機械畢業設計-垂直升降式立體停車庫設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 直接裝在電動機的軸上，中間不需要其他的傳動裝置。 有齒輪曳引機在電梯運行期間，電動機的磁噪音與提升道中的氣流產生共振而增大，發出大的噪音。無齒輪曳引機因為沒有蝸輪，所以振動噪音小，而且效率也高，并由于電動機做低速運轉，不產生磁音，就是字電動機頻繁啟動時，溫升也保 持正常，對這種電動機特別需要注意的是減小在啟動時軸承的摩擦，為此必須保證充分注油。 所 以本設計選擇無齒輪曳引電動機。 如圖 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 23 圖 曳引電動機技術參數 主要技術參數 額定重量 3噸 額定速度 V=曳引效率 ? = 平衡系數 ? = 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 24 曳引電動機功 率： kwp v c 18102)1( ?? ???? ??? 。 由此選擇電動機： JO2714 P 額 =20kw， 轉速 n1=1470r/m； 曳引總傳動比： i=，曳引輪直徑處設計為： d=205mm； 電梯運行速度： V= 2051470 ??? ??? m/s； 電梯的正常曳引速度誤差不超過設計的 8%，由下式得： % ?? ，速度誤差在規定范圍內。 曳引機的 整體布置與 繞法設計 曳引機安裝的位置一般設在升降道的上 部或底部的旁側，前者可節約電力消耗，減少建筑結構承受的懸吊負載量，因此本設計預采用曳引電機上 置的曳引驅動方式 ,曳引機的繞法 見圖 ，立體車庫整體布置見圖 ， 鋼絲繩倍率 i=2,這樣曳引電機上曳引輪的線速度為轎箱 2 或對重 6 的運動速度的兩倍。對重安排在電機的對側 ,可以使得整個車庫的整體骨架受力均衡。整個系 統由四根相互獨立的鋼絲繩連接在一起 ,圖中所示為其中一根鋼繩的布置 ,四根鋼絲繩平行并列布置 ,鋼絲繩預緊力的調整通過調整彈簧 5來進行。 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 25 圖 提升系統結構布置簡圖 1. 電機 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 26 圖 曳引機整體布置圖 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 27 鋼絲繩的強度計算與選用 電梯用鋼絲繩及其端接裝置 電梯用鋼絲繩指的是曳引用鋼絲繩。曳引繩承受著電梯的全部重量并在電梯運行中，繞著曳引輪，導向輪或反繩輪單向或交變彎曲。鋼絲繩在 繩槽中承受著較高的比亞。所以要求電梯用鋼絲繩具有較高的強度，撓性及耐磨性 。 一．電梯用鋼絲繩種 類和規格 電梯鋼絲繩一般是圓形股狀結構，主要由鋼絲，繩股和繩芯組成。鋼絲是鋼絲繩的基本組成件，要求鋼絲有很高的強度和韌性。鋼絲繩股由鋼絲捻成 ,一般 68 股。繩芯通常由纖維劍麻或烯烴類的合成纖維制成。 二． 影響鋼絲繩壽命的因素 a. 外部因素 拉伸載荷，曲率半徑，槽型，曳引輪槽材質，腐蝕等。 b. 內部因素 鋼絲的性能，鋼絲的直徑，鋼絲的捻繞型式等。 三 鋼絲繩端接裝置的形式有： a. 錐套型 b. 自鎖楔型 c. 繩夾 提升系統鋼絲繩的計算和選擇 。 本 設計采用電梯曳引機提升，為保證曳引輪有足夠的摩擦曳引力，選定曳引鋼絲繩根數 8條，具體型號由以下計算得出。 由曳引功率可以求出提升時候的慣性力為： 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 28 F= NVP 13 33 00 ?? 其中： P 為提升功率 20kw； V為提升速度 。 提升重量為車輛和轎廂的總重，本設計中規定最大提升質量為 3000kg，可以得出重量為： G=mg=3000 =29400N 平衡系數設計規定為 ?? ，故對重重量為： NGF 1 3 2 3 02 9 4 0 39。 ???? ? 鋼絲繩的總拉力為： NGF FF 5 5 9 6 31 3 2 3 02 9 4 0 01 3 3 3 339。 ???????總 由以上數據可以選擇鋼絲繩的型號，現選擇 南通江城鋼絲繩有限公司電梯專用鋼絲繩，選擇 8 19S+NF 系類鋼絲繩，直徑為： 7055 96315 70 ??F 總 所以最終選定 8條 8 19S+NF 系類直徑為 12? 的鋼絲繩。 曳引電動機 調速方法研究 在立體車庫升降系統運行過程中，曳引電動機需頻繁的起動、制動、正轉反轉，而且負荷變化大，經常工作在重點短 時狀態、電動伏態、制動伏態下，對電機要求較高。參照目前成熟的電梯曳引電機技術，曳引電機的性能決定著啟動加速、平穩運行及制動減速和平層精度。 根據工作性質，曳引電動機立該有以下特點 : （ 1）能頻繁的制動和起動。 （ 2）起動電流較小。 （ 3）要有發電制動的特勝，能由電澎彬飛本身的性質來控制曳引系統在滿載下行和空載上才予付的速度。 （ 4）要有較硬的機械特性，不會因轎廂載重的變化而引起提升速度的過大變化。 （ 5）電動機運轉平穩，工作可靠，運苛秒桑聲低。 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 29 曳引電動機 力的分析與計算 立體車庫的曳引力也 就是曳引電機上曳引輪的曳引力 ,在曳引輪槽中產生的最大有效曳引力是鋼絲繩與輪槽之間摩擦系數和鋼絲繩饒過曳引輪包角的函數 : eTT fa?21 （ 1） 當鋼絲繩沿曳引輪處于臨界滑移狀態時 ,在鋼絲繩分支中張力的最大比值 TT21就是有效曳引力 ,數值等于曳引系數 efa 。為使升降系統不打滑 ,保證有足夠的曳引能力 ,就必須滿足 : eTT fa?21 （ 2） 由于升降吊籠的載荷和位置以及運行方向在運行狀態下都在變化 ,因此必須使升 降系統在任何狀態下都要有足夠的曳引力。 eCCTT fa?2121 （ 3） 式中 TT21一曳引輪兩邊鋼絲繩較大靜張力與較小靜張力之比 ,一般考慮下面 兩種工況 。吊籠載有 5 倍的載荷且位于最底層 。空載吊籠位于最高層。 1C 一與吊籠加減速度及制動減速度有關的系數。 ag agC ???1 (4) g為重力加速度 (m/2s ),a 為吊籠的制動減速度 (m/s2 )。在本車庫中 ,由于升降 速度為 ,C1 的最小允許值為 ,C2 一與繩槽形狀因磨損而發生改變的系數 ,對半圓形槽 ,C2 = 一自然對數底。 F 一鋼絲繩在繩槽中的當盤摩擦系數 ,對半圓形槽 ,f= ,μ聲為鋼絲繩與繩槽之間的實際摩擦系數 ,當繩槽為鋼或鑄鐵時 ,通常取為μ =。在本曳引系統中 ,鋼絲繩在曳引輪上的包角為 a=1 8 0176。 ,制動減速度a=。 根 據 公 式 (3),(4) 計算 :T1/T2C1C2=(*1600+2500)/3300*(+)/()*1=,efα=3**=。 由上面的計算可以看出 ,本車庫設計選用圓形槽曳引輪 ,鋼絲繩 在曳引輪上的包角為 a=180176。 ,有足夠的曳引力。而且還可以得出在滿足曳引條件下的最小摩擦系數為內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 30 Fmin=1/a*=。 2 鋼絲繩在曳引輪槽中的比壓分析 鋼絲繩在繩槽中的比壓將直接影響鋼絲繩的磨損 ,因此必須進行分析并予以控制。其比壓 P 的計算值應滿足 : P≤ (+4vc)/(1+vc) (5) 式中 v c 一與吊籠額定速度相對應的曳引繩線速度 (m/s),由于徑向平面內壓力矢量在垂直方向的總和一定與每一微段鋼絲繩上的徑向力 d N 是平衡的 ,即 式中 D曳引輪節徑 ,d鋼 絲繩直徑 ,d a鋼絲繩微元。整理得 : 式中 dN/da 曳引輪單位角度上的徑向 力 : 則 : 對半圓形槽 ,比壓最大值出現在槽底部 ,其值為 : 鋼絲繩的最大靜張力 T=(1600+2500)*:[p]=圓形槽槽底部最大比壓為 p=。 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 31 第四章 水平橫移結構設計 橫移機構設 計 橫移機構主要由電機，傳動板，載車板，疏叉載車 架等組成，其工作原理是當電機運轉后，帶動傳動軸使傳動板沿軌道行走，通過疏叉交換裝置實現車輛的停放與存取。