液壓舉升工作平臺(tái)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、液壓舉升工作平臺(tái)設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)為液壓舉升工作平臺(tái)的一種，即液壓施工升降機(jī)。施工升降機(jī)是一種用吊籠（或平臺(tái)、料斗等）載人、載物沿導(dǎo)軌作上下運(yùn)輸?shù)氖┕C(jī)械。它主要應(yīng)用于建筑工程施工時(shí)使用，尤其是高層建筑工程的施工或維修時(shí)使用更為廣泛。本課題在現(xiàn)有機(jī)型的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化和改進(jìn)，設(shè)計(jì)出的一臺(tái)綜合使用性能好的載貨式液壓施工升降機(jī)，其提升形式采用鋼絲繩式，額定起重量為800千克，提升高度為48米。在總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，完成液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體具有液壓執(zhí)行元件液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計(jì)算、馬達(dá)排量和流量的計(jì)算與馬達(dá)的選型;制定液壓系統(tǒng)基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖；液壓元件一液壓泵、液壓閥、管道以及油箱容量的

2、計(jì)算與選擇；液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算；PLC的選型，控制方案，梯形圖等。關(guān)鍵詞：施工升降機(jī);液壓；PLC；S7-200HydraulicLiftingWorkingPlatformsABSTRACTThedesignofahydraulicliftingplatform,hydraulicconstructionhoist.Constructionelevatorisakindofcage(orplatform,hopper)manned,carryingalongtherailtransportationofconstructionmachinery.Itismainlyusedinthebuild

3、ingconstruction,particularlyinhigh-risebuildingconstructionorrepairismorewidelyusedfor.Theoptimizationandimprovementoftheexistingmodels,designsacomprehensiveperformancegoodtruckhydraulicconstructionhoist,whichformthewireropetype,ratedliftingweightof800kg,liftingheightof48meters.Basedontheintegratedd

4、esign,completedthedesignofthehydrauliccontrolsystem,withtheselectionofspecifichydraulicactuator-Calculationandmotorhydraulicmotorloadtorqueandcalculation,motorcapacityandflow;toformulatethebasicschemeofhydraulicsystemanddrawthediagramofhydraulicsystem;hydrauliccomponentshydraulicpump,hydraulicvalve,

5、pipelineandoiltankcapacitycalculationandselection;thehydraulicsystemperformancechecking;PLCselection,controlscheme,thetrapezoidalchartetc.Keywords：Constructionlifts;Hydraulic;PLC;S7-200目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark8 o Current Document .緒論1 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 降機(jī)發(fā)展歷史1 HY

6、PERLINK l bookmark12 o Current Document 研究的目的和意義1 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 工升降機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 1電液比例技術(shù)的發(fā)展概況2 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2我國施工升降機(jī)發(fā)展中存在的不足4 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 3我國施工升降機(jī)今后的發(fā)展方向5 HYPERLINK l bookmark

7、22 o Current Document 4我國液壓施工升降機(jī)的發(fā)展6 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document L4本課題的主要研究內(nèi)容6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document .液壓施工升降機(jī)的總體設(shè)計(jì)8 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 2.1概述8 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 2.1.1國內(nèi)施工升降機(jī)的分類方法8 HYPERLINK l bookmark32 o Current Documen

8、t 2總體方案設(shè)計(jì)10 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 2.1技術(shù)指標(biāo)11 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 2.2導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)形式11 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 2.3吊籠的結(jié)構(gòu)形式122.4傳動(dòng)裝置122.5安全保護(hù)裝置12 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.液壓施工升降機(jī)的總體設(shè)計(jì)14 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 吊籠的結(jié)

9、構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算14 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 吊籠結(jié)構(gòu)受力計(jì)算14 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 1.2吊籠總重量計(jì)算15 HYPERLINK l bookmark48 o Current Document 2導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算15 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 4.施工升降機(jī)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)18 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 1液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)、缺點(diǎn)181.1優(yōu)點(diǎn)181.2缺

10、點(diǎn)18 HYPERLINK l bookmark56 o Current Document 2升降機(jī)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的要求19 HYPERLINK l bookmark58 o Current Document 3液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)19 HYPERLINK l bookmark60 o Current Document 3.1負(fù)載分析19 HYPERLINK l bookmark62 o Current Document 3.2初選系統(tǒng)工作壓力20 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 3.3液壓馬達(dá)的選取21 HYPERLINK l bookmark

11、68 o Current Document 3.4液壓泵的選取21 HYPERLINK l bookmark66 o Current Document 3.5電動(dòng)機(jī)的選取223.6液壓閥的選取22 HYPERLINK l bookmark70 o Current Document 3.7管道尺寸的計(jì)算23 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 3.8油箱的容量確定23 HYPERLINK l bookmark74 o Current Document 4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算24 HYPERLINK l bookmark76 o Current Docu

12、ment 4.1液壓管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算24 HYPERLINK l bookmark78 o Current Document 4.2系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算25 HYPERLINK l bookmark80 o Current Document 5液壓系統(tǒng)圖26 HYPERLINK l bookmark82 o Current Document 6液壓系統(tǒng)工作原理26 HYPERLINK l bookmark84 o Current Document PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)27 HYPERLINK l bookmark86 o Current Document 5.1電氣控制系統(tǒng)在液壓升降平臺(tái)中的

13、應(yīng)用275.2控制方案285.3硬件設(shè)計(jì)29 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 5.3.1PLC簡介29 HYPERLINK l bookmark90 o Current Document 5.4軟件設(shè)計(jì)305.4.1PLC程序設(shè)計(jì)31 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 5.4.2PLC編程32 HYPERLINK l bookmark112 o Current Document 參考文獻(xiàn)39 HYPERLINK l bookmark114 o Current Document 致謝40.緒論升

14、降機(jī)發(fā)展歷史升降機(jī)同電梯、起重機(jī)一樣，是完成輸送和起重任務(wù)中不可缺少的機(jī)電設(shè)備，但是他們的種類和承擔(dān)的具體任務(wù)并不相同。從人類食用升降機(jī)械的歷史來看，最先使用的是簡單機(jī)械一絞車；后來是復(fù)雜一點(diǎn)的機(jī)械一升降機(jī)；再后來出現(xiàn)了機(jī)電一體化的設(shè)備一電梯和起重機(jī)?，F(xiàn)在已發(fā)展到使用計(jì)算機(jī)、應(yīng)用智能控制的現(xiàn)代電梯和起重機(jī)階段了。升降機(jī)械發(fā)展史大體上可分為四個(gè)階段：13世紀(jì)前的絞車階段，19世紀(jì)末葉以前的升降機(jī)階段，19世紀(jì)末葉以后的電梯和起重機(jī)階段，現(xiàn)代電梯和起重機(jī)階段。課題研究的目的和意義施工升降機(jī)是利用吊籠或平臺(tái)將人、物沿導(dǎo)軌上下運(yùn)輸?shù)氖┕C(jī)械，它在建筑施工中是不可缺少的，同塔式起重機(jī)共同承擔(dān)著建筑施工中

