在工車間裏搬運重物，往往都是采用起重機、電葫蘆、工業機械手等。但對於需要頻繁吊裝、作業時間短的場合，如機床上下工件，裝配工 作吊裝零部件，流水線上的定點工作等等；對於要求比較定位的場合， 如鑄造中的下芯、合箱等等，一般起重設備常不適用，工業機械手多用於 生產自動線上或單一的重複操作，而且成本較高，目前，一般車間使用較 近20年來，出現的一種新型的定點起重設備“平衡吊”（Balance Arm）， 適用於幾十到幾百千克工件的定點頻繁吊運。它的結構簡單，操作靈活， 特別適合於一人操作，直觀感覺好，製造、維修方便，在生產中已逐步得 到推廣，受到工人的歡迎。 “平衡吊”的原理新穎，設計者巧妙地運用了力學中的平衡原理，圖 是一台平衡吊的簡圖。掛在平衡吊吊鉤上的重物，91看片在线看牛眼輪用手扶著，可以隨意在吊裝高度的平麵內運動，控製升降的電鈕開關，裝在吊鉤處，通過電動 機和傳動使重物升降。操作者一手扶著吊件，一手隨心所欲地操縱吊件升 降、回轉、移動，好像一隻放大了的手那樣，運用自如。當然手上還是有 一點力感，這是由於理論和實際不完全一致所帶來的。比如，工藝、安裝 上的誤差，實際存在的變形和摩擦力等等。實踐中，這點力感很小，反而 給操作者一點習慣的感受。 的平衡吊主要由傳動、杆係、回轉座和立柱等組成。立柱和回轉座的作用是顯而易見的。傳動是控製被吊物件升降的，常用的有機械傳動 和液壓傳動。 平衡吊為什麽能在空載或負載時，吊鉤在平麵內任一點處於平衡狀 態，即力學中的隨遇平衡呢？這正是設計者在杆係設計中，巧妙地運用了 力學中平衡的原理。 杆係由ABD，DEF，BC，CE 四杆鉸接組成一個平行四連杆機構，其中 處置兩個滾輪，安放在傳動箱的垂直和水平導槽內，電機通過傳動使A 輪升降，達到重物升降的動作。電機不工作時，A 以視為不動，猶如一個固定鉸鏈，此時杆係如圖2所示。先將杆係的杆件 理想化為剛體，自重不計，尺寸無誤差，各節點處摩擦不考慮。 可以看出，BC 和CE 兩杆皆為二力杆，靜平衡時，二力杆上的兩個力 大小相等，方向相反且沿杆軸線作用。ABD 和DEF 兩杆則為三力杆，在靜 平衡條件下，三力杆的三個力必交於一點。 拿整個杆係來分析，滾輪C 的水平運動是引起吊鉤（重物）作水平變 幅運動的原因。在不計摩擦的情形下，平衡吊的吊鉤（重物）在該水平的 任意位置時，隻要C 點的水平反力（分力）為零，即C 點隻有垂直反力， 平衡就可以達到。此時，由於係統中重力G 點的反力RC都是垂直方向 的力，係統中A 點處的反力RA 也必須是垂直的。 杆係滿足什麽條件，才能保證RA 是垂直的呢？ 先看DEF 鉸鏈對DEF杆的作用力TD 和TE 作用下平衡。TE力的方向沿CE 杆軸線，TD 與TE力交點K 的連線方向。G，TE TD的指向，可通過力三角形得到，示於圖 看ABD杆，該杆也在三力作用下平衡。鉸鏈D 給ABD 杆的作用力T＇D，大 小與TD 相等，指向相反。鉸鏈B 給ABD 杆的作用力 TB，沿CB 軸線方向。 RA 與TB兩力交點J 的連線方向。三力的指向亦可以通過力三角形得 要使係統處於隨遇平衡狀態。RA要保持垂直，即圖 設杆長如下：若要保證A 點的反力沿垂直方向，必須 AJFK 此時顯然有 KEFABJ，KDEDJB 得到 （l3-l4）／l4=（l1-l2）／l2或l3／l4=l1／l2 隻要杆係中各杆滿足上述關係，平衡吊即可在理想條件下，91看片在线看牛眼輪吊鉤（重 物）處在水平的任意位置上達到隨遇平衡。因為這是理想條件下的關係式， 叫做原型平衡條件。實際設計中，常取 l1＝l3，l2＝l4。原型平衡條件下 還有一個有趣的幾何關係，即A，C，F 位於一直線上。 實際的平衡吊要複雜得多，因為杆件都有重量，存在變形，加工後尺 寸會有誤差，摩擦處處存在，設計製造出的ABD 和DEF 杆的自重重心不能 保證在軸線上等。要使實際的平衡吊真正在工程中得到應用，做到隨遇平 衡，這些問題應該予以逐個解決。 理論和實踐都證明了這諸多問題中，杆件自重的作用是使平衡吊失去 平衡的關鍵因素。通過力學分析，杆件自重引起吊鉤F（重物）失去平 衡的作用，可以把它等效地歸化到任意一個杆件上，比如歸化到ABD 表示。GΣ不是整個杆係的重量，也不作用在杆係的重心 處，它滿足 這樣，隻要在ABD 的配重。這一看起來非常簡單的補償措施，是使平衡吊能付諸工程應用的重大創舉，91看片在线看牛眼輪為設計者解決了大難題。 當然，在平衡吊的研究設計中，應用力學知識還解決了許多問題，從而可以看到它在工 程中應用的巧妙了。 分享知識成就自我!
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