升降梯驅動系統(tǒng)設計.doc

升降梯驅動系統(tǒng)設計目錄1、緒論.21.1引言.31.2升降梯介紹.31.3曳引機的主要技術指標.42、升降梯的驅動功率計算.52.1曳引比與曳引力.52.1.1升降梯的曳引傳動形式.62.1.2作用在曳引輪上的靜力.62.1.3曳引輪兩側靜拉力計算.72.1.4曳引輪上的靜轉矩.82.1.5F和Q的討論.92.1.6曳引輪承受的靜轉矩變化.92.2設計載荷.102.2.1曳引機驅動轉矩的計算.102.2.2動量定理及曳引力.102.2.3輸入功率的簡易計算方法.123、曳引機主傳動機構的設計與計算.133.1普通圓柱蝸桿副幾何參數(shù)搭配方案是：.133.2幾何計算中注明的幾個問題.163.3圓柱蝸桿、蝸輪、蝸輪軸的材料.203.4軸系零件的配合精度.204、曳引機的設計.214.1曳引機的額定載重量.214.2額定速度.214.3曳引機的總體設計.214.4關于制動機構位置的討論.224.4.1電動機的選用.224.4.2曳引輪.224.5整體方案討論.234.6箱體結構設計的討論.234.7箱體尺寸的確定.234.8箱體肋的設置.244.9箱體設計應合理處理的幾個問題.254.10曳引機軸的結構設計.264.11軸承的選用.304.12聯(lián)軸器的選用.314.13制動機構的設計與計算.334.13.1制動機構的類型與特點.334.13.2制動器的選擇與設計.344.14曳引輪的設計與計算.34總結.37鳴謝.38參考文獻.39附錄A附錄B1、緒論1.1引言升降梯是機電一體化的典型產(chǎn)品，大力開發(fā)升降梯產(chǎn)品不公可以供給各行業(yè)部門所需的運載設備而且可用帶動高新機電技術的發(fā)展。升降梯可分為兩大類：一類是垂直升降升降梯（簡稱垂直或通常所謂的升降梯），一類是自動扶梯（含自動人行道，簡稱扶梯或電扶梯）自動扶梯是通過電動機帶動傳動機構驅動梯級執(zhí)行輸送任務的，把電動機主傳動機構，制動系統(tǒng)則是通過電動機驅動減速器，靠減速器從動軸上的曳引輪與鋼絲繩之間的摩擦力矩牽動轎廂與配重（或稱對重）上，下運動實現(xiàn)運輸?shù)哪康模驗樗强磕Σ亮縿訄?zhí)行機構工作，故把電動機減速器，曳引輪和輔助機構制動器作為整體，稱升降梯曳引機。曳引機分有齒曳引機和無齒曳引機兩大類，本人采用的是有齒曳引機。升降梯曳引系統(tǒng)中的曳引機減速器，曳引機（簡稱繩輪）和動輪（由曳引比體現(xiàn)）組成了升降梯的減速器多為齒輪副（含蝸桿副，行星系）減速器，該減速器中的齒輪副即為升降梯的主傳動機構。電動機輸入轉矩T1，驅動曳引機減速器中的主傳動機構，通過減速帶動曳引輪轉動，這時利用轎廂和配重的重量在曳引輪與鋼絲繩之間產(chǎn)生的摩擦力矩，拖動轎禁止與配重上、下運動，從而完成升降梯的任務,因為曳引機是決定轎廂運行速度、控制運行狀態(tài)的減速裝置，曳引機的技術含量、設計質量、產(chǎn)品質量等都會影響升降梯的工作壽命及乘客的舒服感，所以升降梯對曳引機有很高的技術要求。1.2升降梯介紹升降梯主要同曳引系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、轎廂、配重（對重）平衡系統(tǒng)、電力拖動（動力）系統(tǒng)、電力控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)等部分組成。