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短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) I 摘要 本文設(shè)計(jì)了一種短行程簡(jiǎn)易升降機(jī) 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)是工廠用于一 二 層車間之間 提升人員或重物的機(jī)械設(shè)備 主要由電機(jī) 減速器 卷?yè)P(yáng)機(jī) 制 動(dòng)器 吊箱等組成 本文首先擬定了兩套升降方案 一種方案是用電動(dòng)葫蘆提升 一種是用液 壓缸提升 由于電動(dòng)葫蘆提升結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 生產(chǎn)制造方便 制造成本低 使用維 護(hù)成本低 易于實(shí)現(xiàn) 所以本文采用了此方案 確定方案后 對(duì)卷筒及鋼絲繩進(jìn)行了參數(shù)計(jì)算 對(duì)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì) 算 然后對(duì)機(jī)架及吊籃等各部分進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的升降機(jī)簡(jiǎn)單易行 安全可靠 制造方便 成本低 關(guān)鍵詞 升降機(jī) 電動(dòng)葫蘆 齒輪傳動(dòng) 導(dǎo)輪 型鋼 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) II ABSTRACT This paper describes the design of a short stroke simple elevator short stroke is used between one or two simple elevator factory workshop mechanical equipment or heavy lifting personnel Mainly by motor reducer hoist brake box etc This paper first proposed the two sets of lifting scheme a lifting scheme is used for electric hoist a lifting hydraulic cylinder the electric hoist lifting has the advantages of simple structure convenient manufacture low manufacturing cost low use cost and maintenance cost easy to implement so this paper uses the case To determine the scheme the wire rope reel and the parameter calculation of gear transmission the design calculation and then design the structure of each part of the frame and the basket The elevator is designed in this paper is simple safe and reliable convenient manufacture low cost Keywords elevator electric hoist gear wheel steel 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) III 目錄 摘要 I ABSTRACT II 目錄 III 第一章 緒論 1 1 1 課題意義 1 1 2 升降機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 第二章 原理方案擬定 8 2 1 升降機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 8 第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 12 3 1 鋼絲繩及卷筒的選型 12 3 1 1 鋼絲繩的選型 12 3 1 2 卷筒的選型 12 3 2 鋼絲繩直徑的計(jì)算與選擇 12 3 3 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 13 3 3 1 卷筒繩槽尺寸 13 2 3 2 卷筒直徑 13 3 3 3 卷筒長(zhǎng)度 13 3 3 4 卷筒厚度 14 3 3 5 卷筒的強(qiáng)度計(jì)算 14 3 3 6 卷筒轉(zhuǎn)速 15 3 4 電動(dòng)機(jī)的選擇 15 3 4 1 電動(dòng)機(jī)類型 15 3 4 2 電動(dòng)機(jī)容量的確定 16 3 2 4 制動(dòng)力矩的驗(yàn)算 17 第四章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 19 4 1 齒數(shù)的確定 19 4 2 行星齒輪傳動(dòng) a c 副的設(shè)計(jì)計(jì)算 19 4 3 行星齒輪傳動(dòng) d e 副的校核計(jì)算 21 4 4 行星齒輪傳動(dòng) c b 副的校核計(jì)算 24 4 5 傳動(dòng)效率的計(jì)算 27 4 6 行星齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù) 28 4 7 均載機(jī)構(gòu)的選型 28 4 8 齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 第五章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30 5 1 機(jī)架設(shè)計(jì) 30 5 2 防斷繩機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 32 5 3 導(dǎo)輪設(shè)計(jì) 33 結(jié)論 35 參考文獻(xiàn) 36 致謝 37 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 1 第一章 緒論 1 1 課題意義 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)是工廠用于一 二層車間之間 提升人員或重物的機(jī)械 設(shè)備 主要由電機(jī) 減速器 卷?yè)P(yáng)機(jī) 制動(dòng)器 吊箱等組成 簡(jiǎn)易升降機(jī)用以 輸送人員或物料 主要應(yīng)用于建筑施工與維修 它還可以作為倉(cāng)庫(kù) 碼頭 船 塢 高塔 高煙囪的長(zhǎng)期使用的垂直運(yùn)輸機(jī)械 現(xiàn)代電梯主要由曳引機(jī) 絞車 導(dǎo)軌 對(duì)重裝置 安全裝置 如限速器 安全鉗和緩沖器等 信號(hào)操縱系統(tǒng) 轎廂與廳門等組成 這些部分分別安裝在建筑物的井道和機(jī)房中 通常采用鋼 絲繩摩擦傳動(dòng) 鋼絲繩繞過(guò)曳引輪 電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)曳引輪使轎廂升降 電梯要求 安全可靠 輸送效率高 平層準(zhǔn)確和乘坐舒適等 升降機(jī) 電梯 的基本參數(shù) 主要有額定載重量 可乘人數(shù) 額定速度 轎廂外廓尺寸和井道型式等 其的 發(fā)展趨勢(shì)為 梯群控系統(tǒng)將更加智能化 超高速升降機(jī) 電梯 速度越來(lái)越高 藍(lán)牙技術(shù)的廣泛應(yīng)用 綠色升降機(jī) 電梯 將普及 可視系統(tǒng)或人機(jī)對(duì)話等 如今 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)已深入了人們的生活 高科技的發(fā)展 人們?cè)絹?lái) 越依賴于現(xiàn)代化的機(jī)器 對(duì)升降機(jī)的要求也變得更高 設(shè)計(jì)更新升降機(jī)已變得 更加重要 簡(jiǎn)單易操作的升降機(jī)有利于節(jié)省工作時(shí)間 提高工作效益 更能為 操作者提供必要的安全保障 1 2 升降機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 近 20 年世界工程升降機(jī)行業(yè)發(fā)生了很大變化 RT 越野輪胎升降機(jī) 和 AT 全地面升降機(jī) 產(chǎn)品的迅速發(fā)展 打破了原有產(chǎn)品與市場(chǎng)格局 在經(jīng)濟(jì)發(fā)展 及市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)沖擊下 導(dǎo)致世界工程升降機(jī)市場(chǎng)進(jìn)一步趨向一體化 目前世 界工程升降機(jī)年銷售額已達(dá) 75 億美元左右 主要生產(chǎn)國(guó)為美國(guó) 日本 德國(guó) 法國(guó) 意大利等 世界頂級(jí)公司有 10 多家 主要集中在北美 日本 亞洲 和 歐洲 美國(guó)既是工程升降機(jī)的主要生產(chǎn)國(guó) 又是最大的世界市場(chǎng)之一 但由于日 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 2 本 德國(guó)升降機(jī)工業(yè)的迅速發(fā)展及 RT 和 AT 產(chǎn)品的興起 美國(guó)廠商曾在 20 世紀(jì) 60 70 年代世界市場(chǎng)中占有的主導(dǎo)地位正逐步受到削弱 從而形成美國(guó) 日本 和德國(guó)三足鼎立之勢(shì) 近幾年美國(guó)經(jīng)濟(jì)回升 