(完整版)單臂伸縮型擦窗機設(shè)計畢業(yè)設(shè)計.doc

1、南京工業(yè)大學(xué)2012 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：單臂伸縮型擦窗機設(shè)計學(xué)院：機械與動力工程學(xué)院專業(yè)：機械工程及自動化班級：機械 0802姓名：胥疋指導(dǎo)教師：徐海涵起訖日期：2012.2.202012.6.52012年6月單臂伸縮型擦窗機設(shè)計摘要隨著人類社會的發(fā)展， 越來越多的高樓大廈矗立起來。 作為一個城市、企業(yè)象征的高層、 綜合性建筑的外飾面大多采用高級美觀的裝飾材料。在給人們帶來良好的視覺感受的同時也帶來了許多問題，其中之一就是外墻清洗。為了使建筑物永保青春，減緩由于自然環(huán)境污染所造成的城市建筑的老化過程，其外墻的定期安全檢修、維護(hù)、清洗越來越引起人們的高度重視，安全、實用、高效的外墻面清洗維

2、護(hù)系統(tǒng) - 擦窗機已經(jīng)成為高檔物業(yè)管理的一個必備設(shè)備。本課題針對擦窗機裝置的設(shè)計計算，主要研究計算了以下幾個方面的內(nèi)容：1. 對擦窗機進(jìn)行了概述。2. 對單臂伸縮型擦窗機進(jìn)行了闡述和設(shè)計。3. 了電動機的選擇，輪壓計算校核及安全系統(tǒng)的分析。關(guān)鍵詞 ： 建筑機械擦窗機單臂伸縮設(shè)計計算The design ofsingle arm escopic wipe window machineAbstractAlong with the development ofsociety, more and more of theorder to make the buildings remain youthfu

3、l forever, slow down the ageing process of the urban construction caused by natural environment pollution and its external wall of the regular safety maintenance, cleaning ,raise much attention. The system of safe, practical and efficient cleaning maintenance outside walls - wipe window machine calc

4、ulation ,the main research content are as follows:1.Wipe window machine is summarized.2.The single arm escopic wipe window machine is elaborated and designed.3.With reference to wipe window machine GB19154 -2003 and Mechanical design manual,motor is selected,wheelpressure is calculated and checked,a

5、s well as the safety system is analyzed.Key words:building machinery;wipe window machine; single arm escopic;design calculation目 錄摘要IAbstractII第一章 緒論11.1 擦窗機發(fā)展概況11.2 本文研究內(nèi)容21.3 擦窗機的定義及作用21.4 擦窗機的分類與選型考慮因數(shù)2第二章 單臂伸縮型擦窗機結(jié)構(gòu)設(shè)計52.1 主要技術(shù)參數(shù)52.2 擦窗機軌道設(shè)計62.3 行走機構(gòu)的設(shè)計92.4 底架、立柱、臂架的設(shè)計102.5 伸縮吊臂的設(shè)計102.6 卷揚系統(tǒng)的設(shè)計12

6、2.7 回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計132.8 羊角臂頭裝置的設(shè)計132.9 安全鎖的設(shè)計142.10 擦窗機的安裝與維護(hù)16第三章 單臂伸縮型擦窗機計算錯誤！未定義書簽。3.1 吊籃減速電機的選擇183.1.1 選擇電動機的類型183.1.2 選擇電動機的容量183.1.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速193.2 信號傳送方式和鋼絲繩選擇213.3 擦窗機輪壓分析計算及校核233.3.1 輪壓分析計算243.3.2 輪壓校核283.3.3 結(jié)論343.4 安全系統(tǒng)分析343.4.1 高處吊籃安全鎖制動性能343.4.2 卷筒制動器（后備制動器）41第四章 結(jié)語46參考文獻(xiàn)47致謝48第一章緒論1.1 擦窗機發(fā)展概況擦

7、窗機是在高處作業(yè)吊籃基礎(chǔ)上發(fā)展起來的產(chǎn)品。國外發(fā)達(dá)國家的擦窗機產(chǎn)品發(fā)展較早 , 如德國、日本、比利時、挪威等國家, 相繼從 60 年代初就逐步形成了自己的產(chǎn)品系列。我國在8090 年代新建的一批高層高檔建筑 , 大部分是由國外建筑師設(shè)計, 并在建筑設(shè)計時已考慮了擦窗機的安裝 , 均選用了國外的擦窗機產(chǎn)品, 為大廈以后外墻的清洗和維護(hù)等作業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。1995 年前后 , 國內(nèi)開始進(jìn)入興建高層建筑熱潮 , 國內(nèi)專業(yè)擦窗機公司也相繼發(fā)展起來。目前 , 擦窗機產(chǎn)品在我國已得到迅速發(fā)展 , 已成為一種高新技術(shù)含量的機電一體化設(shè)備。 2003 年, 我國頒布了 GB19154- 2003擦窗機國家

8、標(biāo)準(zhǔn)。北京、上海、廣州等大城市中的高檔建筑, 大部分都安裝了擦窗機設(shè)備。但在國內(nèi)也還有相當(dāng)一部分高層高檔建筑 , 由于建筑設(shè)計時未考慮擦窗機的配套設(shè)計 , 無法安裝擦窗機設(shè)備 , 給以后的清洗和維護(hù)帶來了很大的不便。有些造型簡單的大樓 , 采用大繩吊板進(jìn)行人工清洗 , 即不安全又不文明 , 也無法進(jìn)行更換幕墻玻璃、補膠等作業(yè) ; 對于造型復(fù)雜的大樓 , 人工就無法清洗 , 更談不上進(jìn)行其它作業(yè)。隨著我國法律、法規(guī)的不斷健全 , 文明程度的提高 , 大廈物業(yè)管理的建立 , 對其外墻的定期安全清洗及檢修維護(hù) , 已越來越引起人們的高度重視。大繩吊板人工清洗終將被取締 , 擦窗機則是完成高空作業(yè)最安

