皮带式升降机驱动说明书.docx

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皮带式升降机驱动说明书

摘要

升降机在工业生产中是一种重要的运输设备，在涂装车间以及其他行业都有广泛的应用，它是工业生产中实现连续化、自动化、现代化必不可少的设备。

涂装车间升降机的作用是把不同高度的车身输送至指定高度，以满足整个涂装输送设备的连续运行和车身持续性生产。

此次进行了涂装车间的皮带升降机传动部分设计。

皮带升降机传动装置由框架、轴、驱动滚筒、联轴器等其他标准件组成。

升降机上升下降一般由皮带传动，升降皮带一端与配重相连，另一端与升降机相连，皮带安装于升降机驱动滚筒上，利用皮带与滚筒间的摩擦力带动升降机运行。

关键词：

升降机；涂装车间；皮带；驱动滚筒

Abstract

Theliftisanimportanttransportequipmentinindustrialproduction，arewidelyusedinpaintshopandotherindustries，itiscontinuous，automatic，indispensabletothemodernizationoftheequipmenttorealizeindustrialproduction.Elevatorpaintingworkshopistheroleofthedifferentheightofthevehiclebodyconveyingtoaspecifiedheight，tomeetthecontinuousoperationandbodywholecoatingandconveyingequipmentofcontinuousproduction.Thebeltelevatordrivingpartdesignofpaintingworkshop.Beltelevatordrivingdevicecomprisesaframe，ashaft，adrivingroller，shaftcouplingandotherstandardparts.Lifttheriseandfallofgeneralbybelt，liftingbeltendisconnectedwiththecounterweight，andtheotherendoftheelevatorisconnected，thebeltisinstalledontheelevatordriveroller，withthefrictionbetweenthebeltandtherollerdrivestheelevatoroperation.

Keywords:

Elevator;paintingworkshop;beltdriveroller;

第一章绪论

1.1课题背景及研究意义

制造业是国家国民经济发展的支柱，制造业的发展对一个国家的经济、社会、文化诸多方面的发展具有深刻的影响。

传统制造技术不断吸收计算机、信息、网络通信、自动化、新材料、新能源和现代管理科学技术的最新成果，将其应用于产品的研究与开发、设计、生产、管理和开拓等方面，从而形成了现代化的先进制造技术。

人类社会正步入信息时代，信息和知识日益成为最重要的战略资源和决定生产力、竞争力和经济成就的关键因素，知识创新和技术创新进一步推动制造技术向纵深发展，集成化、智能化、敏捷化、全球化、虚拟化、标准化、绿色化成为先进制造技术发展的趋势。

汽车制造业作为国家的支柱产业之一近年来发展迅速，随着国外汽车业不断以合作、合资等方式的涌入以及中国加入WTO后关税壁垒的逐步打破，汽车产业的竞争日趋激烈，参与竞争的国内外厂家越来越多，对产品、质量的要求也越来越高，对生产装备的技术水平和稳定性提出了更高的要求。

涂装技术作为汽车生产的四大工艺之一，近年来也得到了飞速发展。

随着汽车市场竞争的日趋激烈以及环保呼声的日渐高涨，汽车涂装在保证高装饰性、高防腐蚀性能的同时，对于环境保护的效果、涂装材料和涂装生产成本以及设备投资也越来越重视。

目前涂装线全面应用国际领先的多功能穿梭机运输处理方式和多功能自动喷涂机器人，可实现柔性生产工艺，同时适应水性中涂和水性面涂。

在现阶段，大批量的汽车涂装生产要求高度的自动化，涂装设备及装备已经成为涂装最关键的要素，因为它直接或间接影响涂装线的开动率、工艺参数的稳定性、涂装生产质量的一致性和一次合格率、涂装材料利用率等，涂装线在汽车工厂建设中所占的投资总是最高的。

所以，汽车涂装线关键配套件、车身自动喷涂及喷涂机器人、喷涂工具及检测仪器等的国产化，涂装线专用的各种运输设备和各种自动控制执行元器件等的可靠性和寿命提升，一直是我国汽车工业对涂装装备的迫切需求。