市場(chǎng)活躍 外國(guó)廠商紛紛參與競(jìng) 爭(zhēng) 美國(guó)制造商的實(shí)力也有所增強(qiáng) 特雷克斯升降機(jī)公司的崛起即是例證 特 雷克斯升降機(jī)公司前身是美國(guó)科林升降機(jī)廠 1995 年以來(lái) 其通過(guò)一系列的兼 并活動(dòng) 已發(fā)展成為世界頂級(jí)公司之一 日本從 20 世紀(jì) 70 年代起成為工程升降機(jī)生產(chǎn)大國(guó) 產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量提高 很快 已出口到歐美市場(chǎng) 年總產(chǎn)量居世界第一 自 1992 年以來(lái) 由于受日元 升值 國(guó)內(nèi)基建投資下降和亞洲金融危機(jī)影響 年產(chǎn)量呈下降趨勢(shì) 目前日本 市場(chǎng)年需求量為 3000 臺(tái)左右 歐洲是潛力很大的市場(chǎng) 歐洲各工業(yè)國(guó)既是工程 升降機(jī)的出口國(guó) 也是重要的進(jìn)口國(guó) 德國(guó)是最大的歐洲市場(chǎng) 其次為英國(guó) 法國(guó) 意大利等國(guó) 在德國(guó) AT 產(chǎn)品市場(chǎng)份額中 利勃海爾占 53 格魯夫占 16 德馬泰克占 14 多田野和特雷克斯各占 10 和 5 左右 國(guó)外工程升降機(jī)行業(yè)的聯(lián)合風(fēng)潮 升降機(jī)制造業(yè)中的聯(lián)合之風(fēng)與汽 車業(yè)很相似 在汽車行業(yè)中 通用汽車 福特 雷諾 寶馬 梅賽德斯 大眾等大公司都走上了聯(lián)合之路 這兩個(gè)行業(yè) 的世界市場(chǎng)已日趨一體化 欲在成熟的世界市場(chǎng)獲取市場(chǎng)份額并保持增長(zhǎng) 捷 徑是購(gòu)買競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手 其長(zhǎng)期目標(biāo)是爭(zhēng)奪世界市場(chǎng)的支配地位 在升降機(jī)行業(yè) 某種意義上 打入世界市場(chǎng)即意味著進(jìn)入北美 日本 亞洲 和歐洲三大市場(chǎng) 世界頂級(jí)公司都對(duì)世界市場(chǎng)具有強(qiáng)大影響力 但迄今還沒(méi)有一家公司在上述三 大市場(chǎng)取得主導(dǎo)地位 有 4 家公司已在兩大市場(chǎng)建立了根據(jù)地 格魯夫和特雷 克斯在北美與歐洲 多田野在亞洲和歐洲 住友建 機(jī)在亞洲及北美 格魯夫 特雷克斯和多田野公司是通過(guò)收購(gòu)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手進(jìn)入歐洲市場(chǎng)的 格 魯夫先是在 1984 年吞并了英國(guó)柯?tīng)査?而后在 1995 年購(gòu)入德國(guó)克虜伯 特雷 克斯公司于 1995 年兼并了法國(guó) PPM 和意大利 Bendini 公司之后 近幾年又收購(gòu) 了其他一些歐美公司 多田野在 1990 年吞并了德國(guó)法恩公司 住友公司在 1986 年收購(gòu)了美國(guó)林克 貝爾特公司 利勃海爾和德馬泰克公司都向美洲和亞 洲出口升降機(jī) 加藤公司也將產(chǎn)品出售到歐洲 但升降機(jī)升降平臺(tái)生產(chǎn)本地化 要比依賴當(dāng)?shù)卮砩虅?chuàng)造更多機(jī)會(huì) 多田野和加藤這兩家公司產(chǎn)品相似 汽車 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 3 升降臺(tái)機(jī)底盤也相同 但多田野海外投資多于加藤公司 因而在增加出口 改 善國(guó)內(nèi)市場(chǎng)萎縮帶來(lái)的困境方面處于更有利的位置 多數(shù)廠商在爭(zhēng)奪上述市場(chǎng)的同時(shí) 還努力擴(kuò)大產(chǎn)品系列 格魯夫公司的汽 車升降機(jī)和 RT 產(chǎn)品具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 購(gòu)買克虜伯公司后 在 AT 產(chǎn)品方面也頗具 實(shí)力 該公司還準(zhǔn)備生產(chǎn)履帶式升降機(jī) 馬尼突沃克公司已在履帶式升降機(jī)行 業(yè) 居支配地位 但也希望在其他升降機(jī) 產(chǎn)品領(lǐng)域取得相同影響力 以往升降機(jī)廠商的某些合作 大多集中于營(yíng)銷協(xié)定或許可證貿(mào)易協(xié)定 許 可證貿(mào)易要比全面并購(gòu)方式開展 早 風(fēng)險(xiǎn)也小 在行業(yè)中已有先例 但按許可 證協(xié)定進(jìn)行制造 往往在期滿后因產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議而告終 特雷克斯與日本 IHI 公司有 歷史聯(lián)系 至今特雷克斯還提供涂裝 AmericanCrane 公司產(chǎn)品標(biāo)志的 IHI 履帶 式升降機(jī)升降平臺(tái) 有人會(huì)將特雷克斯與 IHI 的合作看作許可證貿(mào)易行得通的 例證 但此類協(xié)定難以持久 其結(jié)果無(wú)非是特雷克斯要求加強(qiáng)對(duì) IHI 公司的控 制 或者謀求獨(dú)立生產(chǎn)履帶式升降機(jī) IHI 目前尚未建立北美市場(chǎng)份額 僅起 分承包商作用 英國(guó)格魯夫公司從 1999 年開始銷售神鋼履帶式升降機(jī)和城市型 升降機(jī) 多田野和日立建機(jī)公司在 1978 年簽訂的相互提供產(chǎn)品 擴(kuò)展雙方產(chǎn) 品系列的合作協(xié)議 收效不大 在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)萎縮情況下 日立建機(jī)于 1999 年 2 月宣布 將再次考慮擴(kuò)大流動(dòng)式升降機(jī)生產(chǎn)與銷售領(lǐng)域與多田野的合作 而多 田野公司則希望能擁有一家美國(guó)制造基地 但目前時(shí)機(jī)尚未成熟 擁有多種類 型產(chǎn)品可使收入多樣化 特雷克斯公司既經(jīng)營(yíng)采礦設(shè)備又經(jīng)營(yíng)起重搬運(yùn)設(shè)備 起重搬運(yùn)設(shè)備包括 AT 和 RT 產(chǎn)品 汽車升降機(jī) 履帶式升降機(jī) 塔機(jī)等 林克 貝爾特公司基于其生產(chǎn)挖掘機(jī)的經(jīng)驗(yàn) 成為首先將液壓技術(shù)應(yīng)用于桁架臂式升 降機(jī)的廠商之一 但目前住友公司已將其在日本和美國(guó)的升降機(jī)與挖掘機(jī)企業(yè) 包括林克 貝爾特 分開 其依據(jù)是升降機(jī)和挖掘機(jī)屬于不同行業(yè) 利勃海爾既 生產(chǎn)挖掘機(jī) 也生產(chǎn)流動(dòng)式升降機(jī)和塔式升降機(jī) 還在愛(ài)爾蘭生產(chǎn)集裝箱搬運(yùn) 升降機(jī) 其旗下各企業(yè)均為單獨(dú)實(shí)體 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 改革開放三十年以來(lái) 我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn) 有利的帶動(dòng)了我國(guó)升降 機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 升降機(jī)做為人們出行的垂直交通工具已經(jīng)隨處可見(jiàn) 引進(jìn)外資 合作辦廠 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 4 1978 年 黨的十一屆三中全會(huì)作出了實(shí)行改革開放的重大決策 我們從獨(dú) 立研發(fā) 生產(chǎn) 安裝升降機(jī)階段發(fā)展到引進(jìn)外資開辦升降機(jī)廠 大批合資升降 機(jī)企業(yè)拔地而起 如 1980 年 7 月 4 日創(chuàng)建的中國(guó)迅達(dá)升降機(jī)有限公司 是由 中國(guó)建筑機(jī)械總公司 瑞士迅達(dá)股份有限公司 香港怡和迅達(dá) 遠(yuǎn)東 股份有 限公司 3 方合資組建 這是我國(guó)改革開放以來(lái)機(jī)械行業(yè)第一家合資企業(yè) 該公 司的建立在中國(guó)升降機(jī)行業(yè)相繼掀起了引進(jìn)外資的熱潮 1984 年 12 月 1 日 天津市升降機(jī)公司 中國(guó)國(guó)際信托投資公司與美國(guó)奧的斯升降機(jī)公司合資組建 的天津奧的斯升降機(jī)有限公司正式開業(yè) 引進(jìn)外資 合作辦廠不僅有利于我國(guó)本地升降機(jī)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展 對(duì)于 推動(dòng)我國(guó)城市發(fā)展建設(shè)也有重大深遠(yuǎn)的影響 從自 1979 年至今升降機(jī)的產(chǎn)量有 了飛速的增長(zhǎng) 不僅如此產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)也發(fā)生了明顯的變化 老的直流升降機(jī)已 被淘汰 交流雙速梯 acvv 交流調(diào)速梯逐漸被 vvvf 交流變頻變壓調(diào)速升降機(jī) 所取代 控制系統(tǒng)已在大量采用 plc 和微電腦控制技術(shù) 最高梯速已達(dá)到 4m s 行業(yè)出現(xiàn)了翻天覆地的變化 升降機(jī)企業(yè)的生產(chǎn)條件 員工素質(zhì) 管理 水平有了極大的改善與提高 為什么我們的科技能夠提高的那么快 這不能不 歸功于黨的十一屆三中全會(huì)確定的以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的總方針 