T型电梯导轨调扭机的研制.docx
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T型电梯导轨调扭机的研制.docx
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T型电梯导轨调扭机的研制
毕业设计(论文)任务书
一、课题来源、意义与主要内容(注明自拟、科研、科技服务类别及任务提出单位):
该课题来源于张家港市海港机械厂。
T型电梯导轨调扭机适用于电梯T型导轨的调扭,属横向科研课题。
主要实现为T75-3/B、T78、T89、T90/B、T114/B、T127-1/BJ、T127-2/B型号,定尺长度为5m和4m两种规格的电梯T型导轨的调扭工作。
二、目的要求和主要技术指标:
1、本设备要求实现机械、液控、电控的机电一体化自动控制。
2、技术参数:
扭转力矩:
4510N.m,扭转角度范围:
-60~+60°(120º),扭转速度:
八点八度每秒,扭动速比:
I=1:
1003
3.T型电梯导轨调扭机在保证使用要求的前提下,应力求结构简单,操作方便。
4.零件设计时应考虑零件的结构工艺性。
三、进度计划:
4.21~4.29熟悉毕业设计(论文)的任务要求,搜集相关资料。
4.30~5.10T型电梯导轨调扭机机械部分的设计(主要完成上料结构、升降结构、传动部分、扭头部分的机械设计);
5.10~5.30完成上料结构、升降结构的绘制
6.01~6.10完成T型电梯导轨调扭机总装配图和传动部分、扭头部分的零件图的绘制;
6.10~6.16完成毕业设计说明书;
6.17~6.22教师审阅毕业设计(论文),学生准备毕业答辩;
6.23~6.25毕业答辩。
四、主要文献、资料和参考书:
1、非标准设备设计手册(1~3),国防工业出版社,1980.8
2、机械零件设计手册,机械工业出版社,1998.9
3、机械设计手册,机械工业出版社,1995.10
4、《机械零件设计手册》冶金工业出版
五、其它要求:
1、图纸为计算机绘图,图面质量应符合有关标准及规范,图纸总量不少于三张0号图纸。
2、毕业论文的内容包括:
封面、任务书、中英文摘要及关键词、目录、前言、正文、结论、参考文献、符号说明、致谢和附录;
3、正文:
不少于1万字;
4、毕业论文的内容应按有关毕业论文的要求撰写,打印后装订成册。
六、审批意见:
教研室主任系主任
2003年月日2003年月日
七、课题变动情况:
负责人
2003年月日
八、注意事项:
1、本任务一式三份。
一、二、三、四、五、各项一般应在毕业作业开始前二周由指导教师认真填写,经教研室主任审查报系主任批准后,一份留系备查,一份由指导教师保存,一份下达给学生。
2、学生应在导师指导下,根据本任务书的具体要求具体制订实施计划,并积极完成任务。
3、课题内容如有变动,需经所属系或接受单位负责人同意
摘要
T型电梯导轨调扭机是根据生产的实际需要而产生的,它具有一定的柔性,提高生产率和质量,降低生产成本,解决T型电梯导轨的调扭问题。
随着电梯行业的发展,该设备的需求量将日益增长。
该导轨调扭机由机械、液控、电控三大部分组成,适用于T型电梯导轨的调扭。
尾部可移动用来调节相应的导轨长度,由头部扭动达到矫正的目的。
设备操作的所有过程只需启动按钮,由电控引导液控,由油缸带动机械设施来完成。
一般矫正一根导轨不超过一分钟。
在操作过程中如有意外,只要按急停,设备就不会造成任何损坏。
最后对本毕业设计进行了总结,结合另外一位同学的设计得出了整个设备的装配图。
关键词:
T型电梯导轨调扭机液控电控矫正
Abstract
ThemachineusedforadjustingandtwistingthetypeTguideoftheelevatorisproducedonthebasisofactualneedofproduction.Ithascertainflexibility.Itcanincreasetheefficiencyandqualityofproductions.ItalsocandecreasethecostofproductsandsolvesproblemsofadjustingandrotatingtheTypeTguideoftheelevator.Withthegrowingofeconomic,demandsofthismachinewillincreasedaybyday.
ThismachineusedforadjustingandrotatingtheTypeTguideoftheelevatorismadeupofmachinery,hydraulicandelectricalthreeparts.Itscaudalpartcanmovetofixthelengthoftheguide,itsheadpartcanrotatetocorrecttheguide.Duringoperatingtheequipmenttheworkerjustonlypressesthebuttons.Thecontrollingofelectrcalguidesthecontrollingofhydraulic,thenhydrauliccylindersdrivethemachanicalfacilitiestoperformthework.Ifthereisanaccidentinthecourseofoperating,pressButtonStopPromptlyatonce,theequipmentwouldnotbedamaged.