15、載人、載物的任務(wù)。它主要應(yīng)用于建筑施工與維修，還可以作為倉庫、碼頭、船塢、高塔等長期使用的垂直運(yùn)輸機(jī)械。自1973年第一臺(tái)國產(chǎn)齒輪齒條式施工升降機(jī)誕生以來，歷經(jīng)30多年的不斷發(fā)展，升降機(jī)在結(jié)構(gòu)形式、功能、用途、安全裝置等多個(gè)方面都有了很大的變化和發(fā)展。施工升降機(jī)主要用于城市高層和超高層的各類建筑中，這主要因?yàn)檫@樣的建筑高度對(duì)使用井子架、龍門架來完成作業(yè)時(shí)是十分困難的。今年來，隨著建筑高度的不斷增加，架設(shè)高度大的施工升降機(jī)的需求量也在不斷增加。建筑施工升降機(jī)除了應(yīng)用在高層建筑中還可以應(yīng)用在大橋的建設(shè)中，此外，它還可以應(yīng)用在大型化工廠冷卻塔、發(fā)電成的煙囪、廣播電視塔以及煤礦等多種施工場合下，施工升

16、降機(jī)已成為建筑行業(yè)中一種必不可少的機(jī)械設(shè)備。本課題的最終目的是研制出一臺(tái)高性能、高效率、低成本的新型機(jī)、電、液一體化的液壓施工升降機(jī)，以彌補(bǔ)國內(nèi)施工升降機(jī)市場的不足。同時(shí)，為該施工升降機(jī)設(shè)計(jì)出一套符合規(guī)范要求、安全可靠、反映靈敏的液壓系統(tǒng)，為施工升降機(jī)的快速安全運(yùn)行提供保障。液壓施工升降機(jī)運(yùn)行速度快，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，起、制動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的要求和沖擊均很小，是高層建筑施工理想的垂直運(yùn)輸機(jī)械。施工升降機(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，國產(chǎn)施工升降機(jī)的發(fā)展比較迅速，國際市場上瑞典ALIMAK公司的產(chǎn)品也不能獨(dú)占鰲頭了。國產(chǎn)施工升降機(jī)以其先進(jìn)的技術(shù)性能，過硬的產(chǎn)品質(zhì)量，價(jià)格上的明顯優(yōu)勢等諸多因素的迅速發(fā)展

17、極大程度地沖擊了它的市場。現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論是是施工升降機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)。機(jī)械年來，隨著各種理論的迅速發(fā)展，給國產(chǎn)施工升降機(jī)的迅速崛起奠定了強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)，特別是機(jī)構(gòu)動(dòng)力分析、有限元模型計(jì)算、優(yōu)化方法、機(jī)械振動(dòng)與模態(tài)分析、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等。人們把這些理論應(yīng)用到施工升降機(jī)的研究與發(fā)展上，給施工升降機(jī)的發(fā)展帶來了巨大的變化，利用這些理論人們可以全面掌握任何高度位置上標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的任何部位的應(yīng)力狀態(tài)，可以得到施工升降機(jī)懸臂部分的動(dòng)態(tài)特性以及由吊籠提升速度的加大給施工升降機(jī)帶來的影響?？偠灾?，利用這些理論，可以完全掌握施工升降機(jī)各方面的結(jié)構(gòu)特性和工作狀態(tài)。施工升降機(jī)作為垂直運(yùn)送人員及物料的提升機(jī)械，它主要是由、導(dǎo)軌

18、架、吊籠、起升機(jī)構(gòu)和附墻架組成，當(dāng)然施工升降機(jī)還包括控制系統(tǒng)和安全裝置。這些年來，施工升降機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)一直沒有大的變化，并且不論多大的架設(shè)高度，采用的基本都是從上到下的規(guī)格相同的鋼材。吊籠雖然有多種形式，但都是型鋼焊接而成。近年來，國外施工升降機(jī)的提升速度已由40m/min提高到了60m/min甚至高達(dá)96m/min,單籠額定載重量在3噸以上，而國產(chǎn)施工升降機(jī)的提升速度在24到36m/min之間，單籠額定載重量基本上不超過2噸。電液比例技術(shù)的發(fā)展概況在應(yīng)用液壓傳動(dòng)與控制和氣壓傳動(dòng)與控制的工程系統(tǒng)中，凡是系統(tǒng)的輸出量，如壓力、流量、位移、轉(zhuǎn)速、速度、加速度、力、力矩等，能隨著輸入控制信號(hào)連續(xù)成比例

19、地得到控制的，都可稱為比例控制系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中往往根據(jù)信號(hào)的不同，和系統(tǒng)構(gòu)成的特點(diǎn)等,將廣義的比例控制系統(tǒng)作出區(qū)分:根據(jù)輸入信號(hào)的方式，區(qū)分為手動(dòng)（比例）控制和電液控制;根據(jù)控制系統(tǒng)構(gòu)成特點(diǎn)和技術(shù)特性，進(jìn)一步將廣義概念上的電液控制,區(qū)分為一般概念上的電液比例控制和電液伺服控制。除了模擬式電液比例元件外，早在60年代人們就開始注意數(shù)字式或脈沖式比例元件的開發(fā)。這類元件的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)介質(zhì)污染不敏感，工作可靠，重復(fù)精度高，成批產(chǎn)品的性能一致性好。其主要缺點(diǎn)是由于按載頻原理實(shí)現(xiàn)控制，故控制信號(hào)頻寬比模擬器件低。數(shù)字式電液比例元件的電）機(jī)械轉(zhuǎn)換器主要是步進(jìn)馬達(dá)和按脈沖形式工作的動(dòng)鐵式或動(dòng)圈式力馬達(dá)。數(shù)字式

20、電液比例系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種電液數(shù)/模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)或載頻調(diào)制系統(tǒng)。其控制分辨精度取決于每一脈沖的當(dāng)量步長或調(diào)制精度。從整體看，電液比例控制技術(shù)的開發(fā)與普及，使工程系統(tǒng)的控制技術(shù)進(jìn)入了現(xiàn)代控制工程的新行列，不同程度地確立了機(jī)電體化的技術(shù)優(yōu)勢。而構(gòu)成電液比例技相狗液壓元件，卻是在傳統(tǒng)開關(guān)型和伺服型元件基礎(chǔ)上的進(jìn)步發(fā)展。它們所依據(jù)的基礎(chǔ)理論是一脈相承的，基本結(jié)構(gòu)也是相同或相近的。另外，電液比例控制器件的基本控制物理量，與開關(guān)型和伺服型器件一樣，.都是壓力P和流量Q。如果撇開采用電液比例技術(shù)帶來的能綜合發(fā)揮微電子技術(shù)!計(jì)算機(jī)技術(shù)和液壓技術(shù)優(yōu)勢，但從器件控制輸入信號(hào)角度來看，電液比例控制僅是諸多控制信號(hào)方式，如