在升降梯的各組成部分中，電力拖動，電力控制、曳引機的組合稱為動力系統(tǒng)，它是升降梯的動力源，亦是控制運行速度、運行狀態(tài)和改變運行規(guī)律的系統(tǒng)；轎廂和導向系統(tǒng)是升降梯的執(zhí)行系統(tǒng)；其他部分統(tǒng)稱為升降梯的輔助系統(tǒng)。垂直升降梯是建筑物內垂直（或接近垂直）運輸工具的總稱。其種類十分繁多，可從不同的角度進行分類，常見的有下列幾種：按用途分類有：乘客升降梯（客梯）、客貨升降梯、貨梯（載貨升降梯）、病床升降梯（醫(yī)梯）、住宅升降梯、服務升降梯（雜物梯）、船舶升降梯、觀光升降梯和車輛升降梯。按驅動方式分類有：直流升降梯、交流升降梯、液壓升降梯、齒輪齒條升降梯（已基本淘汰）、直線電動機驅動升降梯（有被交流升降梯代用的趨勢）。度方式分類（暫時規(guī)定）有：低速升降梯（v1m/s）、中速升降梯（v25m/s）、超高速升降梯（v5m/s）。按操作控制方式分類有：手柄開關操作升降梯、控鈕控制升降梯、信號控制升降梯、集稱選控制升降梯、并聯(lián)控制升降梯、群控升降梯。按有無司機分類有：有司機升降梯、無司機升降梯、有/無司機升降梯。特殊升降梯有：斜行升降梯、立體停車場升降梯、建筑施工升降梯。1.3曳引機的主要技術指標為了提高曳引機產(chǎn)品質量，必須滿足下列技術指標：(1)要確保升降梯承載能力及曳引機的強度升降梯承載能力從100kg到幾噸重，速度從0.25m/s到10m/s以上，亦即曳引機的功率范圍很大。在設計曳引機時，應首先滿足在設計壽命內，不產(chǎn)生任何失效形式的強度要求，其中包括電動機功率的選擇、制動力的確定，主傳動機構強度設計或校核計算。要特別重視軸承強度的校核計算及地腳螺栓的設計計算。另外，繩輪可按易損件處理，其設計壽命可短一些。(2)具有較高的傳動效率曳引機的傳動效率是其綜合技術指標。傳動效率的高低不但標志著輸入功率有效利用的程度，而且表明了克服阻力力矩的能力，功率耗損的多少。它不僅體現(xiàn)在節(jié)約能源上的意義，同時也是曳引機技術含量、設計質量、產(chǎn)品質量的具體體現(xiàn)。為提高傳動效率，合理選擇主傳動機構、軸承和聯(lián)軸器是十分重要的，并且要提高制造和安裝精度。(3)具有較高的體積載荷所體積載荷是指曳引機的許用載荷（功率或轉矩）除以曳引機體積所得商。體積載荷越大表明曳引機體積越小，結構越緊湊。不難理解，要想實現(xiàn)大的體積載荷，首先要選擇高科技型的主傳動機構。合理地設計箱體結構，其中同樣功率的曳引機，體積可相差1/3，重量相差到2/5。因此設計出結構緊湊、體積小、重量輕的曳引機是設計者的奮斗目標。(4)應滿足升降梯所需的運動特性升降梯的工作特性決定了曳引機的運動特征：運動速度中等、間斷工作、變速、起動頻繁的正反轉運行。為了滿足運動特性，在設計曳引機時要特別注意曳引傳動系統(tǒng)中傳動比的分配，電動機類型的選用，以及主傳動機構齒輪副齒側間隙的保證等。(5)應具有較低的振動和噪聲這項技術指標對乘人升降梯特別重要。為了不造成嚴重的環(huán)境污染，使乘客感到乘坐舒適，要求曳引機有較低的振動（特別是扭振）和噪聲。