Thegraduatedesignhasbeensummarizedatlast.Theassemblydrawingofthemachinehasbeenmadeaccordingtotheabove-mentionedandthedesignoftheotherstudent.
Keywords:
theTypeTguideoftheelevatorthemachineusedforadjustingandrotatinghydraulicelectricalcorrect
目录
前言………………………………………………………………………(6)
第1章绪论…………………………………………………………………(8)
第2章T型电梯导轨调扭机传动部分设计………………………………(12)
第3章T型电梯导轨调扭机上料机构的设计……………………………(17)
第4章T型电梯导轨调扭机升降机构的设计……………………………(21)
第5章T型电梯导轨调扭机装配图………………………………………(22)
第6章T型电梯导轨调扭机液压传动部分的设计………………………(23)
第7章T型电梯导轨调扭机电气控制部分的设计………………………(32)
第8章使用说明书…………………………………………………………(35)
第9章设计总结……………………………………………………………(41)
致谢……………………………………………………………………(42)
参考文献……………………………………………………………………(43)
符号说明………………………………………………………………………(44)
前言
本毕业设计课题为T型电梯导轨调扭机的研制,是以非标设计为主,结合机械、液压和电气知识进行设计。
论文具体内容包括绪论、T型电梯导轨调扭机传动部分设计、T型电梯导轨调扭机扭头部分设计、T型电梯导轨调扭机上料机构的设计、T型电梯导轨调扭机升降机构的设计、T型电梯导轨调扭机液压传动部分的设计、T型电梯导轨调扭机电气控制部分的设计、使用说明书、设计总结、参考文献、符号说明、致谢和附录等方面。
本毕业设计由林晖老师指导,T型电梯导轨调扭机液压部分设计和T型电梯导轨调扭机电气部分设计由另外一个同学完成,感谢张家港市海港机械厂提供的部分技术资料。
由于水平有限,论文中难免存在不少缺点和错误,欢迎各位老师批评指正。
第1章绪论
§1-1电梯的发展
很久之前,人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。
公元前1100年前后,我国古人发明了辘轳,它采用卷筒的回转运动完成升降动作,因而增加了提升物品的高度。
公元前236年,希腊数学家Archimedes设计制作了由绞车和滑轮组构成的起重装置。
这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。
19世纪初,在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。
1845年,威廉•汤姆逊研制出1台液压驱动的升降机,其液压驱动的介质是水。
尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进,然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现,直到1852年世界第1台安全升降机诞生。
电梯是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。
有了电梯,摩天大楼才得以崛起,现代城市才得以长高。
据估计,截至2002年,全球在用电梯约635万台,其中垂直电梯约610万台,自动扶梯和自动人行道约25万台。
电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。
人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。
中国电梯行业如今有了很大的变化,在国务院《特种设备安全监察条例》发布后,国家重视了电梯行业的发展、电梯技术发展与电梯安全。
随后,国家有关部门出台了一系列政策法规,规范电梯行业制造、安装及售后服务。
未来电梯发展的方向:
1.电梯群控系统将更加智能化
电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源,如基于专家系统的群控、基于模糊逻辑的群控、基于计算机图像监控的群控、基于神经网络控制的群控、基于遗传基因法则的群控等。