9、全、實用、高效的專用設(shè)備。安裝擦窗機的必要性已得到了普遍認(rèn)可。1.2 本文研究內(nèi)容1.擦窗機的結(jié)構(gòu)和類型。2.擦窗機的工作原理。4.對設(shè)計出的擦窗機進(jìn)行安全分析并對一些關(guān)鍵安全部件進(jìn)行強度校核。5.擦窗機的安裝、維護(hù)、保養(yǎng)。1.3 擦窗機的定義及作用擦窗機（ permanently installed suspended access equipment):用于建筑物或構(gòu)筑物窗戶和外墻清洗、維修等作業(yè)的常設(shè)懸吊接近設(shè)備。擦窗機的作用：(1) 維護(hù)可以承載兩名工作人員對建筑物外飾面進(jìn)行檢查和維護(hù)；(2) 清潔 - 可以 承載 兩 名工作 人員 定期對建 筑物外 飾面 進(jìn)行保潔、維修，可以使建筑物

10、的外觀保持整潔并風(fēng)貌常新；(3) 應(yīng)急 - 在火災(zāi)等特殊情況下，可以垂直運送被困人員；(4) 運輸 - 可以垂直吊運一些電梯無法運送的物品和設(shè)備1 。1.4 擦窗機的分類與選型考慮因數(shù)按照擦窗機標(biāo)準(zhǔn)，擦窗機可分為：屋面軌道式（簡稱軌道式）、輪載式、懸掛軌道式（簡稱懸掛式）、滑車式和插桿式、滑梯式。擦窗機最大的特點是非標(biāo)準(zhǔn)性機電設(shè)備。建筑物的高度、外觀、立面結(jié)構(gòu)形式、樓頂空間尺寸都不相同，因此也很難找到二臺一樣的擦窗機。針對每一棟大樓的獨特建筑形式和功能，在選用擦窗機時，應(yīng)從安全性、經(jīng)濟(jì)性、實用性這三大原則的基礎(chǔ)上，按以下幾點進(jìn)行考慮：（ 1）優(yōu)先選用軌道式，自動化程度高，安全可靠；（ 2）樓頂

11、空間通道、立面結(jié)構(gòu)等是否適合所選擇的擦窗機型式；（ 3）選用的擦窗機是否滿足結(jié)構(gòu)承載要求；（ 4）選用的擦窗機盡量不影響建筑物的美觀；（ 5）擦窗機的造價業(yè)主能否承受；（ 6）能否選用最少臺數(shù)，完成整個大廈的作業(yè)。擦窗機型號由組、型、特性代號、主參數(shù)代號和變型更新代號組成。圖 1-1 擦窗機編號方法標(biāo)記示例a） 額定載重量 200kg，屋面軌道式伸縮臂變幅擦窗機；擦窗機 CWGS200GB××××b） 額定載重量 300kg，屋面軌道式小車變幅擦窗機；擦窗機 CWGC300GB××××c） 額定載重量 250kg，

12、輪載式動臂變幅擦窗機第一次變型產(chǎn)品；擦窗機 CLZD250AGB××××d） 額定載重量 150kg，懸掛軌道式擦窗機；擦窗機 CUG150GB××××e） 額定載重量 200kg，插桿式擦窗機；擦窗機 CCG200GB××××第二章單臂伸縮型擦窗機結(jié)構(gòu)設(shè)計單臂伸縮型擦窗機是軌道式擦窗機的一種，軌道式擦窗機使用最為廣泛。這種型式的擦窗機可沿軌道電動行走。它具有行走平穩(wěn)、就位準(zhǔn)確、安全裝置齊全、使用安全可靠、自動化程度高等特點。安裝軌道式擦窗機必須滿足樓面結(jié)構(gòu)承載要求，預(yù)留出擦

13、窗機的行走通道等 2 。2.1 主要技術(shù)參數(shù)額定載荷 200300kg升降速度 9mmin臂長 1220m行走速度 6mmin變幅速度 2 3mmin 電源特性3*380V ，50HZ回轉(zhuǎn)速度 180 °100s該機型是一種大型的擦窗機設(shè)備 , 適用于樓頂面較多 , 多臺擦窗機很難完成整個大樓的作業(yè)時常采用伸縮臂擦窗機。伸縮臂型式主要機械結(jié)構(gòu)型式及產(chǎn)品主要尺寸變化范圍和功能 , 見圖 2-1 、表 2-1 和表 2-2 。圖 2-1 伸縮臂型擦窗機1軌道； 2行走機構(gòu)；3底架； 4卷揚系統(tǒng)；5立柱；6主臂回轉(zhuǎn)機構(gòu)；7臂架；8伸縮臂機構(gòu)；9臂頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)；10吊船表 2-1伸縮臂型式擦窗

14、機產(chǎn)品主要尺寸（mm）ABCDErR3002000350100001500200 3501000B r00表 2-2 伸縮臂型式擦窗機產(chǎn)品運行功能工作幅度整機重量軌距輪距最大受力預(yù)留通道C（mm）W（ Kg）B（ mm）F（ mm）（每點）（距女兒墻（ kg）內(nèi)側(cè)）（mm）1000015015000180020002500W× 40%250000150002202500350025003200W× 40%300015000200003000400030004000W× 40%350000180003502000030000002.2 擦窗機軌道設(shè)計擦窗機是高層建筑