21、手動(dòng)、液動(dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)、電液等當(dāng)中的一種，特殊性存在于共性之中?？刂破骷l(fā)展到80年代的一個(gè)重要特征，就是應(yīng)用于多種控制輸入方式，使器件能滿足不同場合，不同技術(shù)層次的需要。比例技術(shù)的發(fā)展大概可以分為三個(gè)階段：從1967年瑞士Beringer公司生產(chǎn)KL比例復(fù)合閥起，到70年代初日本油研公司申請(qǐng)了壓力和流量兩項(xiàng)比例閥專利為止，標(biāo)志著比例技術(shù)的誕生時(shí)期。這一階段的比例閥,僅僅將比例型的電）機(jī)械轉(zhuǎn)換器（如比例電磁鐵）用于工業(yè)液壓閥，以代替開關(guān)電磁鐵或調(diào)節(jié)手柄。閥的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則兒乎沒有變化，般不含受控參數(shù)的反饋閉環(huán)。其工作頻率僅在b5Hz之間，穩(wěn)第二次世界大戰(zhàn)后期，由于噴氣式飛機(jī)的提速，對(duì)飛機(jī)液壓控

22、制系統(tǒng)的快速性，動(dòng)態(tài)精度和功率，重量比都提出了更高的要求。1940年底，在飛機(jī)上首先出現(xiàn)了電液伺服系統(tǒng)。經(jīng)過20余年的發(fā)展，到了60年代，各種結(jié)構(gòu)的電液伺服閥相繼問世，電液伺服技術(shù)日臻成熟。60年代后期，各類民用工程對(duì)電液控制技術(shù)的需求，顯得更加迫切與廣泛。但是，由于傳統(tǒng)的電液伺服閥對(duì)流體介質(zhì)的清潔度要求苛刻，制造成本和維護(hù)費(fèi)用昂貴，系統(tǒng)能耗也比較大，難以為各工業(yè)用戶所接受。而傳統(tǒng)的電液開關(guān)控制（斷通控制）又不能滿足高質(zhì)量控制系統(tǒng)的要求。電液比例控制技術(shù)的提出，就是要開發(fā)一種可靠、廉價(jià)、控制精度和響應(yīng)特性均能滿足工程教術(shù)實(shí)際需要的電液控制技術(shù)。自70年代初以來，電液比例技術(shù)得以迅速發(fā)展，與此同

23、時(shí)，也出現(xiàn)了工業(yè)伺服控制技術(shù)。隨著現(xiàn)代微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，為實(shí)現(xiàn)各類工藝過程的最佳控制提供了技術(shù)基礎(chǔ)。因此，工程控制理論的應(yīng)用己逐步從航天航空和軍事工程領(lǐng)域，普及到廣泛的民用工程部門。電液比例技術(shù)作為連接現(xiàn)代微電子技術(shù)和大功率工程控制設(shè)備之間的橋梁，己經(jīng)成為現(xiàn)代控制工程的基本技術(shù)形式之一。態(tài)滯環(huán)在47%之間，多用于開環(huán)控制。1975年到1980年間，可以認(rèn)為比例技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了第二階段。采用各種內(nèi)反饋原理的比例元件大量問世，耐高壓比例電磁鐵和比例放大器在技術(shù)上日趨成熟。比例元件的工作頻率已達(dá)到515Hz,穩(wěn)態(tài)滯環(huán)亦減小到3%左右。其應(yīng)用領(lǐng)域日漸擴(kuò)大，不僅用于開環(huán)控制

24、，也應(yīng)用于閉環(huán)控制。80年代，比例技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入第三個(gè)階段。比例元件的設(shè)計(jì)原理進(jìn)步完善，采用了壓力、流量、位移內(nèi)反饋和動(dòng)壓反饋及電校正等手段，使閥的穩(wěn)態(tài)精度動(dòng)態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)性都有了進(jìn)一步的提高。除了因制造成本所限，比例閥在中位仍保留死區(qū)外，它的穩(wěn)態(tài)和動(dòng)態(tài)特性均已和工業(yè)伺服閥無異。另一項(xiàng)重大進(jìn)展是，比例技術(shù)開始和插裝閥相結(jié)合，開發(fā)出各種不同功能和規(guī)格的二通、三通型比例插裝閥，形成了80年代電液比例插裝技術(shù)。同時(shí)，由于傳感器和電子器件的小型化，還出現(xiàn)了電液體化的比例元件，電液比例技術(shù)逐步形成了80年代的集成化趨勢。第三個(gè)值得指出的進(jìn)展是電液比例容積元件，各類比例控制泵和執(zhí)行元件相繼出現(xiàn)，為大功率工程

25、控制系統(tǒng)的節(jié)能提供了技術(shù)基礎(chǔ)。我國施工升降機(jī)發(fā)展中存在的不足目前，雖然國產(chǎn)施工升降機(jī)已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但是仍然存在著許多不足之處。首先沒有應(yīng)用不同公稱尺寸的材料作為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)來分段架設(shè)。根據(jù)現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論可以全面地掌握施工升降機(jī)在每個(gè)架設(shè)高度任何截面上的應(yīng)力狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)分析，無論架設(shè)高度是多高的施工升降機(jī)其底部的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)都是承受應(yīng)力最大的部分，而隨著施工升降機(jī)架設(shè)高度的增加其應(yīng)力狀態(tài)更加惡劣。而當(dāng)架設(shè)高度-定時(shí)，施工升降機(jī)上部標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的應(yīng)力狀態(tài)要比下部的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)理想的多，通過對(duì)施工升降機(jī)結(jié)構(gòu)的有限元模型計(jì)算和模態(tài)分析也同樣可以驗(yàn)證這一結(jié)論。因此，將施工升降機(jī)架設(shè)高度分段，選取不同界面形式的材料

26、作為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，可以大大減少施工升降機(jī)的鋼材消耗量、減輕自重、降低生產(chǎn)成本。其次，產(chǎn)品形式較為單一沒有根據(jù)建筑工程與架設(shè)高度的需要而采用不同結(jié)構(gòu)的施工升降機(jī)。三角截面的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，由于少了一根主弦桿，在成本、鋼材消耗量、安裝的便利等方面有著很大優(yōu)勢，對(duì)于架設(shè)高度為100米以下的建筑，使用該這種施工升降機(jī)有著巨大的價(jià)格優(yōu)勢?？梢?，根據(jù)各種不同的建筑需要，采用不同截形狀的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，能夠真正提高性價(jià)比。根據(jù)建筑工程與架設(shè)高度的需求，可采用大額定提升重量的施工升降機(jī)，目前國內(nèi)絕大多數(shù)的廠家生產(chǎn)的施工升降機(jī)的最大額定起重量是2噸每籠，從提高工作效率的角度考慮，可以選擇單籠的最大額定起重量為3噸或以上的機(jī)型。大額定