这些群控系统能适应电梯交通的不确定性、控制目标的多样化、非线性表现等动态特性。
随着智能建筑的发展,电梯的智能群控系统能与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。
2.超高速电梯速度越来越高
21世纪将会发展多用途、全功能的塔式建筑,超高速电梯继续成为研究方向。
曳引式超高速电梯的研究继续在采用超大容量电动机、高性能的微处理器、减振技术、新式滚轮导靴和安全钳、永磁同步电动机、轿厢气压缓解和噪声抑制系统等方面推进。
采用直线电机驱动的电梯也有较大研究空间。
未来超高速电梯舒适感会有明显提高。
3.蓝牙技术在电梯上广泛应用
蓝牙(Bluetooth)技术是一种全球开放的、短距无线通讯技术规范,它可通过短距离无线通讯,把电梯各种电子设备连接起来,无需纵横交错的电缆线,可实现无线组网。
这种技术将减少电梯的安装周期和费用,提高电梯的可靠性和控制精度,更好地解决电气设备的兼容性,有利于把电梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。
4.绿色电梯将普及
要求电梯节能、减少油污染、电磁兼容性强、噪声低、长寿命、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等。
甚至有人设想在大楼顶部的机房利用太阳能作为电梯补充能源。
5.电梯产业将网络化、信息化
电梯控制系统将与网络技术相结合,用网络把各地的电梯监管起来进行维保;通过电梯网站进行网上交易,包括电梯配置、招投标等,也可以在网上申请电梯定期检验。
6.乘电梯去太空
坐电梯进入太空,这一设想是前苏联科学家在1895年提出来的,后来一些科学家相继提出了各种解决方案。
2000年,美国国家宇航局(NASA)描述了建造太空电梯的概念,这需要极细的碳纤维制成的缆绳并能延伸到地球赤道上方3.5万km。
为使这条缆绳突破地心引力的影响,太空中的另一端必须与一个质量巨大的天体相连。
这一天体向外太空旋转的力量与地心引力抗衡,将使缆绳紧绷,允许电磁轿厢在缆绳中心的隧道穿行。
普通人登上太空这个梦未来将实现。
据统计,我国在用电梯34.6多万台,每年还以约5万~6万台的速度增长。
电梯服务中国已有100多年历史,而我国在用电梯数量的快速增长却发生在改革开放以后,目前我国电梯技术水平已与世界同步。
100多年来,中国电梯行业的发展经历了以下几个阶段:
①对进口电梯的销售、安装、维保阶段(1900~1949年),这一阶段我国电梯拥有量仅约1100多台;②独立自主,艰苦研制、生产阶段(1950~1979年),这一阶段我国共生产、安装电梯约1万台;③建立三资企业,行业快速发展阶段(自1980年至今),这一阶段我国共生产、安装电梯约40万台。
目前,我国已成为世界最大的新装电梯市场和最大的电梯生产国。
因此,对电梯导轨的生产需求和技术要求也越来越高。
电梯T型导轨调扭机就是适应这种需要而开发研制的产物。
§1-2T型电梯导轨调扭机的概述
上图为PLC控制的导轨调扭机,使用红外线检测,固定角度调扭(40度),通过生产实践的检验,成本高(1700万元),效率低。
故为克服以上缺点,新研制的导轨调扭机由机械、液控、电控三大部分组成,适用于电梯T型导轨的调扭。
它由尾部移动调节适合导轨长短,由头部扭动,达到矫正目的。
扭动多少,由操作工根据每批导轨的材质及不平度多少来控制,有刻度指针给操作者明确指示。
设备操作的所有过程只需启动按钮,由电控引导液控,由油缸带动机械设施来完成。
一般矫正一根导轨不超过一分钟。
在操作过程中如有意外,只要按急停,设备就不会造成任何损坏。
本设备为T75-3/B、T78、T89、T90/B、T114/B、T127-1/BJ、T127-2/B型号,定尺长度为5m和4m两种规格的电梯T型导轨的调扭。
本调扭机设计的液控系统简单实用,成本低(10万元),操作方便,不同功能系统的油缸与电气控制系统间互锁,并有总的急停开关进行有效控制。
扭头扭转至任何角度,只要按复位,即扭头自动停在0位。
第二章T型电梯导轨调扭机传动部分设计
一、电动机和减速机的选择
1电动机的选择
由公式T=9550
式中:
T--扭转力矩,单位为
;p--轴传递的功率,单位为Kw
P--电动机功率,单位为Kw;N--电动机输出轴转速,单位为
n--减速机输出轴的转速,单位为
得:
根据扭转速度八点八度每秒算的
n=1.5
p=
=
=0.71Kw
根据速比1:
1003查《机械零件设计手册》采用摆线针轮减速机可知是二级传动
