全壓管組合而成。3）按下式計(jì)算（1）、（4）測(cè)點(diǎn)在空載工況下折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的風(fēng)量，將計(jì)算結(jié)果填入表4-3。式中：Qii測(cè)點(diǎn)處折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的測(cè)定風(fēng)量，m3/min；Di測(cè)點(diǎn)處的管道內(nèi)徑，m；（其中D1=0.2m，D2=0.15m）分別為i測(cè)點(diǎn)管內(nèi)的空氣密度和標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的空氣密度，kg/m3，（按該測(cè)點(diǎn)的靜壓換算求得）Pdii測(cè)點(diǎn)的動(dòng)壓值，Pa。4）按下式計(jì)算在空載工況下吸糧機(jī)的漏氣量Q和漏氣量系數(shù)K，將計(jì)算結(jié)果填入表4-3。 =4-1式中：Q1、Q4分別為同一測(cè)試工況下折算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的（1）、（4）測(cè)點(diǎn)風(fēng)量，m3/min。5）按下式求出吸嘴處的輸送風(fēng)速，并填入表4-3。式中：分別為標(biāo)準(zhǔn)