27、起重量的需求已經(jīng)收到了施工升降機(jī)廠家的重視，瑞典ALIMAK公司生產(chǎn)的SCAND0650施工升降機(jī)的額定起重量已經(jīng)達(dá)到了3.2噸。再次，升降機(jī)沒有廣泛地采用變頻器來改善施工升降機(jī)的速度特性。變頻器在改善速度特性方面是起著極其重耍的作用。過去，變頻器由于技術(shù)還不成熟，而且價(jià)格較高，大多數(shù)施工升降機(jī)廠家是不會(huì)考慮安裝變頻器作為主要改變速度特性的裝置。這些年來變頻器已廣泛使用在各種改變速度特性的場合，而且技術(shù)成熟了，體積減小了，價(jià)格降低了，這些都為施工升降機(jī)在改變提升速度的同時(shí)改善起、制動(dòng)特性帶來了可能。正因?yàn)槭褂米冾l器，對(duì)施工升降機(jī)可以實(shí)現(xiàn)理想的自動(dòng)平層功能，而且大大提高了施工升降機(jī)的檔次以及整機(jī)

28、的安全性和舒適性，產(chǎn)品性能、可靠性和壽命也進(jìn)一步提高。最后，吊籠自重過大，影響了額定起升載重量。施工升降機(jī)作為垂直運(yùn)送人員和物料的提升機(jī)械，其吊籠是完成提升任務(wù)的具體執(zhí)行裝置。目前吊籠多事兩根主立柱焊接的鋼結(jié)構(gòu)，周圍有鋼絲保護(hù)網(wǎng)，吊籠前后分別安裝著單、雙開吊龍門，頂部有活動(dòng)板門，配備的專用梯可作為緊急出口，也可以在頂部進(jìn)行架設(shè)、維修和保養(yǎng)等工作。目前吊籠的最主要缺陷是自重過大帶來的不良影響，特別是應(yīng)在高層或超高層建筑物上時(shí)影響尤其顯著。我國施工升降機(jī)今后的發(fā)展方向施工升降機(jī)是以各類鋼材為主結(jié)構(gòu)的組件，因此它的利潤空間是很小的。對(duì)于施工升降機(jī)，其利潤是隨其架設(shè)高度的增加而增加。如果在整個(gè)架設(shè)高度

29、上都是用同樣規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和主弦桿，經(jīng)濟(jì)投入勢必較大，同時(shí)從整個(gè)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)來說，它也是不理想的。而如果能夠根據(jù)載荷、危險(xiǎn)截面位置、架設(shè)高度將結(jié)構(gòu)分成幾段為其分別選取不同公稱尺寸的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和主弦桿，則可大大地降低施工升降機(jī)的生產(chǎn)成本。將整個(gè)假設(shè)高度簡單的分成二段或三段，按受力狀態(tài)為各段的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和主弦桿選擇合理的公稱尺寸，則可達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。改進(jìn)施工升降機(jī)的速度特性是改善其產(chǎn)品綜合性能的一個(gè)主要方面，它可以提高施工效率。隨著高層和超高層的建筑量的不斷增加，改進(jìn)施工升降機(jī)的速度特性顯得尤為重要。而速度特性的改進(jìn)，絕不能以影響其產(chǎn)品性能為代價(jià)，提升速度增加的同時(shí)，還要具備良好的運(yùn)行性能、安全性和可靠性。因

30、此，變頻器在現(xiàn)代施工升降機(jī)上應(yīng)用得越來越廣泛。提高額定起重量對(duì)國產(chǎn)施工升降機(jī)來說，是在今后發(fā)展中需要解決的主要問題之-O施工升降機(jī)經(jīng)過了多年的發(fā)展，仍然基本上沿用原來的機(jī)型模式，真正意義上的突破還不多見，目前對(duì)大額定起重量施工升降機(jī)的需求已初現(xiàn)端倪，提高額定載重量將是今后施工升降機(jī)的發(fā)展方向。我國液壓施工升降機(jī)的發(fā)展我國自行設(shè)計(jì)制造的第一臺(tái)液壓施工升降機(jī)是上海寶達(dá)工程機(jī)械有限公司與建設(shè)部長沙建設(shè)機(jī)械研究院聯(lián)合研制的SCD200/200Y型液壓施工升降機(jī)，它于1996年5月問世，樣機(jī)經(jīng)國家建筑與城建機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢測中心進(jìn)行了全面的性能測試、結(jié)構(gòu)應(yīng)力測水和可靠性試驗(yàn)，確認(rèn)該機(jī)在使用性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和

31、安全可靠性等方面均符合計(jì)劃任務(wù)書的要求和油管國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。SCD200/200丫型液壓施工升降機(jī)經(jīng)過工業(yè)考核顯示出設(shè)計(jì)先進(jìn)、性能優(yōu)越、安全可靠，耐用性和可維修性強(qiáng)。尤其該機(jī)調(diào)速性能優(yōu)良、起制動(dòng)平穩(wěn)?？己似趦?nèi)未發(fā)現(xiàn)任何影響安全使用的情況，易損件的磨損周期均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，整機(jī)工作效率高、檢修維護(hù)十分方便。與鄰近工地使用的ALMAK進(jìn)口液壓升降機(jī)相比，SCD200/200Y的運(yùn)行平穩(wěn)性更好、噪音更低、齒條更耐磨，在當(dāng)時(shí)該機(jī)達(dá)到了世界上同種產(chǎn)品的先進(jìn)水平。本課題的主要研究內(nèi)容本課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：.總體設(shè)計(jì)綜合各方面因素及用戶需求，完成液壓施工升降機(jī)總體方案的設(shè)計(jì)以及起升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。.機(jī)械系統(tǒng)的

32、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在總體設(shè)計(jì)方案的技術(shù)上，完成吊籠和導(dǎo)軌架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。.液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，完成液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，具體有液壓執(zhí)行元件液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計(jì)算、馬達(dá)排量和流量的計(jì)算與馬達(dá)選型；制定液壓系統(tǒng)基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖；液壓元件液壓泵、液壓閥、管道以及油箱容量的計(jì)算與選擇；液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算。.PLC的設(shè)計(jì)在總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，完成PLC對(duì)液壓升降機(jī)的控制。包括控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，及電路圖，電氣元件的選型，控制電路硬件設(shè)計(jì)，PLC程序設(shè)計(jì)。2.液壓施工升降機(jī)的總體設(shè)計(jì)概述施工升降機(jī)主要應(yīng)用于高層和超高層建筑的施工中，隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，施工升降機(jī)在建筑施工中發(fā)揮著非常重