P=
=1.1Kw
N=n
=1500
经查《机械设计手册5》得,取YEJ系列电磁铁制动三相异步电动机,效率高,耗电少,性能好,噪声低,振动小,体积小,重量轻,运行可靠,维修方便,为全封闭、自扇冷、笼型转子具有附加圆盘型直流电磁铁制动的三相异步电动机,是Y系列电动机加上直流电磁铁制动器组合而成的产品,可使配套主机快速停机和准确定位,电动机约加长20%。
2减速机的选择
根据资料提供的传动比,可知传动比较大,查《机械设计手册》得,选取摆线针轮减速机。
(1)行星传动
传动时,轮系中有一个或一个以上的齿轮轴线饶位置固定的几何轴线回转,只有一个自由度的轮系称为行星轮系。
有两个自由度的轮系称为差动轮系。
行星轮系与差动轮系称为行星传动。
根据基本构件的组成,行星传动分为:
2K-H、3K和K-H-V三种,
(a)(b)(c)
上图属于2K-H传动
基本构件的代号:
K------中心轮;H------转臂;V------输出轴。
行星传动还可以按齿轮啮合方式划分为NGW型、NW型、NN型、WW型、NGWN型、N型和ZUWGW型等。
代表类型的字母含义为:
N---内啮合、W---外啮合、G---公用的行星轮、ZU---锥齿轮。
行星传动与定轴轮系相比,具有体积小、重量轻、传动比范围大、效率高(需型式选用得当)和工作平稳等优点,同时差动轮系还可以用于速度的合成与分解或用于变速传动,所以行星传动的应用日益广泛。
但缺点是结构复杂、制造精度要求较高、制造安装较困难。
(2)摆线针轮行星传动
摆线针轮行星传动属K-H-V行星传动,摆线针轮行星传动的行星齿轮的齿廓曲线是采用变幅外摆线的内侧等距曲线(其中用短幅外摆线的等距曲线较普遍);中心轮齿廓与上述曲线共轭的是圆
(a)摆线针轮行星减速器的结构
1)行星架H由输入轴和双偏心套组成,偏心套上的两个偏心方向互成
。
2)行星轮c其齿形通常为短幅外摆线的内侧等距曲线。
按运动要求,一个行星轮就可传动,但为使输入轴达到静平衡和提高承载能力,对于一齿差针摆传动,常采用两个完全相同的奇数齿的行星轮(二齿差针摆传动不受此限),装在双偏心套上,两轮位置正好相差180
。
行星轮和偏心套之间装有用以减少磨擦的滚子轴承(称为转臂轴承),为节省径向空间,滚动轴承通常采用不要外座圈的滚子轴承,而以摆线轮的内孔表面直接作为滚道。
3)中心轮又称针轮,针齿壳上装有一组针齿销,通常针齿销上还有针齿套。
4)输出机构这种减速机常采用销轴式输出机构。
(3)摆线针轮行星传动的特点
1)传动比范围大。
单级传动为6----119,两级传动比为121----7569,三级传动比可达658503。
2)体积小、重量轻。
用它代替两级普通圆柱齿轮减速器,体积可减小
----
;重量约减轻
----
3)效率高。
一般单级效率为0.9----0.95。
4)运动平稳,噪声低。
5)工作可靠,寿命长。
由于有上述优点,这种减速器在很多情况下已代替两级、三级普通圆柱齿轮减速器及圆柱蜗杆减速器。
在冶金、矿山、石油、化工、船舶、轻工、食品、纺织、印染、起重运输以及军工等很多部盟得到日益广泛的应用。
但是这种传动制造精度要求很高,需要专门的加工设备。
摆线针轮行星传动的薄弱环节三转臂轴承,因转臂轴承在受力大,转速也较高的工矿下馆子(其内、外圈的相对转速等于输入轴与输出轴二者转速绝对值之和),所以在新系列中为保证转臂轴承的寿命,往往必须采用加强型的滚子轴承。
摆线针轮行星传动多用于高速轴转速n
1500----1800
,传递功率P
132Kw的场合。
(4)摆线针轮减速器
(a)适用范围
BW、BL、BWY、BLY四个系列摆线针轮减速器包括单级与双级减速器。
其中分卧式和立式;双轴型和异步电机直连型,适用条件如下:
输入轴输入功率:
单级N=0.6---75Kw
双级N=0.052----13.41Kw
传动比:
单级i=11----87共9种
双级i=121----7569共18种
高速轴的转速不大于1500
双轴型和直联型均可用于正、反两向运转
(b)型式及代号
BW系列为双轴型卧式安装,BL系列为双轴型立式安装,BWY系列为异步电动机直联型、卧式安装,BLY系列为异步电动机直联型、立式安装。
因为我们是异步电动机直联型卧式安装所以采用BWY系列。
根据速比及输入轴转速查《机械零件设计手册》,取3922型号的摆线针轮减速器。
二、轴的设计和计算
(1)轴的材料
应用于轴的材料很多,主要根据轴的使用条件,对轴的强度、刚度和其他机械性能等的要求,采用热处理方式,同时考虑制造加工工艺,并力求经济合理,通过设计计算来选择轴的材料。