沒(méi)有大規(guī)模的 經(jīng)濟(jì)建設(shè) 就沒(méi)有今天的升降機(jī)市場(chǎng) 自然就沒(méi)有今天的升降機(jī)行業(yè) 其次 不能不歸功于改革開放的政策 改革開放后 黨中央和國(guó)務(wù)院開放了上海 寧 波 溫州 福州 廣州 等多個(gè)城市特區(qū) 從 1985 年起 又相繼在長(zhǎng)江三角洲 珠江三角洲 閩東南地區(qū)和環(huán)渤海地區(qū)開辟經(jīng)濟(jì)開放區(qū) 根據(jù)升降機(jī)行業(yè)的特 殊性 這些地區(qū)也必將成為我國(guó)升降機(jī)行業(yè)發(fā)展集中地 隨著大批升降機(jī)企業(yè)的創(chuàng)建 我國(guó)升降機(jī)行業(yè)在技術(shù) 管理也不斷規(guī)范 1984 年 6 月 中國(guó)建筑機(jī)械化協(xié)會(huì)建筑機(jī)械制造協(xié)會(huì)升降機(jī)分會(huì)成立大會(huì)在西 安市召開 升降機(jī)分會(huì)為三級(jí)協(xié)會(huì) 也就是現(xiàn)在中國(guó)升降機(jī)協(xié)會(huì)的前身 1986 年 1 月 1 日 中國(guó)建筑機(jī)械化協(xié)會(huì)建筑機(jī)械制造協(xié)會(huì)升降機(jī)分會(huì) 更名為 中國(guó)建筑機(jī)械化協(xié)會(huì)升降機(jī)協(xié)會(huì) 升降機(jī)協(xié)會(huì)升級(jí)為二級(jí)協(xié)會(huì) 這是升降 機(jī)行業(yè)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑 從此升降機(jī)行業(yè)第一次有了自己的行業(yè)組織 1987 年 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB 7588 87 升降機(jī)制造與安裝安全規(guī)范 發(fā)布 該標(biāo)準(zhǔn)等 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 5 同采用歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN81 1 升降機(jī)制造與安裝安全規(guī)范 1985 年 12 月修訂版 該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)保障升降機(jī)的制造與安裝質(zhì)量有十分重要的意義 改革開放的第一個(gè)十年是我國(guó)升降機(jī)行業(yè)的萌芽期 升降機(jī)產(chǎn)業(yè)鏈形成的 初級(jí)階段 穩(wěn)步發(fā)展 不斷創(chuàng)新 改革開放后的第二個(gè)十年可以說(shuō)是中國(guó)升降機(jī)行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展 不斷創(chuàng)新的十 年 經(jīng)過(guò)改革開放第一個(gè)十年 我國(guó)升降機(jī)行業(yè)在吸收國(guó)際升降機(jī)新技術(shù)的同 時(shí) 相關(guān)的管理體制也在不斷的完善 1990 年 1 月 16 日由中國(guó)質(zhì)量管理協(xié)會(huì)用戶委員會(huì)等單位組織的全國(guó)首次 國(guó)產(chǎn)升降機(jī)質(zhì)量用戶評(píng)價(jià)新聞發(fā)布會(huì)在北京召開 會(huì)議發(fā)布了產(chǎn)品質(zhì)量較好的 企業(yè)和服務(wù)質(zhì)量較好的企業(yè)的名單 評(píng)價(jià)范圍是全國(guó) 28 個(gè)省 市 自治區(qū) 1986 年以來(lái)安裝使用的國(guó)產(chǎn)升降機(jī) 1150 家用戶參與了評(píng)價(jià) 1991 年 3 月升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)制訂修訂協(xié)調(diào)會(huì)在廊坊市中國(guó)建研院機(jī)械化所召開 會(huì)議確定 1991 年將制訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 升降機(jī)產(chǎn)品型號(hào)編制辦法 自動(dòng)扶梯分 類 自動(dòng)扶梯技術(shù)條件 自動(dòng)扶梯試驗(yàn)方法 自動(dòng)扶梯安裝驗(yàn)收 規(guī)程 修訂國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB7588 87 升降機(jī)制造與安裝安全規(guī)范 GB10060 88 升降機(jī)安裝與驗(yàn)收規(guī)范 另外還將制訂 3 項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 船用升降機(jī) 液壓升降機(jī) 升降機(jī)導(dǎo)軌檢驗(yàn)規(guī)則 1992 年 3 月 23 24 日升降機(jī)協(xié)會(huì)第 2 屆理事會(huì)工作會(huì)議在杭州市舉行 會(huì)議承辦單位是上鋼三廠工貿(mào)總公司 20 名理事和 2 名名譽(yù)理事出席了會(huì)議 杜宗翰理事長(zhǎng)作了 升降機(jī)行業(yè)目前形勢(shì) 的報(bào)告 任天笑副理事長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng) 作了 中國(guó)升降機(jī)協(xié)會(huì)報(bào)批情況及有待研究的幾個(gè)問(wèn)題 的報(bào)告 會(huì)議指出 升降 機(jī)協(xié)會(huì)在社團(tuán)清理整頓后經(jīng)建設(shè)部 1991 751 號(hào)文批準(zhǔn) 并經(jīng)民政部審查予 以登記 于 1991 年 12 月 22 日獲得了中華人民共和國(guó)社會(huì)團(tuán)體登記證 社證字 第 0866 號(hào) 從而成為中國(guó)升降機(jī)協(xié)會(huì) 一級(jí)協(xié)會(huì) 這是升降機(jī)界的一大喜 事 改革開放政策實(shí)施以來(lái) 我國(guó)城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn) 更有利的帶動(dòng)了我國(guó)升 降機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 1997 年取得了升降機(jī)總產(chǎn)量與上年持平 總產(chǎn)值繼續(xù)增長(zhǎng)的 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 6 好成績(jī) 由此證明我國(guó)升降機(jī)行業(yè)更加成熟 適應(yīng)市場(chǎng)變化和把握機(jī)遇的能力 已大大提高 1998 年 蘇州江南升降機(jī)有限公司民族品牌的升降機(jī) 自動(dòng)扶梯 和自動(dòng)人行道已銷售到馬來(lái)西亞 泰國(guó) 菲律賓 印度尼西亞 新加坡 孟加 拉國(guó) 阿聯(lián)酋 埃及 敘利亞 土耳其 阿根廷 澳大利亞 德國(guó) 英國(guó) 荷 蘭 意大利 葡萄牙 希臘等近 20 個(gè)國(guó)家及臺(tái)灣 澳門地區(qū) 我國(guó)升降機(jī)產(chǎn)量 突破 3 02 萬(wàn)臺(tái) 迅猛發(fā)展 日新月異 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展 城市化建設(shè)的不斷完善 升降機(jī)已不只存在于 高檔商務(wù)寫字樓 大酒店 商城普及到高層住宅樓 同時(shí)也走進(jìn)人們生活的多 個(gè)角落 成為城市建筑中不可缺少的垂直交通工具 中國(guó)升降機(jī)行業(yè)之所以迅猛發(fā)展 日新月異 其根本的原因就是黨的十一屆三 中全會(huì)推出的改革開放的大政方針 改革開放加快了中國(guó)發(fā)展的步伐 但由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡 造成我國(guó)升降機(jī)行業(yè)發(fā)展的區(qū)域性 升降機(jī)生產(chǎn) 中心主要在華東和華南地區(qū) 華東地區(qū)以上海為中心 輻射蘇州 杭州 無(wú)錫 寧波一帶長(zhǎng)江三角洲 華南地區(qū)以廣州為中心輻射東莞 中山 佛山一帶珠江 三角洲 華東是中國(guó)升降機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)源地 華南區(qū)域的升降機(jī)產(chǎn)業(yè)起步較晚 很多企業(yè)是隨著廣州改革開放的發(fā)展興起 各主要中心省市相比 江浙一帶市 場(chǎng)容量更大 升降機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭更猛 特別是蘇州 蘇州整梯年產(chǎn)量占國(guó)內(nèi) 升降機(jī)市場(chǎng)的三分之一 而配件產(chǎn)品中 扶梯零配件年產(chǎn)量占全國(guó)市場(chǎng)的三分 之一以上 升降機(jī)零配件的年產(chǎn)量也已經(jīng)超過(guò)四分之一 蘇州已經(jīng)成為中國(guó)最 集中的升降機(jī)生產(chǎn)制造基地之一 在中國(guó)升降機(jī)行業(yè)發(fā)展過(guò)程中具有舉足輕重 的地位 我國(guó)有 13 億人口 在用升降機(jī)的人均擁有量是世界平均數(shù)的 1 3 是發(fā)達(dá) 國(guó)家的 1 10 巨大的升降機(jī)市場(chǎng)吸引了全世界幾乎所有升降機(jī)企業(yè)的關(guān)注 