33、要的作用，主要承擔(dān)著垂直運(yùn)輸施工人員及貨物的工作。施工升降機(jī)使用用途廣泛且有著比較復(fù)雜的機(jī)、電整合結(jié)構(gòu)，又由于建筑環(huán)境的不同而具有零碎、分散的特點(diǎn)，因此較難全面掌握，國內(nèi)外的分類方法不同，一般以上降級(jí)驅(qū)動(dòng)方式、使用用途、升降速度、牽引電動(dòng)機(jī)供電電源、傳動(dòng)機(jī)械位置、控制方式等進(jìn)行分類。國內(nèi)施工升降機(jī)的分類方法中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB10052對(duì)施工升降機(jī)的分類方法是按其傳動(dòng)形式分為三大類型：.齒輪齒條式。此類型升降機(jī)的電動(dòng)機(jī)在兼具齒條的導(dǎo)軌上轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，帶動(dòng)吊籠作上下運(yùn)行。.鋼絲繩式。由曳引電動(dòng)機(jī)通過蝸桿、蝸輪、曳引繩輪、驅(qū)動(dòng)曳引鋼絲兩端的吊籠和對(duì)重裝置做上下運(yùn)行。具有結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)制造，性

34、價(jià)比高的特點(diǎn)，在建筑行業(yè)中得到廣泛地應(yīng)用。同時(shí)，鋼絲繩具有強(qiáng)度高、彈性大、韌性好、耐磨并能承受沖擊載荷等特點(diǎn)，它破斷前有斷絲現(xiàn)象的預(yù)兆，容易檢查、便于預(yù)防事故。.混合式。一般采用雙吊籠，一個(gè)吊籠采用齒輪齒條驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)吊籠采用鋼絲繩驅(qū)動(dòng)。圖2. 1齒輪齒條施工升降機(jī)圖2. 1齒輪齒條施工升降機(jī)1-天輪2-天輪架3-鋼絲繩4-附墻架5-齒條 6導(dǎo)軌架7-吊籠8-司機(jī)室9-對(duì)重10-底籠 11-混凝上基礎(chǔ)圖2.2鋼絲繩式施工升降機(jī)1-底籠2-導(dǎo)軌架3-吊籠4外套架5-工作 平臺(tái)本課題設(shè)計(jì)的施工升降機(jī)為液壓驅(qū)動(dòng)的雙籠鋼絲繩提升式施工升降機(jī)，用于載貨。施工升降機(jī)系統(tǒng)組成包括機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全裝置

35、。機(jī)械系統(tǒng)主要由吊籠、導(dǎo)軌架、液壓傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)組成。控制系統(tǒng)用來控制升降機(jī)運(yùn)行、啟停、調(diào)速等。安全裝置用來保證升降機(jī)的運(yùn)行安全，避免事故的發(fā)生。2.2總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用鋼絲繩式施工升降機(jī)，即電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵液壓馬達(dá)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鋼絲繩提升或降落吊籠。曳引機(jī)中不設(shè)置減速齒輪，因?yàn)橐簤厚R達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩足夠大；同時(shí)，導(dǎo)軌架中不設(shè)置對(duì)重，設(shè)置對(duì)重雖然可以節(jié)約20%、30%的電力，但是設(shè)置對(duì)重安裝拆卸麻煩對(duì)技術(shù)人員要求較高，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，整機(jī)售價(jià)高于不帶對(duì)重的升降機(jī)，故本設(shè)計(jì)不采用對(duì)重。在同樣的提升能力、剛性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性的前提下，升降機(jī)需要做到用料更合理、提升功率盡量可以降低。施工升降機(jī)主要由導(dǎo)軌架、驅(qū)

36、動(dòng)裝置、吊籠、安全裝置、電氣系統(tǒng)、地面圍欄等部件組成。影響料耗、功耗的，主要是驅(qū)動(dòng)、吊籠、導(dǎo)軌架的組合形式。按導(dǎo)軌架與吊籠的不同組合提出以下方案：單導(dǎo)軌架單吊籠式，雙柱龍門架式，單導(dǎo)軌架雙吊籠式。分別如圖2.3所示。(a)(b)(c)圖2.3升降機(jī)方案不同的方案對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗、輸出軸的徑向受力有很大差異。導(dǎo)軌架的頂部彎矩、頂部軸向壓力、頂架滑輪的用量、鋼絲繩的張力和用量、風(fēng)載也大小不因此導(dǎo)軌架受力也不同。由分析可知，受到的影響力較大的是頂部軸向壓力，頂部彎矩和風(fēng)載。在提升能力相同時(shí)，（c）方案更適合于本設(shè)計(jì)的鋼絲繩式施工升降機(jī)。2.2.1技術(shù)指標(biāo)本課題設(shè)計(jì)的液壓施工升降機(jī)技術(shù)指標(biāo)如下表2

37、.1所示。表2技術(shù)指標(biāo)參數(shù)名稱單位指標(biāo)額定載重量Kg800額定起升速度m/min040最大架設(shè)高度m48標(biāo)準(zhǔn)節(jié)尺寸m1X1X1.6防墜安全器型號(hào)一SAJ40-1.952.2.2導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)形式施工升降機(jī)的導(dǎo)軌架是該機(jī)的承載系統(tǒng)，一般由型鋼和無縫鋼組合焊接形成格構(gòu)式桁架結(jié)構(gòu)，界面形式分為矩形和三角面。導(dǎo)軌架由頂架、底架和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成。頂架上布置有導(dǎo)向滑輪，底架上有的也布置有導(dǎo)向滑輪，并與基礎(chǔ)連接。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)多采用沖壓工藝，依靠胎膜進(jìn)行焊接，具有互換性。按照導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)施工升降機(jī)可分為單柱和雙柱兩種，本課題所研制的施工升降機(jī)采用單柱雙吊籠，每個(gè)吊籠各有自己的驅(qū)動(dòng)裝置，并可以獨(dú)立的上、下移動(dòng)，可以提高運(yùn)貨

38、的能力，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過雙柱式施工升降機(jī)。圖2.4標(biāo)準(zhǔn)節(jié)2.2.3吊籠的結(jié)構(gòu)形式吊籠是施工升降機(jī)中用以載人和載物的部件。一般要求為封閉式結(jié)構(gòu)，吊籠頂部及門之外的側(cè)面有維護(hù)。吊籠的框架結(jié)構(gòu)一般為型鋼組焊接而成。進(jìn)料和出料兩側(cè)設(shè)有翻板門，其他側(cè)面由鋼絲網(wǎng)圍成。吊籠的般形式如下圖2.4所示。圖2.5吊籠2.2.4傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置是驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，在施工升降機(jī)上出現(xiàn)了原動(dòng)機(jī)液壓傳動(dòng)方式的傳動(dòng)裝置。本課題即采用這種傳動(dòng)形式。傳動(dòng)裝置的布置方式在吊籠上的布置分為內(nèi)布置式、側(cè)布置式、頂布置式，和頂布置內(nèi)布置混合式四種。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)布置式。2.5安全保護(hù)裝置本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的為貨用升降機(jī)，對(duì)其可靠

