起重機工作原理研究

潘利勇

(浙江商業技師學院,浙江寧波 315000)

起重機工作原理研究

潘利勇

(浙江商業技師學院,浙江寧波 315000)

本文針對起重機工作原理教學中的一個重點和難點內容“主鉤下降”過程的教學方法進行了分析。同時利用這一案例探討了如何運用有效的教學方法,幫助學生理解一些生產實踐中較難理解的問題 。

起重機工作原理 主鉤的下降過程 電動機機械特性曲線

起重機主鉤的下降過程在起重機工作原理分析中是一個重點和難點內容，主要體現在以下兩個方面：一是混合檔位的存在，即在主鉤的下降六個檔位中前三檔電動機通入的電源相序還是向上的電源相序，而后三檔電動機通入的電源相序才是真正的下降的電源相序，學生對這樣的設計感到很難理解;二是速度過渡電路的設計，即在主鉤電路中為了保證主鉤的速度從下降的第六檔的速度順利的過渡到比其低一個等級的速度的檔位第三檔而設計了一個比較特殊的電路，學生在學習過程中往往對這一問題的學習會遇到困難。以上兩個問題需要教師采用一些有效的教學方法來幫助學生進行理解，筆者經過多次的教學實踐總結出了一些有效的教學方法。經過實踐教學的檢驗發現教學效果良好。

對于混合檔位的問題，在教學中可以采用讓學生進行親身體驗的方法。具體來講，可以讓學生將身前的課桌抬起后穩定一段時間再輕輕放下，要求在桌子與地面接觸的過程中不能出聲音。提醒學生注意在桌子下放過程中的三個階段手臂上的感覺，分別是下放的初始階段、中間加速階段、和最后桌子將要接近地面時的結束階段。讓學生先總結一下這三個階段中手臂的用力情況，主要是用力的方向和大小。學生可以很容易總結以下結論：在下放的初始階段為了保證桌子平穩下放實際上手臂上給的是向上的力量，當手臂上的力量比桌子的重量大時桌子是要向上的，當手臂上的力量比桌子的重量小時桌子即開始向下，而且如果兩者達到一種動態的平衡則桌子的下落速度將來達到一種恒定;下降中間加速階段，可以進一步減小手臂上的力量，這樣桌子的下放速度會進一步加大，甚至可以讓手臂上的力量改變方向向下，這樣桌子的下放速度將達到最大;在下放的最后階段，桌子即將與地面接觸，為了不發出聲音只能讓手臂再次給出向上的力量來使桌子的下放速度減少甚至達到一個很慢的速度。

經過這樣的分析后，教師即可提出起重機的下放過程與桌子的下放過程是一樣的，同樣有三個階段。第一階段初始階段，對應的是主令控制器下降的前三個檔位。下放的第一個檔位是一個過渡檔位，其目的主要是讓物體從靜止狀態向下落狀態的過渡比較平穩，避免在下放重量較大物體時出現速度瞬間變化而造成鋼絲繩的損壞。在這個檔位上，電動機的抱閘是不打開的而電動機通入的是向上電源相序，下放的物體并沒有開始下放。在下放的第二和第三個檔位，電動機的抱閘打開，并通入向上的電源相序，此時如果電動機產生的向上的拉力大于物體所受的重力則物體會向上，如果電動機產生的向上的拉力小于物體所受的重力則物體會向下。第二檔和第三檔的唯一的區別是接入電動機轉子的電阻不同使電動機產生的向上的拉力大小不同，進而造成物體的速度也不同，這樣就給操作者提供了一個速度上的選擇。

圖1

第二個階段中間加速階段對應的是主令控制器下降的最后三個檔位。此時電動機通入的是下降的電源相序，電動機轉向是向下的它與物體的重力方向相疊加會使物體下降的速度加快。這三個檔位的區別是串入電動機轉子的電阻不同造成了物體下放速度的不同。這里要簡單提示學生注意當物體較輕時，這三個檔的速度是4檔＜5檔＜6檔;當物體較重時這三個檔的速度是4檔＞5檔＞6檔。

第三個階段結束階段，此時物體已經快要與地面相接觸，需要減小下放速度。如果物體是較輕的，不會有大問題出現，只要根據需要選擇合適的檔位速度即可。如果下放的物體是很重的，則還需要讓電動機提供向上的拉力，只有這樣才能使物體達到平穩下放的目的。所以需要將處于第六檔的主令控制器重新放回到第3檔，此時就出現了一個非常嚴重的問題。從6檔向3檔變化時一定會經過4檔和5檔，在下放較重物體時這兩個檔位的速度是大于第6檔位速度的，如果不采取措施將會出現物體速度劇烈的變化造成鋼絲繩的損壞或斷裂。這就引出了本文提到的第二個難點即速度過渡電路。在教學過程中我發現學生對這一問題很難理解，問題的關鍵是學生沒有搞清下降六個檔位所對應的速度是什么樣的一個排序。當學生掌握了六個檔位的排序規律后，學生對這一問題就很容易理解了。

在教學中可以通過分析電動機在不檔位的機械特性曲線最終由學生來總結出六個檔位速度的關系。這樣即可以使學生看到以前學習的機械特性曲線的應用提高學生興趣，也可以培養學生歸納總結的能力。起重機主鉤電動機在所有檔位的機械特性曲線見圖1。

圖1中1到6號曲線是主鉤上升六檔的電動機機械特性曲線;1’’到3’’曲線是下放較重物體時主令控制器前三個檔位電動機的機械特性曲線，此時電動機處于倒拉反接制動狀態;4’’到6’’曲線是下放較重物體時主令控制器后三個檔位電動機的機械特性曲線，此時電動機處于再生發電制動狀態;4’到6’曲線是下放較輕物體時主令控制器后三個檔位電動機的機械特性曲線;而下放較輕物體時主令控制器前三個檔位電動機的機械特性曲線與上升前兩檔及虛線重合。通過這個圖學生可以總結出以下結論：當下放較輕物體時前三檔速度是向上的且1檔速度＞2檔速度＞3檔速度，后三檔速度是向下的且4檔＞5檔＞6檔;當下放較重物體時下降六檔的速度全部是向下的且排序是1檔＜2檔＜3檔＜6檔＜5檔＜4檔。

在教學中如果在解決了上面兩個難點后，再進入真正的電路圖的講解將會起到事半功倍的效果。事實上筆者經過多次的教學實踐，證明這一教學思路效果顯著。