15、物外墻立面和采光屋面清洗、維護(hù)作業(yè)的常設(shè)專用設(shè)備，其中以軌道式擦窗機使用最為廣泛。這種型式的擦窗機可沿軌道電動行走，具有行走平穩(wěn)、就位準(zhǔn)確、安全裝置齊全、使用安全可靠、自動化程度高等特點。但要使得軌道式擦窗機的優(yōu)越性能得以完美實現(xiàn)，可靠優(yōu)化的軌道設(shè)計是其中關(guān)鍵的一環(huán)。軌道設(shè)計應(yīng)考慮擦窗機各部分重量、運行引起的側(cè)向力、動載荷及風(fēng)載荷引起的作用力；在設(shè)計、安裝軌道的連接點和屋頂有關(guān)裝置時應(yīng)考慮溫度變化引起軌道的熱脹冷縮產(chǎn)生的影響；軌道錨固件和連接附件的設(shè)計強度應(yīng)能承受 2 倍的最大作用載荷； 軌道的安裝應(yīng)牢固平直，接縫處導(dǎo)軌平面高差值不應(yīng)大于2mm,伸縮縫的間隙不大于3mm；軌道與預(yù)埋件或預(yù)埋支架

16、的連接必須牢固可靠，不得松動；軌道及軌道連接附件和錨固件應(yīng)作防銹、防腐處理；軌道于圓弧轉(zhuǎn)彎段，一般不宜留伸縮縫；在最大作用載荷下，軌道兩個支撐點之間的撓度不應(yīng)超過其跨距的1250；在軌道始點、終點應(yīng)設(shè)置限位擋塊。轉(zhuǎn)向點和分岔點應(yīng)設(shè)置定位裝置。表 2-3 擦窗機軌距、輪距選擇表軌距與樓頂結(jié)構(gòu)空間、擦窗機工作幅度、整機重量等密切相關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗，通常按表2-3 選擇。根據(jù)現(xiàn)場實際情況分析，軌道高差問題會影響到擦窗機的通過性能和美觀，應(yīng)引起足夠的重視。軌道高差問題最為嚴(yán)重的是軌道轉(zhuǎn)彎處 3 。轉(zhuǎn)彎處軌道高差有兩種：內(nèi)外軌之間的高度差和同一軌道工字鋼內(nèi)外緣高度差。內(nèi)外軌之間的高度差主要是由于內(nèi)外基礎(chǔ)存在

17、高差造成的，可利用水平尺等工具通過增加墊片的方式予以解決。同一軌道工字鋼內(nèi)外緣高度差是由于軌道制造加工引起的。彎軌的制造方法通常有高頻淬火拉彎、冷拉彎和冷壓彎3 種。高頻淬火拉彎自動成形，效果最好，但成本很高。冷壓彎變形太大，一般很少采用。現(xiàn)在國內(nèi)廠家一般以經(jīng)濟(jì)實用的冷拉彎為主。由于最大轉(zhuǎn)彎半徑等于最小轉(zhuǎn)彎半徑與軌間距之和（即 R r B），應(yīng)以最小轉(zhuǎn)彎半徑為決定因素進(jìn)行分析?，F(xiàn)以22b工字鋼為例說明。內(nèi)軌轉(zhuǎn)彎半徑1 000mm，本件展開長度（以中心線為基準(zhǔn)）約為 1 571mm。這樣，在拉彎制作過程中內(nèi)緣須壓縮8 8 m m ，外緣須拉伸 8 8 m m。一般情況下工字鋼未作工藝處理直接拉彎

18、，勢必造成內(nèi)外緣高差（一般在5 m m1 2 m m 左右）。具體的工藝措施是在內(nèi)緣均勻增開 3 至 5 個缺口（其目的是釋放壓縮量） ，如圖 2-2 所示，待彎折后將缺口處焊牢磨平。圖 2-2 彎軌軌道式擦窗機通過軌道系統(tǒng)與建筑物結(jié)構(gòu)相連 , 軌距一般為 0. 8 2. 0m, 兩條軌道的設(shè)置可在一個平面也可不在一個平面上。軌道系統(tǒng)由基座、連接件和軌道三部分組成。 基座預(yù)埋件由 1 塊預(yù)埋鋼板和 4 根 16 地腳螺栓組成 , 用螺母將預(yù)埋螺栓與預(yù)埋鋼板固定 , 在建筑物結(jié)構(gòu)封頂前交土建單位澆注擦窗機基座 , 基座高度應(yīng)高于屋面面層 80mm 以上。基座施工完畢后通過調(diào)節(jié)預(yù)埋螺栓上的螺母將所

19、有預(yù)埋鋼板調(diào)至同一平面 , 二次灌漿填滿縫隙后固定預(yù)埋鋼板 , 最后用軌道連接件 ( 壓板 ) 將軌道固定在預(yù)埋鋼板上。 擦窗機軌道選用工字形鋼或 H 形鋼 , 一般將軌道直接焊接在預(yù)埋鋼板 , 由于施工簡便、可靠 , 擦窗機運行平穩(wěn)等優(yōu)點而被大量采用。軌道安裝完成后基座與屋面統(tǒng)一做防水處理。普通標(biāo)準(zhǔn)型軌道式擦窗機有 4 個行走輪。其軌道系統(tǒng)在設(shè)計和安裝時應(yīng)注意以下幾點 :考慮擦窗機各部分重量 , 軌道自重、配重 ,運行引起的側(cè)向力及風(fēng)荷載引起的作用力； 軌道基座的設(shè)計應(yīng)符合建筑模數(shù)且便于土建施工 , 留出足夠的砼澆注和振搗空間 ( 如澆注孔 ) , 當(dāng)女兒墻較高時應(yīng)參照擦窗機尺寸和性能適當(dāng)提