2007 年中國(guó)政府出臺(tái)了一系列經(jīng)濟(jì)政策 加強(qiáng)宏觀調(diào)控力度 使升降機(jī)市場(chǎng)逐 步走向穩(wěn)健和規(guī)范軌道 中國(guó)大陸升降機(jī)市場(chǎng)在健康發(fā)展的同時(shí)穩(wěn)步攀升 升 降機(jī)產(chǎn)銷量達(dá)到了 21 6 萬(wàn)臺(tái) 比上年凈增 4 8 萬(wàn)臺(tái) 增幅為 28 這是在我國(guó) 升降機(jī)產(chǎn)量持續(xù)走高的基礎(chǔ)上又一次創(chuàng)造了歷史新高 超過(guò)了全世界升降機(jī)產(chǎn) 量的一半 據(jù)統(tǒng)計(jì) 2007 年我國(guó)安裝驗(yàn)收升降機(jī) 146999 臺(tái) 同比增長(zhǎng) 24 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 7 截止 2007 年底 全國(guó)在用升降機(jī)達(dá) 917313 臺(tái) 中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的升降 機(jī)市場(chǎng) 到 2008 年底 我國(guó)在用升降機(jī)量已超過(guò) 100 萬(wàn)臺(tái) 中國(guó)目前不但是 全球最大的升降機(jī)生產(chǎn)基地和消費(fèi)市場(chǎng) 也是擁有升降機(jī)最多的國(guó)家之一 現(xiàn)在我國(guó)升降機(jī)生產(chǎn)力不斷提高 質(zhì)量也被國(guó)際市場(chǎng)所認(rèn)可 不但能夠滿 足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求 國(guó)際市場(chǎng)的供應(yīng)能力也在加強(qiáng) 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 8 第二章 原理方案擬定 2 1 升降機(jī)總體方案設(shè)計(jì) 本課題的主要任務(wù)是遵循機(jī)械設(shè)計(jì)的功能與可靠性 經(jīng)濟(jì)性與工藝性 操 作與安全性等要求 完成短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)的曳引系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng) 2 設(shè)計(jì)設(shè)防斷繩機(jī)構(gòu) 3 本升降機(jī)相關(guān)參數(shù) 1 提升重量 2T 2 升降機(jī)行程 4 5m 3 電動(dòng)葫蘆 電機(jī) 減速 制動(dòng) 控制一體 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 供選用 功率 3kw 提升速度 8m min 4 鋼絲繩直徑 11mm 5 吊箱 根據(jù)以上要求 擬定如下兩種升降方案 方案一 方案一如下圖所示 簡(jiǎn)易短行程升降機(jī)主要由電動(dòng)葫蘆 吊籃 防斷繩機(jī) 構(gòu) 機(jī)架組成 由電動(dòng)葫蘆實(shí)現(xiàn)吊籃的提升 電動(dòng)葫蘆減速器 運(yùn)行機(jī)構(gòu) 卷筒裝置 吊鉤 裝置 聯(lián)軸器 電動(dòng)機(jī) 等主要部件組成 起升電動(dòng)機(jī)采用較大起動(dòng)力矩的錐形制動(dòng)電機(jī) 以適應(yīng)產(chǎn)品斷續(xù)工作中頻 繁的直接起動(dòng) 最大轉(zhuǎn)矩為額定力矩的 2 4 3 倍 錐形轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)子為園錐形 制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)合為一體 電機(jī)不工作 時(shí) 錐形制動(dòng)器抱緊電機(jī)后端蓋 始終處于制動(dòng)狀態(tài) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)定子通電時(shí) 除產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩外 同時(shí)產(chǎn)生軸向磁拉力 使轉(zhuǎn)子軸向移動(dòng)壓縮制動(dòng)彈簧 松 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 9 開制動(dòng)輪 轉(zhuǎn)子隨即開始運(yùn)轉(zhuǎn) 當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電時(shí) 軸向磁拉力消失 制動(dòng)輪在 制動(dòng)彈簧力的作用下產(chǎn)生制動(dòng)力矩 電動(dòng)機(jī)迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn) 吊籃上面設(shè)有防斷繩機(jī)構(gòu) 吊籃上設(shè)有四個(gè)導(dǎo)輪 使吊籃沿四個(gè)立柱上下移 動(dòng) 圖 2 1 方案一 方案二 方案二如下圖所示 簡(jiǎn)易短行程升降機(jī)主要由液壓缸 吊籃 機(jī)架組成 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 10 圖 2 2 方案二 由液壓缸實(shí)現(xiàn)吊籃的提升 同時(shí)配備有液壓工作系統(tǒng) 液壓升降在具備安全裝 置的同時(shí)還設(shè)有 1 溢流閥 可防止上行運(yùn)動(dòng)時(shí)系統(tǒng)壓力過(guò)高 2 應(yīng)急手動(dòng)閥 電源發(fā)生故障時(shí) 可使轎廂應(yīng)急下降到最近的層樓位置開門 3 手動(dòng)泵 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí) 可操縱手動(dòng)泵打出高壓油使轎廂上升到最近的 層樓位置 4 管路破裂閥 當(dāng)液壓系統(tǒng)管路破裂轎廂失速下降時(shí) 可自動(dòng)切斷油路停止 下降 5 油箱油溫保護(hù) 當(dāng)油箱中油溫超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定值時(shí) 油溫保護(hù)裝置發(fā)生信號(hào) 暫停升降機(jī)使用 當(dāng)油溫下降后方可啟動(dòng)升降機(jī) 綜合以上兩種方案 方案一結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 生產(chǎn)制造成本低 使用維護(hù)成本低 易于實(shí)現(xiàn) 也符合 題中所給的簡(jiǎn)易短行程升降機(jī)設(shè)計(jì) 方案二結(jié)構(gòu)復(fù)雜 須要配備多種配套施 如液壓缸 液壓泵 液壓油箱及 管路 閥等 同時(shí) 要實(shí)現(xiàn) 4 5 米的升降 液壓缸就要求蠻長(zhǎng) 這在工藝上也 難以實(shí)現(xiàn) 同時(shí) 也會(huì)造成機(jī)架空余部分很長(zhǎng) 造成材料 成本浪費(fèi) 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 11 因此 本設(shè)計(jì)選用方案一 2 2 防斷繩方案 斷繩保護(hù)系統(tǒng)由連桿 安全掛鉤 節(jié)距和拉力彈簧組成 當(dāng)繩斷時(shí) 吊籠 拉力 F 消失 連桿在拉力彈簧的作用下 使掛鉤沿向外外側(cè)伸出 掛在主架標(biāo) 準(zhǔn)節(jié)的水平節(jié)距桿上 圖 2 3 防斷繩機(jī)構(gòu) 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 12 第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 3 1 鋼絲繩及卷筒的選型 3 1 1 鋼絲繩的選型 鋼絲繩按編繞方式可分為順繞繩 交繞繩和混繞繩 按絲與絲間的接觸狀 態(tài)分為點(diǎn)接觸繩 線接觸繩和面接觸繩 鋼絲繩的繩芯有石棉芯 金屬芯和有 機(jī)物芯 起重機(jī)用的承載繩大多是采用交繞式線接觸繩 繩芯為有機(jī)物芯 故 在本設(shè)計(jì)中同樣采用交繞式線接觸繩 繩芯為有機(jī)物芯的鋼絲繩 3 1 2 卷筒的選型 電動(dòng)葫蘆用的卷筒 外形通常是帶有螺旋形繩槽的圓柱形 卷筒按制作方 式 可分為鑄造卷筒和焊接卷筒兩種 按繞線方式 可分為單聯(lián)卷筒和雙聯(lián)卷 筒 鑄造卷筒工藝復(fù)雜 成本較高 焊接卷筒和鑄造卷筒相比 重量大大減輕 當(dāng)卷筒尺寸較大或單件生產(chǎn)時(shí)采用焊接卷筒是特別有利的 故而 在本設(shè)計(jì)中將采用鑄造單聯(lián)卷筒 材料采用 HT200 3 2 鋼絲繩直徑的計(jì)算與選擇 鋼絲繩受力后 內(nèi)部應(yīng)力難以準(zhǔn)確計(jì)算 通?？