39、性雖沒有人貨兩用式高，但依然需要進(jìn)行安全保護(hù)，除了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上提高安全系數(shù)來保障機(jī)械安全運(yùn)行外，還要設(shè)置多種安全保護(hù)裝置，包括機(jī)械安全保護(hù)裝置和電氣安全保護(hù)裝置。機(jī)械安全保護(hù)裝置有防墜安全器、限速器、及斷繩保護(hù)、制動(dòng)器、緩沖器、籠門連鎖等。.防墜安全器當(dāng)驅(qū)動(dòng)吊籠的鋼絲繩松弛或斷裂時(shí)，防墜安全器的制動(dòng)楔塊在彈簧的作用下向上托起，與導(dǎo)軌架摩擦而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，將吊籠停止在導(dǎo)軌架上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)吊籠的鋼絲繩張緊并向上拉時(shí)，制動(dòng)楔塊對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生的壓力消除，回到原位。制動(dòng)楔塊與滑道間要定期加潤滑油防止生銹，保證動(dòng)作的靈活性。防墜安全器是施工升降機(jī)最為重要的安全保護(hù)裝置，其性能好壞決定著吊籠發(fā)生墜落事故時(shí)施工人員及貨物

40、的安全，所以對(duì)其性能有比較高的要求。.限速器及斷繩保護(hù)吊籠應(yīng)設(shè)有斷繩保護(hù)和限速器，以便在懸掛或支撐裝置工作時(shí)失去作用以及吊籠失控或超速的情況下，安全裝置能發(fā)揮作用，將吊籠制停。一旦升降機(jī)出現(xiàn)非正常加速運(yùn)行，使吊籠運(yùn)行的瞬時(shí)速度達(dá)到限速器調(diào)定的動(dòng)作速度時(shí)，即產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作，將吊籠剎在導(dǎo)軌架上或使吊籠緩慢下降。.制動(dòng)器在吊籠上裝有手動(dòng)制動(dòng)裝置，當(dāng)扳動(dòng)制動(dòng)手柄時(shí)，制動(dòng)楔塊與導(dǎo)軌架的無縫鋼管之間產(chǎn)生摩擦力，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。.緩沖器它是設(shè)在圍欄內(nèi)。在吊籠和對(duì)重底部對(duì)應(yīng)的位置上，當(dāng)下限位開關(guān)失靈。吊籠下行撞底時(shí)起緩沖作用。電氣安全保護(hù)裝置包括上、下限位開關(guān)、極限開關(guān)、防松繩開關(guān)、斷繩開關(guān)，和吊籠門連鎖裝置。.上、

41、下限位開關(guān)施工升降機(jī)均設(shè)置了上、下限位開關(guān)，其作用是當(dāng)?shù)趸\運(yùn)行超出限位開關(guān)位置時(shí)，限位裝置將切斷總電源而使施工升降機(jī)停止工作。限位開關(guān)為自動(dòng)復(fù)位型，安裝在導(dǎo)軌架和吊籠上。.極限開關(guān)吊籠運(yùn)行超過限位開關(guān)并達(dá)到越程最終點(diǎn)時(shí)，使吊籠停止運(yùn)行的一種緊急開關(guān)。極限開關(guān)是非自動(dòng)復(fù)位型。動(dòng)作時(shí)，切斷總電源開關(guān)；動(dòng)作后，只能手動(dòng)復(fù)位才能使吊籠重新啟動(dòng)，安裝在導(dǎo)軌架或吊籠上。.防松繩開關(guān)和斷繩開關(guān)升降機(jī)在鋼絲繩組的一端設(shè)置張力均衡裝置，并裝有由相對(duì)伸長量控制的非自行復(fù)位型的松繩開關(guān)，如果其中一條鋼絲繩出現(xiàn)的相對(duì)伸長量超過允許值或斷繩時(shí)，該開關(guān)將切斷控制電路，吊籠停車。升降機(jī)的對(duì)重鋼絲繩設(shè)置斷繩開關(guān)。當(dāng)斷繩時(shí)，該

42、開關(guān)切斷控制電路，制動(dòng)器抱閘。.吊籠門連鎖裝置吊籠門有電氣或機(jī)械聯(lián)鎖裝置，只有當(dāng)?shù)趸\門完全關(guān)閉后，吊籠才能啟動(dòng)?；A(chǔ)防護(hù)圍欄門（底籠）上設(shè)有聯(lián)鎖開關(guān)，只有當(dāng)?shù)趸\位于底部所規(guī)定的位置時(shí)，基礎(chǔ)圍欄門才能開啟。3.液壓施工升降機(jī)的總體設(shè)計(jì)本課題所設(shè)計(jì)的施工升降機(jī)為不經(jīng)常繁忙使用，故確定其工作級(jí)別為A6級(jí)。結(jié)構(gòu)是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分，是各種機(jī)構(gòu)的承載部件，它對(duì)保證機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用，施工升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括吊籠和導(dǎo)軌架兩部分，它們都是由型鋼焊接而成的格構(gòu)式部件，具有重量輕、承載能力大的優(yōu)點(diǎn)。本章確定了吊籠的尺寸和材料，導(dǎo)軌架由基礎(chǔ)到架設(shè)到最高處的主弦桿的直徑，保證其自

43、重最輕，安全可靠。吊籠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算吊籠作為提升物品的承重部件，是施工升降機(jī)工作過程中運(yùn)送貨物的載體，其上還作用有多種安全導(dǎo)向裝置，在工作過程中承受很大的載荷，所以對(duì)其承載能力必須嚴(yán)格要求，必須保證具有一定的強(qiáng)度。同時(shí)還應(yīng)盡量減少其重量，以便最大限度的提高提升有效載荷的能力。吊籠為整體框架結(jié)構(gòu)。吊籠結(jié)構(gòu)受力計(jì)算a = = 156.7MPa n吊籠底部主要受力構(gòu)件選擇Q235普通碳素鋼。根據(jù)GB26557-2011選擇安全系數(shù)為1.50許用應(yīng)力：a = = 156.7MPa n式中n安全系數(shù)；au極限應(yīng)力(MPa)o最大彎矩:Fq最大彎矩:Fq L 800 x 10 x 1.6Mmax=r-=

44、：=UUN-H1(3.2)式中與一額定載重量(N)L一吊籠寬度(m)要求抗彎截面系數(shù)Wz2生牛=5.1cm34n選擇受力構(gòu)件為5號(hào)槽鋼，其抗彎截面系數(shù)為10.4cm3符合彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度條件。其余構(gòu)件采用L40*40*4角鋼。吊籠總重量計(jì)算吊籠自重：md=m1+m2=118.6kg(3.3)式中md一吊籠自重(kg)；m14根鋼槽質(zhì)量(kg)；m2-17根角鋼質(zhì)量(kg)。吊籠的總質(zhì)量：m=md+me(3.4)式中7nti為吊籠自重；me為其他部件質(zhì)量(吊籠門，鋼絲網(wǎng)，安全防墜器)W150kg。故吊籠總質(zhì)量為：m=md+me=118.64-150Kqmax=1.68L/S(4.12)式中陰加以一