20、升軌道基座的高度； 軌道的支撐點不宜過密 ,間距不小于 2m,支撐點之間考慮在最大作用荷載時將軌道簡化為簡支梁 , 其軌道的撓度變形不應(yīng)超過其跨度的 1 500；軌道錨固件和連接附件的設(shè)計強度應(yīng)能承受 2 倍以上的額定荷載 , 預(yù)埋件的錨固應(yīng)符合建筑設(shè)計要求 , 軌道、連接附件和錨固件應(yīng)做防銹、 防腐處理； 考慮溫度變化引起軌道的熱脹冷縮而對軌道連接點和屋面裝置所產(chǎn)生的影響 , 每根軌道段的長度不大于 9m, 伸縮縫間隙不大于 3mm, 圓弧轉(zhuǎn)彎段軌道不宜設(shè)置伸縮縫 , 并保證兩條軌道伸縮縫的位置錯開 2000mm 以上。在溫差大的地區(qū)盡量選用小截面的型材做軌道 , 以減小溫度應(yīng)力對軌道連接點

21、和屋面裝置產(chǎn)生的影響；軌道端頭應(yīng)焊接限位擋板 , 擋板厚度不小于 8mm, 寬度不小于軌道寬度 , 高度應(yīng)滿足限位裝置的要求 , 一般不低于 100mm；當(dāng)軌道在基座外接頭時應(yīng)采用坡口焊接 , 在軌道底部應(yīng)搭焊一塊長度不小于 200mm、寬度不小于軌道寬加 20mm、厚度不小于 12mm 的鍍鋅鋼板。2.3 行走機構(gòu)的設(shè)計行走機構(gòu)是擦窗機的主要部件之一，為保證擦窗機的行走可靠性，電機、減速機宜選用國外知名品牌 4 。行走電機功率可按表 2-4 選取。表 2-4 行走電機功率與機重對照表機重 (t)134 671213202130314041 60功率 0.250.370.550.55 0.75

22、1.11.5(kW)0.752.4 底架、立柱、臂架的設(shè)計底架、立柱、臂架是擦窗機的三大主要結(jié)構(gòu)件，設(shè)計計算時，在滿足計算強度的條件下，必須有效控制結(jié)構(gòu)件的剛性變形，特別是大型的伸縮臂擦窗機，考慮到安全、可靠的條件、檢修不便、受操作人員的心理因素等影響，臂架的撓度變形應(yīng)比汽車起重機箱形臂的撓度要小。輪載式汽車起重機的箱形臂許用撓度為：f L 30L 50，L 為臂長，建議擦窗機的臂架撓度變形 f L 50。為控制伸縮臂擦窗機臂架的撓度，其臂架的搭接長度宜取外伸長度的0.3 倍以上（汽車起重機臂架一般取0.2 0.25）。伸縮臂擦窗機的伸縮機構(gòu)一般選用齒輪齒條變幅型式。優(yōu)點是傳動機構(gòu)簡單，便于維

23、修，缺點是由于傳動減速機、齒輪齒條的布置在每節(jié)臂上占有空間，因此多級伸縮臂臂架縮合尺寸較大。2.5 伸縮吊臂的設(shè)計隨著城市高層建筑物的日益增多，對高層建筑物外墻的裝飾、維護(hù)及清潔工作也日益繁重，因此要求在樓頂平臺上安裝擦窗機。通常，為方便工人施工，擦窗機是通過伸縮吊臂來調(diào)整吊籃與建筑物立面的距離。但是目前通用型擦窗機的伸縮吊臂機構(gòu)采用導(dǎo)軌或?qū)鬃鳛閷?dǎo)向件，因而大大提高了絲杠軸線和導(dǎo)軌或?qū)字行木€的平行度要求。又由于伸縮吊臂的主體件是大型件，這樣就出現(xiàn)了加工精度高、裝配調(diào)整復(fù)雜、成本增加、不利于擦窗機的推廣應(yīng)用等問題。我們根據(jù)擦窗機對定位精度及運動的平穩(wěn)性要求不高的特點，設(shè)計了一種無導(dǎo)軌絲杠螺母

24、隨動伸縮吊臂，伸縮吊臂結(jié)構(gòu)示意如圖 2-3 所示。圖 2-3 伸縮吊臂伸縮吊臂中的大型件動臂的外形面和靜臂的內(nèi)形面為非配合面。通過力學(xué)分析，我們發(fā)現(xiàn)在垂直方向上動臂和靜臂間存在3 個受力點：一是在靜臂的前下方；二是在動臂的后下方；三是在動臂的后上方。其中靜臂的前下方和動臂的后上方是重要承載部分，只要在上述3 個受力點處設(shè)置定位及導(dǎo)向部件，就能保證動臂垂直方向的定位及導(dǎo)向。因此，設(shè)計時我們在靜臂的前下方安裝一個支撐滾軸；在動臂的后下方安裝一個支撐滑塊；在動臂后上方的左右兩側(cè)分別安裝一個滾輪，這樣就滿足了伸縮臂垂直方向的定位及導(dǎo)向。在保證動臂左右導(dǎo)向的設(shè)計中，我們在靜臂前部左右兩側(cè)各固定了一個滑塊