砂翠摻z繩在工作狀態(tài)下的 最大靜拉力計(jì)算鋼絲繩的最小直徑 作用在鋼絲繩上的最大靜拉力可按下式計(jì) 算 dZQKmFS ax 式中 額定起升載荷 QF Ngm19608 20 系數(shù) 單聯(lián)卷筒 K K 滑輪組倍率 2 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 13 滑輪組及導(dǎo)向滑輪的效率 對(duì)于滾動(dòng)軸承 dZ 97 0 dQ 即 NS09 137 02196max 鋼絲繩的最小直徑可按下式計(jì)算 axcd 式中 鋼絲繩最小直徑 m 鋼絲繩最大工作靜拉力 maxS NS09 13max 選擇系數(shù) c104 c 即 取 d5 93104 d2 標(biāo)記 ZSFiNATc7 62 3 3 卷筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 3 3 1 卷筒繩槽尺寸 卷筒繩槽分標(biāo)準(zhǔn)槽和深槽兩種 通常采用標(biāo)準(zhǔn)槽 在使用時(shí)鋼絲繩有可能 脫槽時(shí) 需采用深槽 考慮到電動(dòng)葫蘆的工作情況和參考其他產(chǎn)品 在本設(shè)計(jì) 中卷筒采用標(biāo)準(zhǔn)槽 2 3 2 卷筒直徑 卷筒直徑有卷筒名義直徑和卷筒繞直徑之分 卷筒名義直徑是指繩槽底的直徑 用下式計(jì)算 dhD 1 式中 鋼絲繩直徑 1m 與機(jī)構(gòu)級(jí)別有關(guān)的系數(shù) 19h 即 取 19 209 D20 卷筒的繞直徑是指卷筒上鋼絲繩中心的直徑 其值用下式計(jì)算 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 14 0210Ddm 3 3 3 卷筒長(zhǎng)度 單聯(lián)卷筒的長(zhǎng)度可按下式計(jì)算 210LL 其中 tnDHm 00 式中 起升高度 60 滑輪組倍率 2 卷筒繞直徑 001m 附加安全圈數(shù) 取為 n 螺旋槽螺距 tt4 固定繩尾所需長(zhǎng)度 取 1L mtL42131 卷筒兩端空余部分的長(zhǎng)度 取 2 62 即 取 60214343 14 L35 3 3 4 卷筒厚度 對(duì)于鋼制卷筒 卷筒的厚度 md12 3 3 5 卷筒的強(qiáng)度計(jì)算 卷筒壁主要承受壓應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力和彎曲應(yīng)力 而扭轉(zhuǎn)應(yīng)力通常很小 可 以忽略不計(jì) 當(dāng) 時(shí) 彎曲應(yīng)力可以不考慮 其合成應(yīng)力僅為壓應(yīng)力 即Dl3 y yytSA max 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 15 式中 作用在筒壁上的壓應(yīng)力 y aMP 應(yīng)力減小系數(shù) 取 A75 0 A 鋼絲繩最大拉力 maxS NS9 13max 卷筒厚度 12 卷筒螺旋繩槽螺距 t t4 即 03 9 75 14y aMP sy 其中 鋼的屈服極限 取 s asP35 即 ayMP67 235 1 所以 強(qiáng)度條件 能滿足 y 3 3 6 卷筒轉(zhuǎn)速 卷筒的轉(zhuǎn)速可按下式計(jì)算 06Dmvnnt 式中 卷筒轉(zhuǎn)速 t i r 起升速度 nv8 in0 13nvms 卷筒繞直徑 0D02D 滑輪組倍率 m 即 62 13in 4tnr 3 4電動(dòng)機(jī)的選擇 3 4 1 電動(dòng)機(jī)類型 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 16 電動(dòng)葫蘆屬于小型起重機(jī)械 通常選用交流異步電動(dòng)機(jī) 常用的電機(jī)型號(hào) 為 YZR YZ YEJ ZD 等 參考業(yè)內(nèi)對(duì)于電動(dòng)葫蘆起升機(jī)構(gòu)所選用的電動(dòng)機(jī) 類型 在本設(shè)計(jì)中將采用 ZD 型錐形轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī) 這種電動(dòng)機(jī)由錐形定子 錐形轉(zhuǎn)子 制動(dòng)彈簧和裝在風(fēng)扇及端蓋上的制動(dòng)環(huán)組成 當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電后 除 產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的電磁力外 氣隙磁場(chǎng)還在轉(zhuǎn)子錐形面產(chǎn)生軸向力 使轉(zhuǎn)子產(chǎn) 生軸向位移 壓縮彈簧并使錐形制動(dòng)環(huán)與后蓋分離 電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn) 斷電后 軸向磁力消失 轉(zhuǎn)子在制動(dòng)彈簧壓力下軸向復(fù)位 使錐形制動(dòng)環(huán)與后蓋制動(dòng)體 接觸 產(chǎn)生摩擦制動(dòng)力矩 使轉(zhuǎn)子停止 3 4 2 電動(dòng)機(jī)容量的確定 電動(dòng)機(jī)容量的確定原則是在規(guī)定的工作方式下 電動(dòng)機(jī)溫升不超過(guò)容許值 保證有足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和過(guò)載能力 1 初選電動(dòng)機(jī)型號(hào) 首先應(yīng)該計(jì)算穩(wěn)態(tài)平均功率 對(duì)于不同的工作機(jī)構(gòu) 可根據(jù)載荷和速度 按下式求出穩(wěn)態(tài)的平均功率 對(duì)于起升機(jī)構(gòu) 10nQsvFGP 式中 起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)態(tài)平均功率 s kW 穩(wěn)態(tài)負(fù)載平均系數(shù) 8 0 G 額定起升載荷 QFNFQ196 起升速度 nvsmvn5 機(jī)械總效率 取 80 即 kWPs 7 25 10968 所以 初選 ZD31 4 型號(hào)的電動(dòng)機(jī) 額定功率 kWPn0 3 2 電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核 起升機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載校核公式為 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 17 10mnQnvHFP 式中 基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定功率 n kW 額定起升載荷 QFNFQ1960 起升速度 nvsmvn5 機(jī)械總效率 取 8 基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩允許的過(guò)載倍數(shù) 取 m 1 2 m 考慮電壓降 最大轉(zhuǎn)矩存在誤差等因素的系數(shù) 取 H H 即 kWPn 62 385 01 296 初選的電動(dòng)機(jī)不能滿足要求 所以電動(dòng)機(jī)選用 ZD32 4 型 額定功率 kWn5 4 3 電動(dòng)機(jī)發(fā)熱校核 設(shè)電動(dòng)葫蘆的使用年限為 8 年 每年工作 300 天 每天八小時(shí)工作制 兩 班倒 則電動(dòng)葫蘆的預(yù)期壽命 hLh384016 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行發(fā)熱校核時(shí) 首先按下式計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需的接電持續(xù)率 102 tPnws 式中 電動(dòng)機(jī)所需的接電持續(xù)率 計(jì)算得到的穩(wěn)態(tài)平均功率 s kWPs7 2 基準(zhǔn)接電持續(xù)率時(shí)的電動(dòng)機(jī)額定功率 nP n5 4 一個(gè)工作循環(huán)的時(shí)間 t st60 一個(gè)工作循環(huán)中電動(dòng)機(jī)實(shí)際工作的時(shí)間 w stw4 98306 即 故滿足要求 254 1065 4 9872 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 18 3 2 4 制動(dòng)力矩的驗(yàn)算 起升時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為 miDFTQj20 下降時(shí) 作用在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩為 0 2iTQj 式中 額定起升載荷 FNFQ1960 卷筒繞直徑 0DmD20 滑輪組倍率 m 傳動(dòng)比 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速和卷筒轉(zhuǎn)速之比 i 45 382 10 tni 上升時(shí)機(jī)械總效率 取 85 0 下降時(shí)機(jī)械總效率 取 即 94 2385 0432196 jT 17 j 制動(dòng)力矩需滿足下式 jZdTKM 式中 制動(dòng)器的制動(dòng)力矩 mNMZd 8 62 制動(dòng)安全系數(shù) 取 Zd 751K 即 故滿足要求 28 30 175 862 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 19 第四章 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 4 1 齒數(shù)的確定 行星齒輪傳動(dòng)的齒數(shù)確定是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的工作 往往需要反復(fù)估算多次 才 能得到較為滿意的結(jié)果 齒輪的齒數(shù)除必須滿足一般齒輪傳動(dòng)中對(duì)齒輪齒數(shù)的 要求 還必須滿足傳動(dòng)比條件 同心條件 鄰接條件和裝配條件 在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中 行星齒輪傳動(dòng)中齒輪的齒數(shù)以列出標(biāo)準(zhǔn)值 可通過(guò)查 表的方式確定齒數(shù) 確定的齒數(shù)見(jiàn)表 4 1 所示 表 4 1 齒輪齒數(shù) 傳動(dòng)比 齒輪編號(hào) a