軌道選用 9號輕軌（摘自 GBT112641989） 傳動 板 是實現 水平橫移運動的傳動系統 (鏈傳動系統 )，汽車的存取可在對應位置進行，車輛進入 傳動 板后，只需實現水平橫移的運動方式，見圖 如圖 圖 載車板橫移原理圖 小車載荷大于 ，所以小車速度不能過高，因為速度高慣性大不利于小車的剎車，故小車的速度為 ,所以小車的驅動均采用成品，選用場葛市永華紅星機械制造有限公 司提供的低速電動旅游觀光車后橋。 根據本設計中的使用要求，現選擇 DDG45 型低速電動旅游觀光后橋，內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 32 圖 此產品的優點是：靜音無噪聲，功率最小 800w，最終要是這種后橋采用異步電動機改裝后，能夠準確實現機構的自鎖，停電則保持自鎖狀態。即由 PLC 能夠準確控制小車的停止位置，這樣就能保證小車的定位準確。 運動原理如圖 ，減速電機通過聯軸節直接驅動載車板行走輪轉動，實現載車板橫移運動。 （ 1)主要參數的確定 橫移運動行程 s = 25000mm 橫移運動時間 t = 208 橫移速度 F，主要由設備運行周期，周圍環境的安全性，載車運行時的平穩性等因素確定。 smmtsV /12020825000 ??? 行走輪直徑：由結構尺寸及輪壓等因素決定，行走輪直徑確定為 80mm。 橫移載車板自重 N7 0 0 0k g f7 0 0 ??下W 載車板額定載荷 N2 0 0 0 0k g f2 0 0 0 ??車W 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 33 （ 2)功率計算 電機輸出軸轉速 n計算： m i n/????? ??? DRVn 其中：橫移速度 V=120mm/s 行走輪直徑 D=80mm 驅動力矩 M計算： 由機械手冊 1冊表 11 11 1110 查得： 行走輪與鋼導數的靜摩擦系數： 靜? = 行走輪與鋼導數的滾動摩擦系數： 1? = 滾動軸承的摩擦系數： 2? = 正壓力： N2 7 0 0 0W ??? 車下WP 則： 起動驅動力矩： Nm1 6 7 0 0PR ????? ?起M 行走驅動力矩： )()( 21 ??????? ??PRM ??起M 電機功 率計算： nNM 9549? ???? MnN nM ???? 起起N 倍起 ??N 由于結構緊湊，容納電機的空間狹小，選擇 臺灣明椿電氣 的減速電機，其參數如下： 輸出扭矩： ?T 輸出轉速： m/ ?n 功率： ?N 載車板的額定載荷是承載的最高上限，實際使用概率很小，通常可以泊車的車輛的重量都在 1000kgf1600kgf 之間這是由車型所決定的，所以功率不需留余量，選擇 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 34 的電機比較經濟 電機允許短時超載，靜摩擦引起的大起動阻力矩不會造成電機損壞。 本文中立體車庫的橫移部分 采用鏈傳動輸入動力。鏈傳動由主動輪、從動輪和繞在鏈輪上的鏈條組成。鏈傳動的特點：能保證準確的平均傳動比；傳動效率高，可達到~；作用在軸上的壓力較小；能在高溫、油污等惡劣環境工作。廣泛應用于礦山、農業和石油機械中。 它不但影響著傳動的好壞還影響著車輛的安全，在軸的設計中，按照常規設計方法，先進行初算軸，然后進行軸的結構設計，確定軸徑后，再對軸的強度進行校核。 根據實際情況確定危險截面，求出 該截面的彎曲應力和扭轉應。 WMa ?? max?? pa WT?? max??（循環特征為對稱循環，脈動循環） 再考慮應力集中等方面的因素，按交變應力狀態的疲勞強度的公式進行該截面安全系數的校核計算， ? ?SSS SSS ??? 22???? maKS ?????????? ?? ?1 maKS ?????????? ?? ?1 其中： 11, ?? ?? —— 對稱循環應力時的疲勞極限和扭轉疲勞極限 ?? K,K —— 正應力有效應力集中系數和剪應力有效應力集中系數 ? —— 表面質量系數 ? —— 尺寸系數 [s]—— 許用安全系數值 通過校核就可以確定軸的直徑。 橫移傳動空軸校核 內蒙古科技大學畢業設計 說明書（畢業 論文 ） 35 橫移電機型號為 CLPK2204