25、架，在其內(nèi)部分別鑲裝可調(diào)導(dǎo)向滑塊，在動臂的后部左右兩側(cè)分別安裝一個導(dǎo)向滑塊，從而解決了伸縮臂的左右導(dǎo)向問題。同時，在長期使用后也可通過調(diào)整支撐滾軸及可調(diào)滑塊來調(diào)整間隙，以便保證導(dǎo)向精度的一致性。由于在該設(shè)計方案中所有導(dǎo)向面均為非加工面，其導(dǎo)向精度不高，所以采用了絲杠螺母隨動設(shè)計，避免出現(xiàn)因?qū)蚓炔桓咭鸬目F(xiàn)象。具體設(shè)計如下：在動臂的后端設(shè)置一個具有兩個旋轉(zhuǎn)自由度的隨動螺母，它既可以隨動于可調(diào)導(dǎo)向滑塊，又隨動于絲杠。而絲杠的隨動是通過在絲杠的后部鏈輪附近設(shè)置的球形鉸鏈支撐及在絲杠的前浮動端設(shè)置滑托實現(xiàn)的。球形鉸鏈支撐的母體固定于靜臂的內(nèi)形面，為主要受力點；滑托和絲杠固定于一體，為輔助支撐點

26、。滑托的外部能在動臂內(nèi)腔滑動，絲杠轉(zhuǎn)動通過螺母帶動動臂前后移動，從而構(gòu)成了絲杠螺母隨動系統(tǒng)。因此，動臂的伸縮運動中心線和絲杠軸線的平行度要求很寬松。靜臂的前后各裝有一個行程開關(guān)，動臂的前后各裝有一個行程撞塊，通過它們控制行程5 。2.6 卷揚系統(tǒng)的設(shè)計卷揚系統(tǒng)是擦窗機的核心部件，實現(xiàn)吊船的載人升降作業(yè)。傳動順序為：電機減速機齒輪減速卷筒鋼絲繩導(dǎo)向滑輪吊船。卷揚系統(tǒng)的電機減速機是擦窗機設(shè)備最重要的動力部件，電機為常閉式制動電機，是擦窗機的主制動器。為保證卷揚系統(tǒng)的安全可靠性，電機減速機宜選用國外進(jìn)口知名品牌。為適應(yīng)超高層建筑物的需要，一般都選用多層纏繞排繩機構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊湊，便于標(biāo)準(zhǔn)化部件生產(chǎn)6 。

27、卷揚系統(tǒng)必須設(shè)以下安全保護(hù)裝置： 主制動保護(hù) （常閉式制動電機）；后備超速保護(hù)裝置； 鋼絲繩防松保護(hù)裝置；鋼絲繩防亂繩護(hù)裝置；排繩機構(gòu)斷鏈保護(hù)裝置；排繩機構(gòu)極限限位保護(hù)裝置；應(yīng)急狀態(tài)下手動下降保護(hù)裝置。2.7 回轉(zhuǎn)機構(gòu)的設(shè)計擦窗機的回轉(zhuǎn)機構(gòu)一般有主回轉(zhuǎn)機構(gòu)和臂頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)。主回轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)主臂的回轉(zhuǎn)，使吊船到達(dá)需要工作的立面位置；臂頭回轉(zhuǎn)機構(gòu)調(diào)整吊船和立面的相對角度，使吊船平行于立面升降作業(yè)。回轉(zhuǎn)機構(gòu)的電機減速機均需選用常閉式制動電機。2.8 羊角臂頭裝置的設(shè)計擦窗機用羊角臂頭裝置屬于建筑機械領(lǐng)域。如圖2-4 主要包括：底座箱、四根鋼絲繩、下滑輪、上滑輪、回轉(zhuǎn)支承、右臂頭滑輪、右臂末滑輪、左臂末滑

28、輪、左臂頭滑輪，其連接方式為：底座箱內(nèi)設(shè)有兩根軸，兩根軸上分別設(shè)置下滑輪和上滑輪，下滑輪設(shè)置于上滑輪之下，上滑輪與下滑輪之間存有間隙，左羊角臂下端設(shè)置左臂末滑輪，上端設(shè)置左臂頭滑輪，右羊角臂下端設(shè)置右臂末滑輪，上端設(shè)置右臂頭滑輪，兩根鋼絲繩繞過下滑輪，另兩根鋼絲繩繞過上滑輪，繞過上滑輪、下滑輪左槽輪的兩根鋼絲繩與左臂末滑輪、左臂頭滑輪連接，另兩根鋼絲繩與右臂末滑輪、右臂頭滑輪連接。本實用新型有效地減少了故障的概率，提高了使用壽命和安全性能。圖 2-4 擦窗機用羊角臂頭裝置2.9 安全鎖的設(shè)計擦窗機在高層建筑的應(yīng)用日益廣泛。基于擦窗機高空作業(yè)的特殊境況，擦窗機安全鎖的可靠性已成為衡量整機性能的主

29、要指標(biāo)之一。擦窗機安全鎖是在擦窗機吊籃懸掛鋼絲繩意外拉斷時防止吊籃墜落、傾斜過大，以保證施工人員安全的保險裝置7 。普通擦窗機安全鎖是吊籃下行超速后才起保護(hù)作用的。安全鋼絲繩通過安全鎖繩輪，此繩輪與離心限速機構(gòu)相連。當(dāng)該繩輪線速度(即吊籃下行速度 )超過限定值時，離心機構(gòu)的甩塊觸發(fā)鋼絲繩夾緊裝置，使之夾緊安全鋼絲繩。吊籃停止滑行。這種安全鎖閉鎖時的速度為20 22mmin，閉鎖滑降距離 100 mm。由于吊籃下降的正常速度為7， 510 mmin，與閉鎖時的速度差異較大，較大的速度差必然引起閉鎖時滑降距離的增加，并產(chǎn)生較大的沖擊力。因此，為了提高安全鎖的靈敏度，有些產(chǎn)品在其繩輪處增加了增速輪系