b e c d52 67 21 114 105 47 38 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 20 4 2 行星齒輪傳動(dòng) a c副的設(shè)計(jì)計(jì)算 1 按齒面接觸強(qiáng)度初算小齒輪分度圓直徑 132lim1unKTdHdpcPAt 式中 算式系數(shù) tdK768 t 使用系數(shù) A1A 計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù) HP 10 HPK 計(jì)算齒輪副小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 其值可按下式計(jì)算 1TbaecdbaTzz 11 其中 分別為各個(gè)齒輪的齒數(shù) 其值可在表 4 1 中查得 edc 齒輪 所傳遞的轉(zhuǎn)矩 eTmNnPe 6 1482 504954 效率 bae 853 061 29 04715382 beaXbaei 所以 mNT 0615473821 齒數(shù)比 u2 aczu 小齒輪齒寬系數(shù) 取d 54 031283 0 dcacdbz 0 6 行星輪個(gè)數(shù) pn3 pn 綜合系數(shù) HK0 2 HK 電動(dòng)葫蘆動(dòng)力系數(shù) c 5 1 c 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 21 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 limH MPaH480lim 即 d 9 52 14806 335 125 17681 2 按齒輪彎曲強(qiáng)度初算齒輪模數(shù) 3lim211znYKTmFdpacAtn 式中 算式系數(shù) t t 計(jì)算齒輪副小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 1T mNT 52 31 使用系數(shù) AK1AK 計(jì)算齒輪彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù) FP 15 FPK 綜合系數(shù) 0 2 F 小齒輪齒數(shù) 1z1z 載荷作用于齒頂時(shí)小齒輪的齒形系數(shù) FaY 76 21 FaY 試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限 lim MPF40lim 即 取 19 40215 0376 3 1 2 n 5 2 n 4 3 行星齒輪傳動(dòng) d e副的校核計(jì)算 1 按輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算齒根應(yīng)力 YbmKFSaFnPFvAt 式中 齒根應(yīng)力 F M 端面內(nèi)分度圓名義切向力 其值可按下式計(jì)算 t 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 22 NdnTFeptet 6 359210 23420 使用系數(shù) AKAK 動(dòng)載系數(shù) v 5 v 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) F 08 1 FK 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù) K 計(jì)算齒輪彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù) FP 15 FP 小齒輪齒寬 取 b mdb5 283 0 b30 齒輪模數(shù) nm5 2nm 載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù) SaY 67 1SaY 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù) F 402 F 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù) 其值由下式確定 式中 所以nY 75 02 715 86 5 cos2 n 69 1 螺旋角系數(shù) Y1 Y 即 MPaF 6 2519 0674 25 2308 5 許用齒根應(yīng)力 XRrelTlFNTSFPYY minl 式中 許用齒根應(yīng)力 MPa 試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限 limF MPaF40lim 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) STY 2STY 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) N 5N 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 23 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) relTY 0 1 relTY 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) Rrl Rrl 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) X X 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) minFS 6 1min FS 即 MPaP12506 15240 所以滿足條件 故安全 FP 2 按接觸強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算接觸應(yīng)力 11MPaubdKZHPvAtEH 式中 齒面的接觸應(yīng)力 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) H5 2 H 彈性系數(shù) EZ819EZ 重合度系數(shù) 7 0 螺旋角系數(shù) 端面內(nèi)分度圓名義切向力 tF NFt6 3592 使用系數(shù) AK1AK 動(dòng)載系數(shù) v 25 v 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) H 15 HK 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù) K 計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù) HP 0 HP 齒數(shù)比 u76 238105 u 齒寬 bmb 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 24 小齒輪的分度圓直徑 1dmd951 即 MPaH 5 8076 219530 2 6875 095 2 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 minl MPaZSZXWRvLHNP 式中 齒面許用接觸應(yīng)力 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 limH PaH480lim 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) NZ 6 1NZ 潤(rùn)滑劑系數(shù) L 0 1 LZ 速度系數(shù) v v 粗糙度系數(shù) RZ R 工作硬化系數(shù) W12 WZ 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) X 0 X 接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) minHS 26 1min HS 即 MPaP 7 6822 1480 所以滿足 強(qiáng)度條件 故安全 HP 4 4 行星齒輪傳動(dòng) c b副的校核計(jì)算 1 按接觸強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算接觸應(yīng)力 11MPaubdKFZHPvAtEH 式中 齒面的接觸應(yīng)力 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 25 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ5 2 HZ 彈性系數(shù) E 819E 重合度系數(shù) 6 0 螺旋角系數(shù) Z Z 端面內(nèi)分度圓名義切向力 其值可用下式計(jì)算 tF 其中bptbtdnT20 mNzzTecdabab 7 1386 410573824211 所以 tFN 362857 0 使用系數(shù) AK1 AK 動(dòng)載系數(shù) v v 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) H 15 HK 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù) K 計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù) HP 0 HP 齒數(shù)比 u43 271 u 齒寬 bmb30 小齒輪的分度圓直徑 1d md5 1 即 MPaH 2 3964 12 7302 468 095 2 計(jì)算許用接觸應(yīng)力 minl MPaZSZXWRvLHNP 式中 齒面許用接觸應(yīng)力 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 26 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 limH MPaH480lim 