机械毕业设计（论文）-垂直升降式立体停车库设计【全套图纸】 .doc

内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 1 引言引言 目前我国大中城市汽车保有量不断增长，北京市现有汽车 100 万辆，每年以 10 万 辆的速度递增，而专业停车场严重不足，停车设施也不善，大型建筑、商业区、住宅 区很少有配套停车场，而占用人行道、车行道、占用绿地乱停车以及汽车被盗等现象 十分严重，影响了城市交通运行和发展，影响了社会的安定。随着我国鼓励汽车工业 发展的“汽车工业产业政策”的颁布，如不加快停车场的开发和建设，上述现象必然 会进一步加剧，开发和建设立体车库还能有效地节省用地，缓解耕地紧张。从我国汽 车拥有量、土地面积、资金以及停车场的管理体制法规等方面看，在未来数年内立体 车库不太可能高速发展，但在大中城市则有可能较快发展，因这些城市的停车难、乱 停车、交通堵塞以及汽车被盗等问题，已是社会热点，据介绍，传统的平面停车场。 每车位需要 2530 平方米，停 50 辆车占地面积不少于 2 亩，而机械式立体停车库的占 地面积约为平面停车场的 1/21/125,不但节约土地，而且停车安全方便！ 另外，由于市场用地紧张，地价不断升高，老城区空地极少，因而建造立体车库 是必然趋势。建设部、公安部、交通部等有关政府部门及地方政论已认识到发展立体 车库的重大意义，我国“汽车工业产业政策”也要求有关部门应采取措施在停车库等 设施和制度方面予以支持和保障。因而立体车库在我国有着广阔的市场前景。 垂直升降式停车场不仅能够满足城市停车的基本的停车功能,同时能又与城市环境 合为一体. 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 2 第一章第一章 立体车库简介立体车库简介 1.1.1.1.立体车库结构特点立体车库结构特点 立体车库结构特点是占地面积小，空间利用率高。这是机械式立体车库的突出特 点。从占地面积来说，一座垂直循环式停车场可在不到 6omz 的地面上停车 30 辆左右， 而如果在地面上平面停车，轿车按 5050inm(长)x195omm(宽)占地面积计算，则停车 30 辆需占地近 300m2，还不算车辆进出通道。显然，立体车库比平面停车可节省 5/6 的用 地从空间利用率考虑，由于减少了行走空间和停车空间，机械式立体车库所占用的空 间仅为同规模自行式停车库的 1/2 一 1/3。使用方便，效率高。机械式立体车库采用电 脑控制,自动化程度高，操作简便，工作可靠，管理人员少，不需坡道，存取车辆无须 在车库内行驶，机械自动记忆调车，耗费时间少，效率高，存取车时间一般为 12 秒 35 秒。安全可靠。因为有可靠的安全闭锁及控制装置，汽车不会丢失和损伤，因不需 司机驾驶车辆 在车库内行驶，司机不会受到意外伤害。配置灵活。机械式立体车库具有多种形式， 可适应各种不同形式的建筑物。附加设备较少。机械式立体车库一般只在维修时才需 人员进入，所以不需大量照明、通风、换气、水暖、消防等设备。经济性好。机械式 立体车库占地面积少，空间利用率高，便于合理规划、优化设计综合性经济指标较高。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 3 1.21.2 立体车库的分类立体车库的分类 立体停车库主要型式按照机械装置的构造，机械式立体车库一般可分为以下几类: 垂直循环式; 多层循环式； 水平循环式； 升降机式(电梯式)； 升降导轨式； 车面往复式； 组合式； 也可分为以下几类： 平面移动类； 巷道堆垛类 ； 升降横移类； 垂直升降类； 汽车升降机类 ； 水平循环类； 简易升降类； 1.31.3 各立体车库的形式与特点各立体车库的形式与特点 （1 1） 升降横移式停车场升降横移式停车场 利用存车板的升降或（和）横向平移存取停放车辆。