(6)應具有合理的結構結構設計歷來是機械設計中的重要課題，對曳引機而言則更為重要。結構設計要特別重視結構對受力、剛度的影響；對減振、降噪、附加載荷、自身振動頻率的影響，對潤滑條件、潤滑質量的影響等。在設計曳引機結構時，要逐條分析、結合實力合理，沒有（或少有）附加載荷、滿足強度和剛度要求；潤滑條件良好；外形美觀；制造、安裝、維修工藝良好；成本較低。(7)具有靈活可靠的制動系統(tǒng)制動系統(tǒng)要具有受力合理、強度高、壽命長、靈活可靠、結構緊湊的性能。2、升降梯的驅動功率計算2.1曳引比與曳引力曳引比：曳引機上曳引輪的圓周速度與轎廂速度之比稱為曳引比，用i12表示。機械效益：令曳引機中曳引輪上鋼絲繩承受的拉力為F，轎廂總重力為Q，則機械效益A=Q/F定滑輪及動滑輪機構Q為重物，F(xiàn)為拉力，動力臂與阻力臂都是滑輪的半徑r，所以rQ=rFA=Q/F=1i12=1定滑輪機構速度不變、力不變。2.1.1升降梯的曳引傳動形式曳引傳動形式可由定滑輪、動滑輪、組合滑輪、差動滑輪機構組合而成。多年經(jīng)驗表明常用曳引傳動形式見下定滑輪機構的曳引傳動該傳動形式的曳引比i12=1，機械效益A=1。增加一個過輪其目的是為了拉開轎廂與對重之間的距離。過輪使曳引輪與鋼絲繩的包角減小。一般設計盡量使包角大于135。過輪使繩的彎曲次數(shù)增多，疲勞壽命減少。曳引比為2的曳引傳動i12=2，A=2亦即轎廂（或對重）的上升（或下降）速度是曳引輪圓周速度的1/2。曳引輪兩側鋼絲繩承受的拉力分別為轎廂總重量、對重總重量的1/2滑輪組機構曳引傳動在轎廂（或對重）上各有三股鋼絲繩，有三個定輪。i12=3，A=3，亦即轎廂（或對重）的上升（或下降）速度是曳引輪圓周速度的1/3，曳引輪兩側鋼絲繩承受的拉力分別為轎廂總重量、對重總重量的1/3還有大曳引比曳引傳動、復繞曳引傳動、長繞曳引傳動、雙對重對曳引傳動、具有補償繩的曳引傳動。綜合分析之后，決定選擇第一個方案，曳引比i12=1，機械效益A=1。2.1.2作用在曳引輪上的靜力升降梯是靠曳引輪槽與鋼絲繩之間產(chǎn)生的摩擦力（或摩擦力矩）平衡外力，在曳引機的驅動下，牽引轎廂與對重上下運行的。在曳引輪兩側的鋼絲繩分別系有轎廂及對重，轎廂與對重分別在鋼絲繩上產(chǎn)生拉力Q與F。Q與F是靜止情況下的拉力，故稱靜力。靜力實際上是兩側各構件重力和對鋼絲繩的拉力。計算中用到的符號如下：Q1-轎廂的結構自重力（N）；取值為2900kgQ2-升降梯的額定載重力（N）；取值為1250kgF-對重側鋼絲繩承受的總拉力（N）；Q-轎廂側鋼絲繩承受的總拉力（N）；R1-轎廂至曳引輪間鋼絲繩所受的重力（N）；R2-對重物至曳引輪間鋼絲繩所受的重力（N）；G1-曳引機兩側所受總拉力之差（N）；G2-曳引機兩側鋼絲繩重力之差（N）；P-曳引機輸出軸軸頸承受的靜壓力（N）；i12-曳引機中減速器之傳動比；i12-曳引傳動的曳引比；A-機械效益；1-曳引機中減速器的傳動效率；2-升降梯的總效率；f-接觸面間相對運動時的摩擦因數(shù)；v-轎廂運行速度（m/s）；2-曳引輪的轉速（r/min）。2.1.3曳引輪兩側靜拉力計算Q值從轎廂到曳引輪之間是一個曳引系統(tǒng)。也就是說轎廂的速度、重量要通過曳引系統(tǒng)中的滑輪組才能傳遞到曳引輪。當然也可以通過滑輪組直