30、組成速度放大器，使閉鎖時的速度接近吊籃的工作速度，閉鎖滑降距離縮短，閉鎖沖擊力也有所減小。但這種安全鎖仍屬超速動作型，速度差異是閉鎖的必備條件，閉鎖的額外滑降距離和沖擊在所難免。為進(jìn)一步提高安全鎖的可靠性，我們設(shè)計了失力動作型的安全鎖，結(jié)構(gòu)如圖 1，并增設(shè)了電器保護(hù)功能(因為安全鎖在閉鎖時都有特殊要求，即排除故障后，吊籃先行上升，待安全鎖松開后方可下降)。圖 2-5 安全鎖圖 2-5 中件 1 由擺臂、穿繩環(huán)、撥銷組成，穿繩環(huán)和撥銷固結(jié)在擺臂上，而擺臂又固結(jié)在件 4 上；件 2 分別空套在件 4 和件 6 上，其上設(shè)有鎖簧擋銷，在鎖簧扭轉(zhuǎn)力矩的驅(qū)動下，鎖體外緣始終與件1 上的撥銷保持接觸；件

31、3 分左右兩個，在左右鎖舌之間是安全繩繩道，每個鎖舌兩半圓形的臍子分別裝在上下鎖體的滑道里，兩半圓臍子的軸線距離等于件4 與件6 的中心距。在懸掛繩未斷之前，由于吊籃重力的作用，懸掛繩通過件1 上的穿繩環(huán)，其上的撥銷迫使鎖體處于雙點劃線位置，而鎖體的滑道又約束銷舌處于雙點劃線位置， 安全繩順利通過兩鎖舌之闖的繩道； 當(dāng)懸掛繩拉斷 (失力 ) 后，下鎖體在鎖簧作用下繞件 6 轉(zhuǎn)動，上鎖體推動件 1 上的撥銷，撥銷帶動擺臂，使復(fù)位軸轉(zhuǎn)動，復(fù)位軸上的行程開關(guān)觸發(fā)杠桿將吊籃下降電氣回路斷開，各構(gòu)件相對位置如實線所示 (為明膝失力保護(hù)機構(gòu)， 件 7、件 8 在主視圖上均未畫出 )；因為每片鎖舌上下兩半圓

32、臍子的軸線距離等于件 4 與件 6 之間的中心距，所以當(dāng)上下鎖體繞各自的軸線轉(zhuǎn)動時，兩鎖舌作曲線平動，由于剛體在平動過程中其上任一直線始終保持與初始位置平行，所以兩鎖舌繩道始終保持平行。又因為左右鎖舌同時繞相同的軸作曲線平動，則平動的速度和加速度必然不同，所以，兩鎖舌安全繩繩道的相對位移發(fā)生變化，其結(jié)果是繩道越來越窄，鎖舌越夾越緊，這就確保了安全。2.10 擦窗機的安裝與維護(hù)擦窗機在使用過程中的一些損壞原因是沒有注意擦窗機的運輸、存放、安裝和維護(hù)等細(xì)節(jié)造成的。 例如一些擦窗機在使用時發(fā)現(xiàn)套筒不圓整，導(dǎo)致在組裝時難以將插桿裝入其中，這是由于在運輸途中不注意套筒的碰撞變形。又如一臺擦窗機使用很久后

33、，出現(xiàn)銹蝕，這與后期的維護(hù)有關(guān)，需要多注意定期檢查和涂漆保養(yǎng)。擦窗機應(yīng)存放在通風(fēng)、無雨淋日曬、無腐蝕氣體的環(huán)境中。并將隨機工具，備件及需防銹的表面和各潤滑點涂以防銹脂或注入潤滑油。擦窗機安裝調(diào)試完成后應(yīng)經(jīng)過測試驗收，測試報告應(yīng)由參加測試各方有關(guān)人員蓋章存入設(shè)備檔案。擦窗機投入使用后，應(yīng)定期檢查測試。檢查測試的周期不得超過18 個月 8 。（ 1）檢查測試內(nèi)容如下：a）對整個設(shè)備安裝的詳細(xì)檢查；b）建筑物預(yù)埋件的檢查；c ）對安全裝置，電氣系統(tǒng)的測試。（ 2）安全裝置的檢查要求：a）安全裝置的檢查周期不得超過6 個月；b）若在現(xiàn)場不具備測試條件，可以拆下該裝置，送制造廠測試；c ）拆下測試的裝置

34、， 在擦窗機交付使用前， 應(yīng)檢查所有再新安裝的和其相關(guān)的部件。（ 3） 鋼絲繩的檢查如下：a）在用的鋼絲繩須每個工作日目撿一次， 每月至少按產(chǎn)品使用說明書有關(guān)規(guī)定檢查二次；b）對一個月以上未使用， 在每次使用前做一次全面檢查，其檢查報告應(yīng)指出鋼絲繩的狀況。（ 4）操作：a）設(shè)備操作人員應(yīng)經(jīng)過培訓(xùn)， 合格后并取得了資格證明方可進(jìn)行操作、維護(hù)、保養(yǎng)；b）每日工作前，應(yīng)進(jìn)行額定載重量的試運行確認(rèn)設(shè)備處于正常狀態(tài)；c ）在吊船作業(yè)下方應(yīng)設(shè)置安全防護(hù)區(qū)；d）工作處陣風(fēng)風(fēng)速大于8.3ms 或暴雨、大霧、風(fēng)雪等惡劣天氣禁止作業(yè)。e）有架空輸電線場所， 擦窗機的任何部位與輸電線的安全距離應(yīng)大于10m，以避免擦