将平面停车场扩展到空间多 层存放，可因地势建造不同的停车位，可以设置于地面，也可选址地下室，根据场地 大小和空间高度自由设置层数和列数，无需大规模的地基作业，建造方便，布置灵活， 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 4 采用链条，链轮机构传动，安全可靠，故障率低，进出车速度快。 如图 1.1 多层升降式停车设备 （2 2） 垂直升降式停车场垂直升降式停车场 垂直升降停车设备也称为塔式停车库，是一种自动化程度较高的立体停车设备， 其运行原理是通过提升机构将车辆或载车板升降到指定层，然后用安装在提升机上的 装置将车辆或载车板送入或送出车位，从而达到立体存取车的目的。 垂直升降式车库的选型与配置： 1998 年行业标准已经在参考国外标准的基础上，结合我国的现情罗列了垂直 升降类立体停车库的不同形式，现就如下一些形式分别简述。 分 类形 式备 注 电 梯 式 单列式：又可分为纵向并列，横向并列，纵向并列； 重列式： 按停车位公布 状态分 圆 柱 型 辐射状分布，以升降台回转； 辐射状分布，以其中小车回转。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 5 升降机平面移动 型 即载车板作平面纵向移动操作与升降机连接完成存取车作业。 升降机平面回转 型 即载车板作平面回转与升降机连接完成存取车作业。 十 字 型 中间是提升机，可回转，停车架以十字形布置，可纵列亦可横列，升降并 回转与停车架连接完成存取作业。 下 部 出 入 式 车辆的出入口在停车库整个停车位的最下一层，所有停车室在出入通道上 方。 中 部 出 入 式 车辆的出入口在停车库整个停车位的中间某一层，出入通道在上下方各有 部分停车室。 按对地面的相 对位置分 上 部 出 入 式 车辆的出入口在停车库整个停车位的最上一层，所有停车室在出入通道下 方。 独 立 式 整个垂直升降式立体停车库自成一个独立的建筑物，用钢架结构构成停车 室、电梯井道以及外框架，外表面装有装饰板。 按与其他主体 建筑物相对关 系分内 置 式 整个高层立体停车库建造在大楼附侧或内部的钢筋混凝土井道内，也用钢 架结构构成停车室等。 独 立 式 每台停车库单独建造的形式，又根据回转角度分为 1800 型独立式，即汽 车出入通道和停车室长度方向平行的型式：以及 900 型独立式，即汽车出 入通道和停车室长度方向垂直的型式。 并 列 式两台独立式停车库并列组合，即出入口面向同一方向的型式。 纵 列 式两台独立式停车库背对相合，即出入口面向相反方向的型式。 按车库相互间 关系分 混 合 式两台以上，例如四台停车库组合的型式。 无水平回转台式 车辆只能是入前进（后退），出车后退（前进），且停车室长度方向与出 入通道平行。 有内置水平回转台 式 出入库车辆通过内置水平回转台，使车辆能与停车室平行，且能前进入库， 前进出库。 按有无水平回 转台分 有外围水平回转台 式 由于立体停车库所处的位置车辆出入库转弯半径太小，通过处置水平回转 台，使车辆能顺利出入停车库。 直 通 式指该立体停车库设有前后二门，能使车辆方便地前门进，后门出的型式。按进车口和出 车口相对关系 分 折 返 式 指车辆能从一门出入库的立体停车库的型式。 按内部结构分 滑 式 载 车 式 车辆通过提升装置与载车板一起提升，且与载车板一起由三级滑叉平移入 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 6 停车室的型式。 链 传 动 载 车式 车辆通过提升装置与载车板一起提升，且与载车板一起通过链传动平移入 停车室的型式。 梳 叉 载 车 式 车辆通过提升装置上的梳叉提升，且由梳叉平移将车辆放在停车室相错叉 齿上的型式。 上 驱 动 式主传动结构，包括电机、减速机等在立体停车库顶部的型式。 按驱动方式分 下 驱 动 式主传动机构，包括电机、减速机等在立体停车库询底部的型式。 链 条 传 动 式 由链条完成提升装置等升降动作的型式。 按传动方式分 钢 丝 绳 传动式 由钢丝绳完成提升装置等升降动作的型式。 