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) NZ 6 1NZ 潤(rùn)滑劑系數(shù) L 0 1 LZ 速度系數(shù) v v 粗糙度系數(shù) RZ R 工作硬化系數(shù) W12 WZ 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) X 0 X 接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) minHS 26 1min HS 即 MPaP 7 6822 1480 所以滿足 強(qiáng)度條件 故安全 HP 2 按輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算齒根應(yīng)力 YbmKFSaFnPFvAt 式中 齒根應(yīng)力 F M 端面內(nèi)分度圓名義切向力 t Nt1 3246 使用系數(shù) AK1 AK 動(dòng)載系數(shù) v 25 v 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) F 08 1 FK 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù) K 計(jì)算齒輪彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù) FP 15 FP 小齒輪齒寬 取 bmb30 齒輪模數(shù) nm5 2n 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 27 載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù) SaY 68 1 SaY 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù) F 352F 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù) 其值由下式確定 式中 所以nY 75 02 75 1 cos2 n 6 1 螺旋角系數(shù) Y1 Y 即 MPaF 5 1967 08135 25 2308 24 許用齒根應(yīng)力 XRrelTlFNTSFPYY minl 式中 許用齒根應(yīng)力 MPa 試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限 limF MPaF40lim 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) STY 2STY 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù) N 5N 相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù) relT 0 1 relT 相對(duì)齒根表面狀況系數(shù) RrlYRrlY 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) X X 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù) minFS 6 1min FS 即 MPaP12506 15240 所以滿足條件 故安全 FP 4 5 傳動(dòng)效率的計(jì)算 醒醒齒輪傳動(dòng)的效率是傳動(dòng)裝置的重要性能指標(biāo) 行星齒輪傳動(dòng)的功率損 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 28 失主要有 齒輪嚙合副的摩擦損失 軸承中的摩擦損失 潤(rùn)滑油飛濺和攪動(dòng)的 液力損失 均載機(jī)構(gòu)或輸出機(jī)構(gòu)的摩擦損失 因此考慮上述四項(xiàng)功率損失的行 星齒輪傳動(dòng)總功率為 QYzc 式中 齒輪嚙合效率 853 0 baec 軸承效率 可忽略不計(jì) z 考慮液力損失的效率 可不考慮 Y 均載機(jī)構(gòu)或 N 型傳動(dòng)輸出機(jī)構(gòu)的效率 Q 95 0 Q 即 85 09 853 0 4 6 行星齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù) 經(jīng)過(guò)對(duì)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算 可確定各個(gè)齒輪的主要 參數(shù) 見(jiàn)表 4 1 所示 表 4 1 行星齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù) 齒輪代號(hào) 參數(shù)名稱 a b c d e 齒數(shù) z21 114 47 38 105 模數(shù) mn2 5 2 5 2 5 2 5 2 5 齒寬系數(shù) d 0 6 0 1 0 25 0 3 0 1 齒寬 40 35 30 30 35 分度圓直徑 m52 5 287 5 117 5 95 262 5 齒根圓直徑 df 46 25 298 75 111 25 88 75 256 25 齒頂圓直徑 a57 5 282 5 122 5 100 267 5 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 29 4 7 均載機(jī)構(gòu)的選型 行星齒輪傳動(dòng)中 由于多個(gè)行星輪分擔(dān)載荷 使每個(gè)行星輪傳遞的載荷減 小 因而行星齒輪傳動(dòng)裝置具有體積小 重量輕 噪聲低 承載能力高等優(yōu)點(diǎn) 但由于制造安裝誤差 零件變形及溫度等因素的影響 使各個(gè)行星輪分擔(dān)載荷 不均勻 從而降低了傳動(dòng)的承載能力和性能 均載機(jī)構(gòu)的形式很多 查閱指導(dǎo) 書 通過(guò)對(duì)比各種均載機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍 最終選用內(nèi)齒輪浮動(dòng)形式的均 載機(jī)構(gòu) 這種均載機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是 內(nèi)齒輪通過(guò)雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器與機(jī)體想連接 軸向尺寸較小 但由于浮動(dòng)件尺寸大 質(zhì)量大 加工不方便 浮動(dòng)靈敏性差 由于結(jié)構(gòu)關(guān)系 常用于 NGWN 型行星齒輪傳動(dòng)中 4 8 齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪聯(lián)軸器廣泛用于浮動(dòng)機(jī)構(gòu)中 使浮動(dòng)構(gòu)件在不平衡力作用下產(chǎn)生位移 以達(dá)到各個(gè)行星輪均載的目的 浮動(dòng)構(gòu)件中常用的齒輪聯(lián)軸器有單聯(lián)齒輪聯(lián)軸 器和雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器兩種類型 單聯(lián)齒輪聯(lián)軸器的特點(diǎn)是 內(nèi)齒套固定不動(dòng) 浮動(dòng)齒輪只能做角度位移 會(huì)引起載荷沿齒寬方向分布不均勻 雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器的特點(diǎn)是 內(nèi)齒套浮動(dòng) 浮動(dòng)齒可作軸線平行位移 使各行星輪均載 且齒向載荷分布均勻 根據(jù)兩種齒輪聯(lián)軸器的特點(diǎn) 最終選用雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器 查閱指導(dǎo)書 2 60 頁(yè)圖 3 2 可確定齒輪聯(lián)軸器的基本參數(shù)如下表 4 2 表 4 2 齒輪聯(lián)軸器的主要參數(shù) 模數(shù) 分度圓直徑 齒數(shù) 5 0 300 60 再計(jì)算齒輪聯(lián)軸器的幾何參數(shù) 1 齒形角 o20 2 齒頂高系數(shù) 外齒輪 內(nèi)齒輪 1 ah8 0 ah 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 30 3 齒頂圓直徑 外齒輪 mmzda 31052601 內(nèi)齒輪 92 2 4 齒根圓直徑 外齒輪 zdf 5 87 605 1 內(nèi)齒輪 mmf 31222 5 齒寬 b30 第五章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 1 機(jī)架設(shè)計(jì) 機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 底座 機(jī)架 箱體 基板等零件都屬于機(jī)架零件 機(jī)架零件可劃分為四大類 即機(jī)座類 機(jī)架類 基板類和箱殼類 對(duì)機(jī)架 零件一般可提出下列要求 1 工況要求 即任何機(jī)架的設(shè)計(jì)首先必須保證機(jī)器的特定工作要求 例如 保 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 31 證機(jī)架上安裝的零部件能順利運(yùn)轉(zhuǎn) 機(jī)架的外形或內(nèi)部結(jié)構(gòu)不致有阻礙運(yùn)動(dòng)件 通過(guò)的突起 設(shè)置執(zhí)行某一工況所必需的平臺(tái) 保證上下料的要求 人工操作的 方便及安全等 2 剛度要求 在必須保證特定的外形條件下 對(duì)機(jī)架的主要要求是剛度 如果 基礎(chǔ)部件的剛性不足 則在工作的重力 夾緊力 摩擦力 慣性力和工作載荷 等的作用下 就會(huì)產(chǎn)生變形 振動(dòng)或爬行 