随着国家对节能环保政策的不断完善，高效的涂装线节能环保技术装备也将是汽车工业不可缺少的。

论文研究对象为车身涂装车间皮带升降机，是一类复杂的机械装备，是汽车制造的重要生产设备之一。

随着工业自动化控制技术的发展，尤其是网络通信技术对制造业信息化的推动作用，国内外用户对生产线的自动化与信息化技术提出了新的要求。

在充分考虑产品成本、性能指标、技术先进性以及系统开发性、可扩展行、易维护性等因素情况下，设计了基于现场总线的车身涂装生产车间皮带升降机，自动化的车身涂装生产线增强了产品的国际市场竞争力，并取得了巨大的经济效益，论文研究成果为我国工业尽点绵薄之力。

1.2升降机国内研究现状

改革开放三十年以来，我国城市建设发展突飞猛进，有利的带动了我国升降机产业的发展，升降机做为人们出行的垂直交通工具已经随处可见。

①引进外资，合作办厂

1978年，党的十一届三中全会作出了实行改革开放的重大决策。

我们从独立研发、生产、安装升降机阶段发展到引进外资开办升降机厂，大批合资升降机企业拔地而起。

如：

1980年7月4日创建的中国迅达升降机有限公司，是由中国建筑机械总公司、瑞士迅达股份有限公司、香港怡和迅达（远东）股份有限公司3方合资组建，这是我国改革开放以来机械行业第一家合资企业。

该公司的建立在中国升降机行业相继掀起了引进外资的热潮；1984年12月1日，天津市升降机公司、中国国际信托投资公司与美国奥的斯升降机公司合资组建的天津奥的斯升降机有限公司正式开业。

引进外资，合作办厂不仅有利于我国本地升降机行业的进一步发展，对于推动我国城市发展建设也有重大深远的影响。

从自1979年至今升降机的产量有了飞速的增长：

不仅如此产品的结构也发生了明显的变化：

老的直流升降机已被淘汰，交流双速梯、acvv交流调速梯逐渐被VVVF交流变频变压调速升降机所取代，控制系统已在大量采用plc和微电脑控制技术，最高梯速已达到4m/s；行业出现了翻天覆地的变化：

升降机企业的生产条件、员工素质、管理水平有了极大的改善与提高。

为什么我们的科技能够提高的那么快，这不能不归功于党的十一届三中全会确定的以经济建设为中心的总方针。

没有大规模的经济建设，就没有今天的升降机市场，自然就没有今天的升降机行业。

其次，不能不归功于改革开放的政策。

改革开放后，党中央和国务院开放了上海、宁波、温州、福州、广州、等多个城市特区。

从1985年起，又相继在长江三角洲，珠江三角洲，闽东南地区和环渤海地区开辟经济开放区。

根据升降机行业的特殊性，这些地区也必将成为我国升降机行业发展集中地。

随着大批升降机企业的创建，我国升降机行业在技术、管理也不断规范。

1984年6月，中国建筑机械化协会建筑机械制造协会升降机分会成立大会在西安市召开，升降机分会为三级协会，也就是现在中国升降机协会的前身。

1986年1月1日，“中国建筑机械化协会建筑机械制造协会升降机分会”更名为“中国建筑机械化协会升降机协会”，升降机协会升级为二级协会，这是升降机行业发展史上的一个里程碑。

从此升降机行业第一次有了自己的行业组织。

1987年，国家标准GB7588-87《升降机制造与安装安全规范》发布。

该标准等同采用欧洲标准EN81-1《升降机制造与安装安全规范》（1985年12月修订版）。

该标准对保障升降机的制造与安装质量有十分重要的意义。

改革开放的第一个十年是我国升降机行业的萌芽期、升降机产业链形成的初级阶段。

②稳步发展，不断创新

改革开放后的第二个十年可以说是中国升降机行业稳步发展，不断创新的十年。

经过改革开放第一个十年，我国升降机行业在吸收国际升降机新技术的同时，相关的管理体制也在不断的完善。

改革开放政策实施以来，我国城市建设发展突飞猛进，更有利的带动了我国升降机产业的发展，1997年取得了升降机总产量与上年持平、总产值继续增长的好成绩，由此证明我国升降机行业更加成熟，适应市场变化和把握机遇的能力已大大提高。