大 型停车规格：5000mmx1850mmx1550mm，限重 1700kg。 特 大 型停车规格：5300mmx1900mmx1550mm，限重 2350kg。按停车规格分 超 大 型停车规格：5600mmx2050mmx1550mm，限重 2550kg。 特点： （1）. 占地面积小，空间利用率高，存车容量大（3 辆车的停车面积可停 车 50 辆） ； （2）. 可与建筑并设也可单独设置，与环境融洽结合； （3）. 配以先进导航指示，无须司机倒车； （4）. 存取车方便、前进入库，前进出库（可配回转盘） ； （5）. 采用液晶触摸屏或按扭操作，也可用 ic 智能卡； （6）. 高效节能、运转快、低振动、低噪音、低成本； （7）. 智能化控制，存取车过程全自动化，运行平稳可靠； 主要组成部分： （1）回转升降装置； （2）高速提升装置； （3）平移装置； （4）整机计算机控制系统以及一套完整的停车检测系统； （5）安全保护系统； （6）自动消防系统等； 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 7 如图 1.2 垂直升降式停车场 （3 3）平面移动式停车场）平面移动式停车场 采用钢丝绳轮系作为提升机升降传动元件，搬运台车行走轮、载车板行走轮、存 取交换机构的摩擦轮均采用新型尼龙材料，运行时低噪音。车库为横置式布置，搬运 台车移动方向与车辆出入方向呈角。车库平面布置长宽比例适当，布置车库时 能因地制宜，适应客户的各种不同需求。 特点：本立体停车装置存取车高度自动化、车辆存取车时间短、使用故障率低、安全 可靠，环保低噪音，非常适合住宅小区，写字楼的停车库建设推广。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 8 主要组成部分： （1）它由钢构架； （2）提升机； （3）搬运台车； （4）载车板； （5）电气控制系统； 如图 1.3 平面移动式停车场 （4 4）巷道堆垛式停车场）巷道堆垛式停车场 采用巷道堆垛机或桥式起重机将进到搬运器的车辆水平 垂直移动 到存车位，并由存取装置实现车辆的有序 进出。 特点： 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 9 （1）升降和横移可同时进行，提高了车辆的出入库速度 。 （2）停车间由混凝土或钢结构构成，保证了地下空间的结构安全性维护和管 理简方便。 （3）可自由利用地下空间，可提供大规模的停车位置 。 （4）由计算机进行综合管理，可全面监视设备的运行状况，并且操作简 便。 主要组成部分： （1）钢结构（混凝土结构） ; （2）升降机构； （3）搬运机构; （4）回转机构; （5）载车机构控制系统 ; （6）安全防护系统 ; 如图 1.4 巷道堆垛式停车场 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 10 1.41.4 垂直提升式立体车库参数设计垂直提升式立体车库参数设计 一 垂直提升式立体车库具体参数见表 1.1 表 1.1 电动机容量容车 规格 整体车 库规格 轿厢规格横行距离 (m) 提升高度 (m) 横行速度 (m) 升降速度 ()sm 提升横移 52.32267.513.65.52.52.52613.60.31.537kw10kw 第二章第二章 提升机构设计提升机构设计 2.12.1 立体车库提升系统（电梯）研究立体车库提升系统（电梯）研究 我国城市人口集中、建筑密度大，各种基础设施建设用地不断增长，用地日趋紧 张。在经济每年以接近 10%的同时，国机动车辆每年以 10%一 15%的速度增长，每年预 计需新增车位 400 万个。城市中有限的地面面积已无法提供足够的停车车位，于是向 空间发展成为当前解决问题的一条重要途，同时由于科学技术的发展，人们对自动才 扫言息化智能化的求越来越高，于是自动化立体车库就应运而生并逐渐发展来了。 