而影響產(chǎn)品定位精度 加工精度及 其它性能 例如機(jī)床的零部件中 床身的剛度則決定了機(jī)床的生產(chǎn)率和加工產(chǎn) 品的精度 3 強(qiáng)度要求 對(duì)于一般設(shè)備的機(jī)架 剛度達(dá)到要求 同時(shí)也能滿足強(qiáng)度的要求 4 穩(wěn)定性要求 對(duì)于細(xì)長(zhǎng)的或薄壁的受壓結(jié)構(gòu)及受彎 壓結(jié)構(gòu)存在失穩(wěn)問(wèn)題 某些板殼結(jié)構(gòu)也存在失穩(wěn)問(wèn)題或局部失穩(wěn)問(wèn)題 失穩(wěn)對(duì)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生很大的破壞 設(shè)計(jì)時(shí)必須校核 5 美觀 目前對(duì)機(jī)器的要求不僅要能完成特定的工作 還要使外形美觀 6 其它 如散熱的要求 防腐蝕及特定環(huán)境的要求 在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下 必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境 考 慮下列各項(xiàng)要求 并有所偏重 1 機(jī)架的重量輕 材料選擇合適 成本低 2 結(jié)構(gòu)合理 便于制造 3 結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝 調(diào)整 修理和更換都方便 4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理 工藝性好 還應(yīng)使機(jī)架本身的內(nèi)應(yīng)力小 由溫度變化引起的 變形應(yīng)力小 5 抗振性能好 6 耐腐蝕 使機(jī)架結(jié)構(gòu)在服務(wù)期限內(nèi)盡量少修理 7 有導(dǎo)軌的機(jī)架要求機(jī)架導(dǎo)軌面受力合理 耐磨性良好 本次機(jī)架采用槽鋼作為主材料 焊接而成 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 32 圖 5 1 機(jī)架設(shè)計(jì) 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 33 圖 5 2 吊籃設(shè)計(jì) 5 2 防斷繩機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 斷繩保護(hù)系統(tǒng)由連桿 安全掛鉤 節(jié)距和拉力彈簧組成 當(dāng)繩斷時(shí) 吊籠 拉力消失 連桿在拉力彈簧的作用下 使掛鉤沿向外外側(cè)伸出 掛在主架標(biāo)準(zhǔn) 節(jié)的水平節(jié)距桿上 連桿及銷軸采用 45 號(hào)鋼加工而成 彈簧材料采用 65Mn 圖 5 3 防斷繩機(jī)構(gòu) 圖 5 4 防斷繩彈簧結(jié)構(gòu) 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 34 圖 5 5 防斷繩鉸鏈結(jié)構(gòu) 5 3 導(dǎo)輪設(shè)計(jì) 導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)如下圖所示 導(dǎo)輪沿立柱槽鋼可上下滾動(dòng) 導(dǎo)輪的軸通過(guò)螺母安 裝在吊籃的四個(gè)角部 導(dǎo)輪內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)軸承 其結(jié)構(gòu)圖如下 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 35 圖 5 6 導(dǎo)輪 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 36 結(jié)論 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)是工廠用于一 二層車間之間 提升人員或重物的機(jī)械 設(shè)備 主要由電機(jī) 減速器 卷?yè)P(yáng)機(jī) 制動(dòng)器 吊箱等組成 簡(jiǎn)易升降機(jī)用以 輸送人員或物料 主要應(yīng)用于建筑施工與維修 它還可以作為倉(cāng)庫(kù) 碼頭 船 塢 高塔 高煙囪的長(zhǎng)期使用的垂直運(yùn)輸機(jī)械 如今 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)已深入了人們的生活 高科技的發(fā)展 人們?cè)絹?lái) 越依賴于現(xiàn)代化的機(jī)器 對(duì)升降機(jī)的要求也變得更高 設(shè)計(jì)更新升降機(jī)已變得 更加重要 簡(jiǎn)單易操作的升降機(jī)有利于節(jié)省工作時(shí)間 提高工作效益 更能為 操作者提供必要的安全保障 本文設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易短行程升降機(jī) 采用了電動(dòng)葫蘆式的提升方案 主要由電 動(dòng)葫蘆 吊籃 防斷繩機(jī)構(gòu) 機(jī)架組成 起升電動(dòng)機(jī)采用較大起動(dòng)力矩的錐形制動(dòng)電機(jī) 以適應(yīng)產(chǎn)品斷續(xù)工作中頻 繁的直接起動(dòng) 最大轉(zhuǎn)矩為額定力矩的 2 4 3 倍 吊籃上面設(shè)有防斷繩機(jī)構(gòu) 吊籃上設(shè)有四個(gè)導(dǎo)輪 使吊籃沿四個(gè)立柱上下 移動(dòng) 本簡(jiǎn)易短行程升降機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 生產(chǎn)制造成本低 安全可靠 使用維護(hù)成 本低 易于實(shí)現(xiàn) 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 37 參考文獻(xiàn) 1 濮良貴 紀(jì)名剛主編 機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版 M 北京 高等教育出版社 2006 5 2 成大先主編 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 第五版 M 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 3 3 郭宏亮主編 機(jī)械原理 M 北京 北京大學(xué)出版社 2011 12 4 林怡青 謝宋良 王文濤編 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 M 北京 清華 大學(xué)出版社 2010 1 5 顧曉勤 劉申全主編 工程力學(xué) M 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2006 1 7 張殿印 王純主編 除塵器手冊(cè) 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 1 8 劉愛(ài)芳 粉塵分離與過(guò)濾 M 北京 冶金工業(yè)出版社 1998 9 王洪欣 機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) 徐州 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 2004 10 唐大放 機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué) 徐州 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 2004 11 李昌熙 采煤機(jī) 北京 煤炭工業(yè)出版社 1988 12 許洪基 現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1995 13 謝錫純 礦山機(jī)械與設(shè)備 徐州 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社 2004 14 Proposed Technologies for Mining System Deep Seabed Polymetallic Nodules Procee dings of the International Seabed Authority s Workshop held in Kingston Jamaica August3 6 1999 15 Design Reports of Manganese Nodule Mining System for 6000m Institute fur Konstruktion University Siegen November 2000 短行程簡(jiǎn)易升降機(jī)設(shè)計(jì) 38 致謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中 我的指導(dǎo)老師 教授給了我很多重要的參考意見(jiàn) 并 定期和我討論設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的難題 給予了我極大的鼓勵(lì)和耐心的教誨 無(wú)論 是剛開始總體方案的確定 還是畢業(yè)論文的撰寫和圖紙的繪制 都凝聚了他們大 量的心血和汗水 使我的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)在原有基礎(chǔ)上更合理更完美 在此 我衷心的向 老師致以誠(chéng)摯的謝意 感謝他們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)程給予我大力 幫助和極大的鼓勵(lì) 最后 感謝各位參閱教師在百忙之中給我的設(shè)計(jì)評(píng)閱與指導(dǎo)