1998年，苏州江南升降机有限公司民族品牌的升降机、自动扶梯和自动人行道已销售到马来西亚、泰国、菲律宾、印度尼西亚、新加坡、孟加拉国、阿联酋、埃及、叙利亚、土耳其、阿根廷、澳大利亚、德国、英国、荷兰、意大利、葡萄牙、希腊等近20个国家及台湾、澳门地区，我国升降机产量突破3.02万台。

③迅猛发展，日新月异

随着我国经济的快速发展、城市化建设的不断完善，升降机已不只存在于高档商务写字楼、大酒店、商城普及到高层住宅楼，同时也走进人们生活的多个角落，成为城市建筑中不可缺少的垂直交通工具。

我国有13亿人口，在用升降机的人均拥有量是世界平均数的1/3，是发达国家的1/10。

巨大的升降机市场吸引了全世界几乎所有升降机企业的关注。

2007年中国政府出台了一系列经济政策，加强宏观调控力度，使升降机市场逐步走向稳健和规范轨道。

中国大陆升降机市场在健康发展的同时稳步攀升，升降机产销量达到了21.6万台，比上年净增4.8万台，增幅为28%，这是在我国升降机产量持续走高的基础上又一次创造了历史新高，超过了全世界升降机产量的一半。

据统计，2007年我国安装验收升降机146999台，同比增长24%。

截止2007年底，全国在用升降机达917313台。

中国已经成为全球最大的升降机市场。

到2008年底，我国在用升降机量已超过100万台。

中国目前不但是全球最大的升降机生产基地和消费市场，也是拥有升降机最多的国家之一。

现在我国升降机生产力不断提高，质量也被国际市场所认可，不但能够满足国内市场需求，国际市场的供应能力也在加强。

1.3升降机国外研究现状及发展趋势

近20年世界工程升降机行业发生了很大变化。

RT（越野轮胎升降机）和AT（全地面升降机）产品的迅速发展，打破了原有产品与市场格局，在经济发展及市场激烈竞争冲击下，导致世界工程升降机市场进一步趋向一体化。

目前世界工程升降机年销售额已达75亿美元左右。

主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，主要集中在北美、日本（亚洲）和欧洲。

美国既是工程升降机的主要生产国，又是最大的世界市场之一。

但由于日本、德国升降机工业的迅速发展及RT和AT产品的兴起，美国厂商曾在20世纪60～70年代世界市场中占有的主导地位正逐步受到削弱，从而形成美国、日本和德国三足鼎立之势。