45、同時(shí)動(dòng)作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值，由以上可知最大流量為液壓馬達(dá)的流量1.4L/sK一泄露系數(shù)，一般取K=L113,這里取為1.2選用63MCY14-1B型斜盤式軸向柱塞泵4.3.5電動(dòng)機(jī)的選取降機(jī)在在整個(gè)過程中，系統(tǒng)的壓力和流量都在變化，所需功率變化較大，為滿足整個(gè)工作循環(huán)的需求，按較大功率段來確定電動(dòng)機(jī)功率。從整個(gè)工況中可以知道升降機(jī)在加速上升階段系統(tǒng)的壓力和流量均需求較大，此時(shí),泵的供油壓力為Pp=20.5MPa,取泵的總效率詬=0.8,因此，按此工況求出系統(tǒng)的功率為：P=也.=43.05AW（4.13）Up考慮到啟動(dòng)時(shí)間較短，而電動(dòng)機(jī)一般允許短時(shí)間超載25%,這樣電動(dòng)機(jī)功率還能降

46、低一些100P=43.05x=34.44kW（4.14）125選取丫200M-4三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率37Kw4.3.6液壓閥的選取選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量，本系統(tǒng)的工作壓力在20.5Mpa左右，所以液壓閥都選用高壓閥。系統(tǒng)所選各閥見表4.2。表4.2液壓閥的選擇序號(hào)名稱最大流量（L/min）選用規(guī)格1溢流閥100YF-B20H2單向閥100DF-B20H3電磁換向閥10034DY-B20H-T4平衡閥560FD16FB5節(jié)流閥100LF-B20H6單向閥40DF-B10H7單向閥40DF-B10H安全輔助液壓閥：1.安全溢流閥安全溢流閥是液壓系統(tǒng)中所必需的過載保護(hù)元件，

47、系統(tǒng)中安全溢流閥并聯(lián)安裝在液壓泵出油口上，以限制液壓泵出油口的最大工作壓力。液壓泵出油口壓力因故障而急劇升高時(shí)（例如控制閥未正常開啟），閥卸荷至油箱。2.防吸空單向閥與安全溢流閥類似，在液壓泵出口安裝防吸空單向閥。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn),而控制閥未能正常開啟時(shí)，液壓泵可以從該控制閥側(cè)的防吸空單向閥處吸取液壓油，從而保護(hù)液壓泵不會(huì)吸空而損壞。4.3.7管道尺寸的計(jì)算管道內(nèi)徑:(4.15)式中q一流經(jīng)油管的流量孫一在允許的壓力損失下允許的液流速度(對(duì)壓油管道%=5m/s對(duì)回油管道%=l.Sm/s對(duì)吸油管道%=lm/s系統(tǒng)所選管道見表4.3表4.3系統(tǒng)所選管道管路名稱通過流量(m3/s)允許流速(m

48、/s)管路內(nèi)徑(m)實(shí)際取值(m)管道壁厚(mm)泵吸油管0.00168V=10.0460.0506.5泵排油管0.00168v=50.0210.0254.5馬達(dá)進(jìn)油管0.0014v=50.0190.0253.5馬達(dá)回油管0.0014v=1.50.0340.0405.54.3.8油箱的容量確定油箱有效容積的確定一般根據(jù)泵的額定流量qp進(jìn)行，本設(shè)計(jì)時(shí)高壓系統(tǒng)，故V=7qp=0.7056ni3(4.16)這里根據(jù)工作條件比較惡劣，故采用閉式油箱，又考慮到有關(guān)部件要裝于油箱之上,為安裝檢修方便，設(shè)計(jì)油箱尺寸為:800 x1000 x1100。選擇液壓油：考慮工作環(huán)境溫度的影響，選用32號(hào)抗磨液壓油。

49、4.4液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算4.1液壓管路系統(tǒng)壓力損失的計(jì)算.沿程壓力損失本系統(tǒng)較為簡單，可按照最大工作流量Qmax=1.4L/S及最小管徑d=25mm來判斷流動(dòng)類型。系統(tǒng)選用選用32號(hào)液壓油，其運(yùn)動(dòng)粘度=32rnm2/s。油在管道中的平均流速為：v=2.85m/s(4.17)-d4雷諾數(shù)：udRe=2226.56252320(4.18)V式中v一平均流速(m/s)；v運(yùn)動(dòng)粘度(mm2/s)。故油在管路中呈層流狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為：7cl入=丁=0.034(4.19)Re則沿程壓力損失為：際=/絲=19.52xl(PPa(4.20)式中，一管道長度(m)；p液體密度(kg/m3)o.局部壓力損失局

50、部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失Api，以及通過控制閥的局部壓力損失其中Api相對(duì)來說小得多，故主要計(jì)算通過控制閥的局部壓力AP2損失。局部壓力損失的計(jì)算見下表4.4。表4.4局部壓力損失計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算式結(jié)果單向閥ApfiQiPA=AP”(1)%0.18MPa電磁換向閥Apeq2=APsz(：)%20.27MPa平衡閥APG取P&=APS3()%30.09MPa總局部損失Pf=APa+即八+APfi0.51MPa注：式中qi、生、93通過各閥閥的實(shí)際流量（L/S）；%、q$3一各閥的額定流量（l/s）；Psi、ApS2APS3各閥在額定流量下的壓力損失（MPa）o4.4

51、.2系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗(yàn)算液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓泵和執(zhí)行元件存在著容積損失和機(jī)械損失，管路和各種閥類元件通過液流時(shí)要產(chǎn)生壓力損失和泄漏。所有的這樣損失所消耗的能量均轉(zhuǎn)變成熱能，使油溫升高。連續(xù)工作一段時(shí)間后，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量與散發(fā)到空氣中的熱量相等即達(dá)到平衡狀態(tài)，此后溫度不再升高。不同的主機(jī)，因工作條件與工況的不同，最高允許油溫是不同的，系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗(yàn)算，就是計(jì)算系統(tǒng)的實(shí)際油溫，如果實(shí)際油溫小于最高允許溫度，則系統(tǒng)滿足要求。系統(tǒng)中散發(fā)熱量的元件主要是油箱。系統(tǒng)單位時(shí)間的發(fā)熱量：=pi-P2=16.27kW（4.21）式中Pi液壓泵的輸入功率（kW）：P2一系統(tǒng)的輸出功率（kW）系統(tǒng)溫升：T=-=25

52、.1（4.22）CtA式中。為油箱散熱系數(shù)小卬/6？.），這里取Cy=110 x10-3；A為油箱散熱面積,油箱尺寸為箱0 x1000 x1100,故面積A（nf）近似為：A=0.065*=5.9巾2（4.23）故：T=T2+AT=55.180（4.24）7為最高允許油溫B為環(huán)境溫度（），這里取72=30所以油箱散熱達(dá)到要求。5液壓系統(tǒng)圖圖4.2液壓系統(tǒng)圖1-過濾器2-電液比例變量泵3-單向閥4-溢流閥5-三位四通電磁換向閥6-平衡閥7-液壓馬達(dá)8-制動(dòng)液壓缸9-曳引輪10-單向節(jié)流閥6液壓系統(tǒng)工作原理當(dāng)?shù)趸\未工作時(shí)，液壓油經(jīng)過過濾器，變量泵，單向閥，電磁換向閥油口P連T,油液回到油箱，平衡閥