垂直升降立体车库的升降主要是通过电梯的上升、下降;行走车的水平行走及载车 板的横移实现存、取车的。如图 1.1 为立体车库主视图，中间为电梯降井道，通过小 车水平行走至指定车位利用小车上的横移置将载车板上的汽车送入停车架或将已存于 各车位的汽车回地面。在立体车库中,升降系统的设计是一项非常重要而复杂的任务, 它影响到立体车库运行精度、运行速度、可靠性以及骨架结构的受力情况等,而且升降 系统的安全要求最高,关系到整个车库的安全。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 11 如图 2.1 垂直升降立体车库主视图 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 12 2.22.2 电梯的设计电梯的设计 电梯的全部构造，由四个部分组成： （1）曳引系统； （2）导向系统； （3）门系统； (4) 轿箱系统； (5) 重量平衡系统； (6) 电力拖动系统； (7)电气控制系统； (8) 安全保护系统； 按驱动方式分类： （1） 交流电梯； （2） 直流电梯； （3）液压电梯； （4） 齿轮齿条电梯； （5） 螺杆式电梯； （6） 直线电机驱动的电梯 ； 如图 2.2 所示： 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 13 图 2.2 升降机 2.2.12.2.1 升降部分设计升降部分设计 曳引驱动是采用曳引轮作为驱动部件。钢丝绳悬挂在曳引轮上，一端悬吊轿箱， 另一端悬吊对重装置，由钢丝绳和曳引轮之间的摩擦产生曳引力驱动轿厢作上下运行 曳引升降机的升降部分包括吊索，轿箱和对重以及导轨等，导轨是绝对垂直地装 牢在井道内，共有俩对，一对是轿箱的导轨，一对是对重的导轨，轿箱包括轿身和轿 架，接触滑轨的只是轿架和对重上的滑靴。 2.2.1.12.2.1.1 对重的选择对重的选择 对重的选择主要是参照电梯的满载重量，本设计中对重为 1.5 吨。根据国家电梯 标准选择薄型对重，现选择分体式可调铅块对重，铅块的重量为 0.1 吨，选择 15 块。 如在调速过程中速度与理论有偏差，可适当增减对重的铅块数。 2.2.1.22.2.1.2 导轨的选择导轨的选择 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 14 1. 导轨的主要作用 为轿厢和对重在垂直方向运动时导向，限制轿厢和对重在水平方向的移动。安全 钳动作时，导轨作为被夹持的支承件，支撑轿厢或对重。防止由于轿厢的偏载而产生 的倾钭。 2. 导轨的种类 导轨通常采用机械加工方式或冷轧加工方式制作。分为“t“形导轨和“m“形导轨 3. 导轨的连接与安装 导轨每段长度一般为 3-5 米，导轨两端部中心分别有榫和榫槽，导轨端缘底面有一 加工平面，用于导轨连接板的连接安装，每根导轨端部至少要用 4 个螺栓与连接板固 定。 4 导轨的选择 (1)轿厢导轨的选择 本设计中导轨的选择采用类比法选择，没有进行计算校核。设计的载荷和提升速度 与 5t 货用电梯类似，故与 5t 货用电梯采用的导轨相同，采用俩对对置型导轨，选用 国家标准 t127-2/b 导轨，由上海西张春光电梯导轨有限公司提供。 (2)对重导轨的选择 本设计中对重的选择只参考了厂商提供的基本技术资料，没有经过对所选择的导轨 做出校核，根据对重的质量和运动形式，选择 t75-3b 导轨。 2.2.1.32.2.1.3 导靴的选择导靴的选择 轿厢导靴安装在轿厢上梁和轿底安全钳座下面，对重导靴安装在对重架上部和底 部，一般每组四个。 导靴的主要类型有滑动导靴和滚动导靴两种。 a. 滑动导靴-主要用在 2 米/s 以下的电梯 固定式滑动导靴 弹性式滑动导靴 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 15 b. 