近几年美国经济回升，市场活跃，外国厂商纷纷参与竞争。

美国制造商的实力也有所增强，特雷克斯升降机公司的崛起即是例证。

特雷克斯升降机公司前身是美国科林升降机厂。

1995年以来，其通过一系列的兼并活动，已发展成为世界顶级公司之一。

日本从20世纪70年代起成为工程升降机生产大国，产品质量和数量提高很快，已出口到欧美市场，年总产量居世界第一。

自1992年以来，由于受日元升值、国内基建投资下降和亚洲金融危机影响，年产量呈下降趋势。

目前日本市场年需求量为3000台左右。

欧洲是潜力很大的市场，欧洲各工业国既是工程升降机的出口国，也是重要的进口国。

德国是最大的欧洲市场，其次为英国、法国、意大利等国。

在德国AT产品市场份额中，利勃海尔占53%，格鲁夫占16%，德马泰克占14%，多田野和特雷克斯各占10%和5%左右。

多数厂商在争夺上述市场的同时，还努力扩大产品系列。

格鲁夫公司的汽车升降机和RT产品具有竞争优势，购买克虏伯公司后，在AT产品方面也颇具实力，该公司还准备生产履带式升降机。

马尼突沃克公司已在履带式升降机行业居支配地位，但也希望在其他升降机产品领域取得相同影响力。

以往升降机厂商的某些合作，大多集中于营销协定或许可证贸易协定。

许可证贸易要比全面并购方式开展早，风险也小，在行业中已有先例。

但按许可证协定进行制造，往往在期满后因产权争议而告终。

特雷克斯与日本IHI公司有历史联系，至今特雷克斯还提供涂装AmericanCrane公司产品标志的IHI履带式升降机升降平台。

有人会将特雷克斯与IHI的合作看作许可证贸易行得通的例证。

但此类协定难以持久，其结果无非是特雷克斯要求加强对IHI公司的控制，或者谋求独立生产履带式升降机。

IHI目前尚未建立北美市场份额，仅起分承包商作用。

英国格鲁夫公司从1999年开始销售神钢履带式升降机和城市型升降机。

多田野和日立建机公司在1978年签订的相互提供产品、扩展双方产品系列的合作协议，收效不大。

在国内市场萎缩情况下，日立建机于1999年2月宣布，将再次考虑扩大流动式升降机生产与销售领域与多田野的合作。

而多田野公司则希望能拥有一家美国制造基地，但目前时机尚未成熟。

拥有多种类型产品可使收入多样化。

特雷克斯公司既经营采矿设备又经营起重搬运设备，起重搬运设备包括AT和RT产品、汽车升降机、履带式升降机、塔机等。

林克•贝尔特公司基于其生产挖掘机的经验，成为首先将技术应用于桁架臂式升降机的厂商之一。

但目前住友公司已将其在日本和美国的升降机与挖掘机企业（包括林克•贝尔特）分开，其依据是升降机和挖掘机属于不同行业。

利勃海尔既生产挖掘机，也生产流动式升降机和塔式升降机，还在爱尔兰生产集装箱搬运升降机，其旗下各企业均为单独实体。

1.4本文研究内容

现代化的汽车涂装车间已由平面布置向立体布置的方向发展。

汽车涂装输送设备中升降机的作用就是把工件、车身或滑撬由低处运送至高处，或者由高处运送至低处。

升降设备工作时都必须平稳、可靠、到位准确。

驱动装置带制动系统，无级调速，运行速度要满足工艺要求。

升降机配用的驱动滚床的出入口有自动联锁挡块，通常升降机电缆采用保护拖链形式。

升降机按运送的工位分，可分为二层升降机和三层升降机；按所处的工作环境温度又可分为常温升降机和高温升降机。

皮带升降机的传动装置一般放置在顶部，其传动装置均放在室体外的下部地面上，升降机采用变频调速，皮带升降机的速度当升降行程在6m以下时为24m/min，升降行程在6m以上时为36m/min。

升降机在正常运行时为高速，为使定位准确，接近定位点时则转换成低速运行。

在特殊场合，为满足工艺需要，升降机速度也可达48m/min。

升降机的主柱一般为双柱式，但有时也采用单柱式升降机、四柱式升降机。

设计参数：

速度24m/min；载重：

2000kg；滚筒直径295mm。

根据本课题的研究是适用于汽车涂装车间的升降运送。

根据实际需求拟采取如下：

动力选择：

电动机（带减速器）；

传动形式：

皮带传动；

主体机构：

框架式。

第二章皮带升降机动力机构设计

2.1皮带升降机概述

汽车涂装车间一般工位都用皮带升降机，结构如图2-1所示：

1-滚床连接架；2-导向轮组件；3-升降机主框架；4-升降驱动装置；5-维修吊杆；

6-梯子；7-升降定位机构；8-升降皮带；9-维修平台；10-护栏；11-配重；12-配重导向轮

图2-1皮带升降机结构简图

主要组成部分：

驱动带（或链）式滚床、导向轮组件、升降架、升降主框架、升降驱动装置、升降定位机构、升降皮带（或链条）、维修平台、电缆拖链、保护设施、开关支架、配重、升降机维修锁定装置等。

动作过程：

滑橇进入升降机滚床，停稳限位，升降机限位装置解锁，升降机顶置驱动电机启动，通过离合器与传动轴相联，传动轴带动皮带运动，皮带牵引着升降机运动，升降机动作起始慢，中间运行快，快到位时慢，最后停止。