53、關(guān)閉吊籠不會(huì)自行下滑。當(dāng)PLC控制器收到指令，吊籠開始上升，此時(shí)換向閥P接A,B接T,油液帶動(dòng)液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)?shù)趸\下行時(shí)，電磁閥油口P接B,A接T,帶動(dòng)液壓馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)。完成吊籠的上下運(yùn)行。PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)電氣控制系統(tǒng)在液壓升降平臺(tái)中的應(yīng)用在電氣控制系統(tǒng)上，首先介紹PLC。PLC指的是可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController,簡稱PLC)。PLC的發(fā)明是可以用來取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置。自六十年代以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。另外，隨著用戶對(duì)PLC的要求越來越高，PLC的功能也在不斷完善，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)

54、控制等功能，到目前為止，PLC的通信功能已經(jīng)很強(qiáng)大。其次，在電機(jī)控制領(lǐng)域的最大變革就是變頻器的誕生。變頻器的主要作用是實(shí)現(xiàn)平滑控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。變頻器使得原來比較復(fù)雜的調(diào)速控制系統(tǒng)變得簡單化，降低了維修率，縮小了體積。最后，觸摸屏技術(shù)。觸摸屏技術(shù)是一種新型的人機(jī)交互輸入方式，與傳統(tǒng)的面板控制系統(tǒng)相比，觸摸屏技術(shù)有很大的優(yōu)點(diǎn)就是可以實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行中的各種信息。配合識(shí)別軟件,觸摸屏還可以實(shí)現(xiàn)手寫輸入。目前觸摸屏已經(jīng)由單點(diǎn)觸屏發(fā)展到實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)觸屏了。本次液壓升降平臺(tái)采用的就是這三種種主要的技術(shù)。(1)工業(yè)化程度高，觸摸屏控制，功能齊全、工作效率高、運(yùn)行定位準(zhǔn)確。(2)變頻控制，運(yùn)行穩(wěn)定，放置由于過載引起的

55、電機(jī)損壞。(3)提升機(jī)的電機(jī)電流監(jiān)控，跑偏檢測，急?？刂?，電機(jī)剎車等功能，使得電氣控制系統(tǒng)的安全性和可靠性大大提升。圖5.1西門子PLC圖片首先在典型的控制器（傳統(tǒng)的模擬電路控制、PLC電路控制、單片機(jī)電路控制和計(jì)算機(jī)控制）中選用PLC控制系統(tǒng)。因?yàn)镻LC變成比較簡單，采用類似繼電器控制系統(tǒng)圖的梯形圖語言，易學(xué)易懂，而且，PLC有較強(qiáng)的可靠性和抗震、防潮、耐熱等能力。本設(shè)計(jì)以西門子PLC（S7-200）為控制核心，結(jié)合模擬量輸入輸出、電磁閥、液壓制動(dòng)器、電液比例變量泵及上位工控機(jī)等，設(shè)計(jì)液壓升降平臺(tái)控制系統(tǒng)。其中人機(jī)界面替代傳統(tǒng)控制按鈕面板，節(jié)省了面板空間，并能詳細(xì)的監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如上

56、圖所示。系統(tǒng)運(yùn)行說明：上位機(jī)（人機(jī)界面）與PLC通訊，并對(duì)S7-200進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測和運(yùn)行控制；人機(jī)界面里的按鈕可以控制啟動(dòng)提升機(jī)；PLC可以通過模擬量輸出4-20mA的電流給電液比例變量泵，控制液壓升降平臺(tái)的速度；同時(shí)PLC能夠通過接近開關(guān)檢測平臺(tái)運(yùn)行過程的位置信號(hào)。圖5.2西門子PLC5.3.1PLC簡介PLC（ProgrammableLogicController,可編程邏輯控制器），它采用一類可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一

57、般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成三個(gè)階段稱為一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行過程中,可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)上述的三個(gè)階段。德國西門子自動(dòng)化生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也很廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子集團(tuán)的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-400、S7-300、S7-200、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、人機(jī)界面、工業(yè)軟件等。其中西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，并且具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，所以功能更強(qiáng)，可靠性更高。S7系列的PLC產(chǎn)品主要可分為微型PLC（如200系列），小規(guī)模性能要求的PLC（300系列）和中、高性能要求的PLC（400系

58、列）等。S7-200是一種小型的可編程序控制器，可以適用于各行各業(yè)，在各種場合中實(shí)現(xiàn)檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的相當(dāng)強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。所以S7-200系列具有極高的性價(jià)比。0四開大0四開大肘干諄時(shí)網(wǎng)電蹩成EMCPU本體內(nèi)*依調(diào)可用千，新翻1人值 w e改改值圖 5.3 S7-200S7-200系列的PLC非常經(jīng)濟(jì)適用，性價(jià)比很多，已經(jīng)廣泛的替代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，升級(jí)到自動(dòng)控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中充分發(fā)揮重要的作用。S7-200系列PLC的應(yīng)用領(lǐng)域也相當(dāng)?shù)膹V泛，覆蓋了大部分工業(yè)領(lǐng)域，如：各種機(jī)械、機(jī)床、環(huán)境保護(hù)、民用設(shè)施、電力設(shè)

59、施設(shè)備等等。本系統(tǒng)選用CPU224XP,可連接最多七個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168個(gè)數(shù)字量輸入輸出點(diǎn)或38個(gè)模擬量輸入輸出點(diǎn)。2個(gè)lOOKHz的高速脈沖輸出端口，RS485通訊口，與PPI協(xié)議，MPI通信協(xié)議和自由方式通訊能力。該機(jī)還加入了各種功能，如內(nèi)置的模擬I/0,數(shù)字控制功能，PID自整定功能，數(shù)據(jù)記錄和配方功能。具有模擬I/0和強(qiáng)大的控制能力。主要用于控制系統(tǒng)的更高要求，更多的輸入/輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的速度和更強(qiáng)大的綜合特殊功能。一些復(fù)雜的，可以完全適應(yīng)中小型控制系統(tǒng)。圖5.4應(yīng)用擴(kuò)展塊5.4軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用的PLC型號(hào)為CPU226DC/DC/DC繼電器24入16出。

60、CPU226本體有兩個(gè)通訊口、2路模擬量輸入、1路模擬量輸出。根據(jù)系統(tǒng)功能，對(duì)PLC的I/O點(diǎn)進(jìn)行定義，如下表：aSymbolAddressComment1l_001_ESI0.0急停按鈕2l_002_Reset10.1復(fù)位按鈕3L003_RunI0.2運(yùn)行按鈕4al_002_StartPosI0.3起點(diǎn)信號(hào)5al_003_EndPosI0.4終.點(diǎn)信號(hào)6l_004_DecPoSI0.5減速點(diǎn)信號(hào)7890_001_Pow0nQO.O控制電源上電100_002_AlarmQ0.1報(bào)警輸出110_003_ValvellpQ0.2上行電磁閥120_004_ValveDownQ0.3下行電磁閥130_