滚动导靴-主要用在高速电梯中，也可应用于中等速度的电梯，见图 2.3 图 2.3 滚动导靴 (1) 轿厢导轨 本设计中的提升系统采用的是中型载货电梯，为了保证电梯相对导轨的稳定性， 在进行中必须减小振动和较低噪音，因此采用宁波申林电梯配件有限公司生产的轮式 导靴，如图 ，导靴共 8 个，分边安装在轿厢的顶部和底部，由俩个导靴共同夹持一 根导轨。 (2) 对重导靴 本设计中对重导靴最终选择 px2 型普通滑动导靴，分边俩俩作用在俩根导轨上。 2.32.3 电梯的驱动系统电梯的驱动系统 电梯的电力驱动系统对电梯的启动加速，稳速运行，制动减速起着控制作用。驱 动系统的优劣直接影响电梯的起动，制动加减速度，平层精度，乘座的舒适性等指标。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 16 一 变极调速系统 电机极数少的绕组称为快速绕组，极数多的绕组称为慢速绕组。变极调速是一种 有极调速，调速范围不大，因为过大地增加电机的极数，就会显著地增大电机的外形 尺寸。 快速绕组作为起动和稳速之用，而慢速绕组作为制动和慢速平层停车用。 二 交流调压调速系统 双速梯采用串电阻或电抗起动，变极减速平层，一般起制动加减速度大，运 行不平稳。因此可用可控硅取代起，制动用电阻，电抗器，从而控制起，制动电 流，并实现系统闭环控制。通常采用速度反馈，运行中不断检查电梯运行速度是 否符合理想速度曲线要求，以达到起制动舒适，运行平稳的目的。这种系统由于 无低速爬行时间，使电梯的总输送效率大大提高，而且按距离制动直接停靠楼层， 电梯的平层精度可控制在+-10mm 之内。 调压调速电梯也常以制动方式来划分，有如下几种： （1） 能耗制动型 - 采用可控硅调压调速再加直流能耗制动组成 （2）涡流制动器调速系统 - 通常由电枢和定子两部份组成 （3）反接制动方式 - 电梯减速时，把定子绕组中的两相交叉改变其 相序，使定子磁场的旋转方向改变。而转子的转向仍未改娈，即电机转子逆磁场 旋转方向运转，产生制动力矩，使转速逐渐降低，此时电机以反相序运转于第 2 象限。当速度下降到零时，需立即切断电机电源，抱闸制动，否则电机就自动反 转。 三 变压变频调速系统 交流异步电动机的转速是施加于定子绕组上的交流电源频率的函数，均匀且连续 地改变定子绕组的供电频率，可平滑地改变电机的同步转速。但是根据电机和电梯为 恒转矩负载的要求，在变频调速时需保持电机的最大转矩不变，维持磁通恒定。这就 要求定子绕组供电电压要作相应的调节。因此，其电动机的供电电源的驱动系统应能 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 17 同时改变电压和频率。即对电动机供电的变频器要求有调压和调频两种功能。使用这 种变频器的电梯常称为 vvvf 型电梯。 a. 变频器 变频器可分为交-交变频器和交-直-交变频器两大类。 （1）交-交变频器的频率只能在电网频率以下的范围内进行变化。 （2）交-直-交变频器的频率是由逆变器的开关元件的切换频率所决定，即变频器的输 出 pwm 控制器 目前，电梯用 vvvf 调速系统大多采用脉宽调制控制器 pwm。它按一定的 规律控制逆变器中功率开关元件的通断，从而在逆变器的输出端获得一组等幅而不等 宽的矩形脉冲波，用来近似等效于正弦波。 2.42.4 电磁制动器设计电磁制动器设计 2.4.12.4.1 电磁制动器工作原理电磁制动器工作原理 电梯制动系统应具有一个机电式制动器，当主电路断电或控制电路断电时，制动 器必须动作。切断制动器电流，至少应由两个独立的电气装置来实现。制动器的制动 作用应由导向的压缩弹簧或重锤来实现。制动力矩应足以使以额定速度运行并载有 125额定负载的轿厢制停。 电梯制动器最常用的是电磁制动器。 作为电梯的安全装置，电磁制动器是首先需 要提出来的重要装置，它装在曳引电动机上，使固定在电动轴上的制动轮在启动时放 松，在停止时夹紧。 