35、窗機進(jìn)入輸電線危險區(qū)。如果安全距離受條件限制，應(yīng)與有關(guān)部門協(xié)商，并采取安全防護(hù)措施后方可架設(shè)。f ）擦窗機宜配置獨立的安全繩。（ 5）維護(hù)保養(yǎng)：a）所有影響設(shè)備安全性的部件，應(yīng)按使用說明書進(jìn)行維護(hù)；b）運動或摩擦零部件磨損或損壞時，應(yīng)立即更換；c ）電氣系統(tǒng)的部件和隨行電纜損壞或有明顯擦傷時，應(yīng)立即更換；d）齒輪、軸、絲杠、軸承、制動器和卷筒應(yīng)保持良好的工作狀態(tài)，當(dāng)齒輪、絲杠有明顯的磨損現(xiàn)象時，應(yīng)立即更換；e）控制線路的電器、 動力線路的接觸器及零部件應(yīng)保持清潔、無灰塵污染；f ）應(yīng)按制定使用的潤滑劑對規(guī)定部位定期進(jìn)行潤滑；g）使用巴士合金固定的鋼絲繩接頭應(yīng)在二年內(nèi)重新制作；臂長 1220m行

36、走速度6mmin變幅速度23mmin電源特性3*380V ，50HZ回轉(zhuǎn)速度180° 100s3.1 吊籃減速電機的選擇3.1.1 選擇電動機的類型本減速機將用于擦窗機吊籃的提升和下降，首先減速機具有一定的轉(zhuǎn)矩，能帶動一定的載荷做垂直上下運動。根據(jù)工作要求選用 YZR系列繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機， 電源電壓為 380V。三相異步電動機具有較大的過載能力和較高的機械強度，特別適用于短時或斷續(xù)周期運行、頻繁起動和制動、有時過負(fù)荷及有顯著的振動和沖擊的設(shè)備。3.1.2 選擇電動機的容量電動機所需工作功率為：繩速 =10mmin=0.16msFv6000 0.16Pw0.96工作機所需功率：1

37、0001000傳動裝置的總效率為聯(lián)軸器效率 =0.99 ，滾動軸承效率（一對） =0.99 ，閉式蝸輪蝸桿傳動效率 =0.75 ，傳動滾筒效率 4=0.96 為代入得：0.99 20.99 20 .750 .960.6916電動機所需工作功率為：取電動機功率為：因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率大于即可。由 YZR系列電動機技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率為 1.5kW。3.1.3 確定電動機的轉(zhuǎn)速滾筒的直徑為D=150mm601000 v10nwD21r / min滾筒軸工作轉(zhuǎn)速3.14 0.15一般一級蝸輪蝸桿減速器傳動比為1080，故電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為：nd 'i 1' nw(1

38、0 40)21r / min210 840r / min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 815 rmin 、866 rmin ，現(xiàn)將符合這范圍內(nèi)的兩種方案進(jìn)行比較。有相關(guān)資料查得的電動機數(shù)據(jù)及計算出的總傳動比列于表 3-1。表 3-1 額定功率為1.5KW 時電動機選擇對總體方案的影響方電動機型同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)電動機質(zhì)量價格傳動比案號速（ rmin ）（ kg）元1YZR112M-8664515001.5i62YZR132M1 924631900i-6表 3-1中，方案 1 電動機的質(zhì)量輕，價格便宜，總傳動比大，而方案2 和方案 1相比較，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格以及總傳動比，可以看

39、出選用方案1 較好，即選定電動機型號為YZR112M-6。額定值堵堵最功轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)大率電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)效外形尺寸因流矩矩質(zhì)功電轉(zhuǎn)速率（長寬型號（ rmin數(shù)量率流高）kg(co額額額kWA）%mms定定定)電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)流矩矩YZR112M1.5.6866800.7622.400 313245651.54265YZR132M1.5.8924800.75.522475 3503631651.51153.2 信號傳送方式和鋼絲繩選擇擦窗機都采用主機和平臺兩地操作，主機處控制擦窗機的運行和停止動作；在平臺處一般只控制平臺的升降，也可有選擇地控制其它動作，因此將平臺內(nèi)的操作信號準(zhǔn)確有效地傳送給主機非常重要9 。目前有以下3種

40、傳送方式。（ 1） 獨立電纜傳送方式采用電纜作為主機和平臺的信號傳送是較常見的方式。其方法很簡單，利用一根多芯電纜由主機直接垂人操作平臺，將平臺的控制信號傳送回主機，從而實現(xiàn)操作人員在平臺內(nèi)對擦窗機的控制。但這種方式存在很多弊端，一是受到擦窗機工作高度的限制， 當(dāng)平臺工作高度超過 lOOm 時電纜的自重可能導(dǎo)致斷纜發(fā)生，而且由于電纜自垂于主機和平臺之間，其自身的擺動將引起操作平臺的搖晃，大大降低了擦窗機的安全性；二是這種方式與繼電器控制系統(tǒng)配合時每個動作信號都需占用一根導(dǎo)線，平臺內(nèi)操作信號的數(shù)量由于受到電纜芯數(shù)的限制而降低了平臺內(nèi)的操作功能，當(dāng)這種方式與可編程序控制器控制系統(tǒng)配合時因電纜自然懸