轴的材料一般是经过扎制或锻造经切削加工的碳素钢或合金钢。
对于直径较小的轴,可用圆钢制造;有条件的可直接用冷拨钢材;对于重要的,大直径或阶梯直径变化较大的轴,采用锻呸。
为节约金属和提高工艺性,直径大的轴还可以制成空心的,并且带有焊接的或锻造的凸缘。
轴常用的材料是优质碳素结构钢,如35、45和50,其中以45钢最为常用。
不太重要及受载荷较小的轴可用Q235、Q275等普通碳素结构钢;对于受力较大,周的尺寸受限制,以及某些有特殊要求的轴可用合金结构钢。
当采用合金钢时,应优先使用符合我国资源情况的硅锰钢等。
在一般工作温度下,合金结构钢的弹性模量与碳素结构钢相似,所以只为了提高轴的刚度而选用合金结构钢是不合适的。
同样的材料,在热处理工艺不同时,所得到的静强度、硬度和疲劳极限也不同,所以在选择材料时,还应确定其热处理方法。
根据所给的条件选经过渗碳处理的45钢,渗碳能提高表面硬度、耐磨性、疲劳强度、能承受重载荷。
(2)轴的结构设计
轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸,为轴设计的重要步骤。
它与轴上安装的零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式,载荷的性质、方向、大小及分布情况,轴承的类型与尺寸,轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输,对轴的变形等因素有关。
一般轴结构设计原则:
A、节约材料,减轻重量,尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状;
B、易于轴上零件的精确定位、稳固、装配、拆卸和调整;
C、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施;
D、便于加工制造和保证精度;
(3)轴的强度计算
按扭转强度条件计算
根据公式
=
式中:
------扭转切应力,单位为MPa;
T------轴所受的扭距,单位为N
mm;
W
------轴的抗扭截面系数,单位为mm
;
n------轴的转速,单位为
p------轴传递的功率,单位为Kw;
d------计算截面处轴的直径,单位为mm;
------许用扭转切应力,单位为MPa
得
=
22.1MPa
所以符合条件
所以轴的直径取100mm
查《机械设计手册》得,轴的长度为165mm,键的宽度为28mm,高度为16mm,长取105mm。
第三章T型电梯导轨调扭机上料机构的设计
§3-1确定上料机构方案
工件的推动采用平移方法,移动必须平稳,准确。
方案一:
工件放在搁台上,需人工移至活络钩可以钩到的位置,开启按钮,由油缸拉动摆杆,钩子带动工件,沿淬火原钢平面滑移至指定位置,速度由调速阀调节,可快可慢。
往复次数,频率均不受限制。
升降机构工作前,开启按钮,让钩子退至适当位置。
方案二:
采用减速机作为原动力,用带传动带动拨头所在的推杆使工件移动。
与方案一相比,方案二成本增加,而且由于电机正反转频繁,电器易坏。
所以采用方案一由油缸拉动摆杆,从而推动工件上料。
§3-2上料机构传动系统的设计
连杆机构是一种应用十分广泛的机构,上料结构中采用连杆机构,由于其有利于润滑,磨损较小,运动副元素的几何形状较简单,便于加工制造。
所以采用平面连杆机构的原理。
分析上料机构的运动行程和运动方向,确定其为偏置曲柄滑块机构。
见图4.1。
该机构自由度F=3n-(2
)=3×3-(2×4+0)=1(参考文献[4]P21)
滑块在水平方向做往复运动。
液压系统中上料油缸作用推动曲柄1,从而使滑块C在水平方向移动。
机构零件图如下:
1.曲柄机构
2.连杆机构
3.滑块机构
§3-3螺栓强度的校核
固定拨头的螺栓是不预紧联接承受横向载荷
校核螺栓的剪切强度
(参考文献[5],P57)
校核被联接件孔壁或螺栓光杆的挤压
(参考文献[5],P57)
其中R=F=fN,由参考文献[10]查得钢-钢动摩擦系数为0.15
∴R=F=fN=0.15×75×9.8=112.5Kn
计算得d≥14.68mm
∴选用M16的螺栓。
§3-4上料机构装配图
工件放在搁台上,需人工移至活络钩可以钩到的位置,开启按钮,由油缸推动摆杆钩到工件,开启按钮,由油缸拉动摆杆,钩子带动工件,沿淬火原钢平面滑移至指定位置,速度由调速阀调节,可快可
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