为便于维修升降机，设有维修机械定位装置、检修平台、扶梯及吊装轨。

皮带升降机用于常温下将橇体和工件在不同标高之间传送。

升降机的升降托架包含一个滚床用于橇体的进出。

驱动机构位于升降机的顶部，由皮带滚筒、轴承座、减速电机和2根皮带组成，皮带连接升降架和配重。

如是皮带，要求皮带外包橡胶内衬钢丝绳。

配有断带报警、维修安全销及维修环链。

地面滑橇升降机和空中滑橇升降机仅升降架的结构不同。

2.2升降机重要部件特点

传动装置：

常温升降机上升下降一般由皮带传动，升降皮带一边与配重相连，另一边与升降机相连，皮带安装于升降机驱动辊轴上，利用皮带与辊轴间的摩擦力带动升降机运行。

升降驱动机构：

用以驱动升降车的运行。

其安置在升降机顶部平台上，由减速电机、联轴器、驱动辊轴、轴承座等部件组成。

升降机定位锁紧机构：

在升降车上下运行到达预定工作层面后其活动机构关闭，防止升降车滑动移位，起定位作用。

由固定定位块、定位滑轮、连杆机构、驱动电机等组成。

安全保护装置：

及时检测设备的异常状态，保证设备的运行及检修安全。

其包括安全销检测、断带检测、升降机进出口光电开关、升降机滚床机械挡块。

本文主要的研究对象即是皮带升降机的驱动装置，该装置由减速电机、联轴器、驱动辊轴、轴承座等部件组成。

2.3动力系统选择依据

驱动机构主要有液压驱动、气动驱动、电动驱动和机械驱动等形式。

液压驱动具有体积小、出力大、控制性能好、动作平稳等特点，它利用油缸、马达加上齿轮、齿条实现直线运动；利用摆动油缸、马达与减速器、油缸与齿条、齿轮或链条、链轮等实现回转运动。

液压驱动具有润滑性能好、寿命长的特点，结构紧凑，刚性好。

定位精度高，克实现任意位置开停。

有很多专业机械手能直接利用主机的液压系统。

但缺点是需要配备压力源，系统复杂成本较高。

气动驱动结构简单、造价低廉。

气源方便，所需的压缩气源一般工厂都有，并且无污染，一般采用的压力0.4-0.6MPa，最高可达1MPa。

缺点是出力小，体积大。

由于空气的可压缩性大，很难实现中间位置的停止，只能用于点位控制，而且润滑性较差，气压系统容易生锈。

机械式用于简单的场合。

电动由于减速和回转运动变往复运动机构，该机构适用于无污染，有电就可以工作，操作简单方便，在工作场合只需要接通电源即可工作，而工作场合在各个大楼区域，很容易找到电源。

综合以上叙述，将选用最后一种电动机作为本升降机的动力来源。

2.4动力计算

由于本设计升降速度v=24m/min。

所以输出转速为：

（2—1）

（r为滚筒的半径，数据将在后面介绍来源）

机构升降功率为：

（2—2）

2.5动力选型

由上面计算结果知道需要输出转速很低，根据机构需要选择摆线针轮减速器，其主要特点是传动比大，一级转速时传动比在11-87，两极转速时传动比范围在20

128。

由于在传动过程中为多齿齿合，所以对过载和冲击有较强的承受能力，传动平稳，可靠；由于采用了行星摆线传动结构，所以其结构紧凑、体积小、重量轻，在功率相同条件下，其质量是其它减速器的一半，由于摆线齿轮、针齿销、轴销和轴套都是由轴承钢制造，工作中又的有滚动摩擦，因此大大加强了个零件的机械性能并保证使用寿命，提高了传动效率。

由于升降转速需26r/min，输出功率需要大于8KW，表15-2-119选择二级直连型XWED8175B型，传动比58，输入转速1500r/min，输出转速26r/min，额定功率为10KW（考虑超载及摩擦等其他不可意料的因素，这个值尽量取大一些）。

其机构尺寸如图（JB/T298-1994）

图2-1二级直连型XWED8175B型电动机（带减速器的）

第三章皮带升降机驱动系统设计

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