41、垂沒有屏蔽弱電干擾，易造成誤動作。（ 2） 鋼絲繩內(nèi)藏電纜傳送方式這種方式既避免了斷纜又可以將傳送的信號有效地被鋼絲繩屏蔽起來，大大增強擦窗機的安全性和可靠性。一般一根鋼絲繩內(nèi)藏兩根電纜芯，而擦窗機太都采用四根鋼絲繩同步工作，因此主機和平臺的信號線最多為8 根最適合配合專用串行通訊模塊使用。其中4 根電線分別連接于主機和平臺的輸人輸出模塊，另4 根實現(xiàn)對主機主接觸器的控制，將平臺的多種信號傳送給主機， 實現(xiàn)對擦窗機的多項控制， 見圖 13 這種是比較理想的擦窗機信號傳送方式，但其特別鋼絲繩成本高圖 3-1 鋼絲繩內(nèi)藏電纜傳送信號線路圖1、藏于鋼絲繩內(nèi)的銅線2、碳刷3、鋼絲繩卷筒（ 3） 無線遙

42、控方式隨著無線遙控技術(shù)的發(fā)展，這種技術(shù)也開始應(yīng)用在擦窗機的控制中。但因其成本較高、實用性低，所以國內(nèi)擦窗機工程中很少采用10 。比較 3 種方式及國際、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選用鋼絲繩內(nèi)藏電纜較為合適。1.鋼絲繩為德國 WOLF 公司生產(chǎn)的擦窗機專用鍍鋅鋼纜；2.鋼絲繩的承載安全系數(shù)10 倍；3.每根鋼絲繩直徑為7.0 毫米；4.鋼絲繩內(nèi)需設(shè)置傳導(dǎo)控制信號用的、帶有絕緣層的銅芯；5.繩頭強度不低于最小斷裂荷載的80% ；6.鋼絲繩轉(zhuǎn)彎處裝有滑輪。所有滑輪都裝有自潤滑式軸承；7.滑輪直徑與所用鋼絲相匹配，并可防止繩索滑出滑輪。9”。計算如下：S a68.0 1kN9n18.50W( 250 125) 9.8N

43、n 鋼絲繩安全系數(shù)S 單根鋼絲繩最小破斷拉力a 鋼絲繩根數(shù)W吊籃平臺質(zhì)量與額定載荷小于 6 mm”，實際采用 8.3 的航空鋼絲繩，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。3.3 擦窗機輪壓分析計算及校核臺車設(shè)計成軌距和輪距均為3.5m，大臂最大幅度為18m時，平衡重幅度為 7.45m，大臂最大幅度為12.39m 時平衡重幅度 7.45m。各部分自重作用點距旋轉(zhuǎn)中心距離和前軌道距離以及各自中心點彎矩見表3-2 。表 3-2 旋轉(zhuǎn)中心距離和前軌道距離以及各自中心彎矩部件自重最大幅度最小幅度kg據(jù)旋距前距旋距前據(jù)旋距前距旋距前轉(zhuǎn)中軌中轉(zhuǎn)中軌中轉(zhuǎn)中軌中轉(zhuǎn)中軌中心距心距心彎心彎心距心距心彎心彎離 m離 m矩·離 m離

44、 m矩矩knkn·mkn·kn·mmm額定2501816.24540.6212.3910.630.926.60荷載5524285鋼絲451816.28.17.3112.3910.65.574.78繩5242吊籃125.41816.222.520.312.3910.615.513.3958924255旋轉(zhuǎn)208.716.714.934.831.29.47.6219.615.9吊臂3552伸縮1006.11.69.85130.1114.22.4547.3327.61臂173主吊2660.3.962.44105.64.93.962.44105.64.9臂62549154

45、91平衡1291-3.67-5.42-47.4-69.9-3.67-5.42-47.4-69.9臂547547平衡5275-6-7.75-316.-408.-6-7.75-316.-408.重581581立柱31600-1.750-55.30-1.750-55.3提升2089-0.7-2.45-13.9-46.7-0.7-2.4513.97-46.7機構(gòu)722底座24600-1.750-41.50-1.750-41.5113.3.1 輪壓分析計算輪壓參照起重機支撐反力計算方法。擦窗機由 A、B、C、D 四點支撐（如圖 3-2 ），非旋轉(zhuǎn)部分（下車）重力為 G1， 重心在支撐面上的投影與支撐平面

46、形心重合于 O1，包括貨物、臂架在內(nèi)的起重機旋轉(zhuǎn)部分（上車）總重力 G2，重心在支撐平面上的投影為E，旋轉(zhuǎn)中心為 O2，臂架平面與 X 軸的夾角為 。剛性車架各支撐點在靜止?fàn)顟B(tài)的垂直反力分別為：圖 3-2 剛性車架支撐反力計算G1G22tMxMyRA= +(1l)2B442l（ 3-1 ）G1G22tMxMyRB=+(1+ )+2l+44l2B（ 3-2 ）G1G22tMxMyRC=+(1+)+2B44l2l（ 3-3 ）G1G22tMxMyRB= +(1l)2B442l（ 3-4 ）式中： G1起重機不旋轉(zhuǎn)部分自重；G2起重機旋轉(zhuǎn)部分（包括貨物、臂架）自重；Mx、My旋轉(zhuǎn)部分載荷向旋轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)化的力矩在x、y 方向的分力矩。（3-5 ）（ 3-6）式中： MHx、MHy x、y 方向水平載荷引起的傾覆力矩；l 軌距B輪距e旋轉(zhuǎn)部分重心到旋轉(zhuǎn)中心水平距離； 臂架平面與x 軸夾角。當(dāng)臂架垂直于支撐平面的對角線AC時，