2.4.22.4.2 电磁制动器的选择电磁制动器的选择 电磁制动器比较 交 流 制 动 器直 流 制 动 器 需要采用减振器，使动作平稳 需要把磁铁浸在油里以减少工作噪音和散热 与制动闸瓦动作有关的磁铁的气隙越大，需要 的 电流就越多，在插棒式铁心的全行程中，拉力几 给线圈并联电阻，使振动平稳 交流制动器的磁铁是多层磁芯，直流的事实 磁心，所以直流的结构简单 不论制动闸瓦的位置如何，电流可以一样，拉 力 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 18 乎恒定不变与气隙的 2 倍成反比 由于直流制动器优点很多，所以本设计中采用直流制动器。见图 2.4 图 2.4 直流电磁制动器 2.4.32.4.3 电磁制动器的剖面图电磁制动器的剖面图 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 19 如图所示，由俩个支点支撑闸瓦来自动调整其位置，所以闸瓦在制动轮上不会出 现一端接触的现象，在闸瓦内侧采用石棉衬，这种构造可以防止空转，并使制动闸瓦 同制动闸瓦同制动轮之间间隙最小，其结果，能够平稳制动并把制动声音减到最小。 制动器合闸时，制动瓦闸赢得最大面积紧密地在制动轮的工作面上，相互接触的面积 应该大于瓦闸制动面积的 80%；松闸时，俩侧瓦闸应同时离开制动轮，俩侧瓦闸分边与 制动轮表面间隙不大于 0.7mm，且四周间隙大小均匀，一般间隙倍控制在 0.3-0.5 之间， 制动器线圈的正常工作温度应在 60 度以下，最高温度不大于 85 度。 2.52.5 缓冲器的设计缓冲器的设计 2.5.12.5.1 缓冲器的选择缓冲器的选择 缓冲器是电梯机械安全装置的最后一道措施，当轿厢没有达到限速器工作速度时， 由于某种原因（例如，由于超载使钢丝绳打滑或没有制动力矩时等） ，极限开关不起作 用，轿厢不断下滑，向地坑掉落蹲底时，缓冲器尽量减缓冲击，使轿厢停下来。在轿 厢过最高层，顶部开关不起作用，处于冲顶的状态时，对重落到它的正下方的对重缓 冲器上，起到缓和冲击的作用。 缓冲器包括弹簧缓冲器和油压缓冲器俩种，因为本设计中提升的速度规定为 1.5m/s,所以选择油压缓冲器。见图 2.5 油压缓冲器外形图。 图 2.5 油压缓冲器 2.5.1.12.5.1.1 缓冲器的类别和性能要求缓冲器的类别和性能要求 电梯用缓冲器有两种主要形式：蓄能型缓冲器和耗能型缓冲器。 蓄能型缓冲器指的是弹簧缓冲器，主要部件是由圆形或方形钢丝制成的螺旋弹簧。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 20 锥形弹簧目前已很少使用。蓄能型缓冲器只能用于额定速度不超过 1.0m/s 的电梯。 耗能型缓冲器适用于任何额定速度的电梯。耗能型缓冲器应满足:当载有额定载荷 的轿厢自由下落,并以设计缓冲器时所取的冲击速度作用到缓冲器上时平均减速度不应 大于 1g,减速度超过 2.5g 以上的作用时间不应大于 0,04s。 2.5.1.22.5.1.2 油压缓冲器的各参数计算油压缓冲器的各参数计算 油压缓冲器的最小行程为，在轿厢或对重以额定速度的 115的速度冲撞缓冲器 时，应具有使轿厢或对重以 g=9.8m/的平均减速度到停止下来缩需要的行程。查表 2 s 6-2，可得知缓冲器的最小行程和额定速度分边为 152mm，1.725m/s。 2.5.1.32.5.1.3 油压缓冲器的工作原理油压缓冲器的工作原理 油压缓冲器是把油引进油缸，当柱塞承载重量向下压时，油缸内的油压增大，油 从柱塞的油孔流到油箱里去，油压产生阻止柱塞下降的力，从而起到缓冲的作用。 流通油的油孔面积随着柱塞行程向前推进而减少，使油的阻力逐渐增加，下降速 度降低，逐渐减少并吸收冲击，总之就是利用了流体的小孔节流效应。图 2.6 是油压 缓冲器构造说明图。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 21 图 2.6 油压缓冲器构造图 第三章第三章 电梯曳引电动机的设计电梯曳引电动机的设计 3.13.1 立体车库提升系统的选择立体车库提升系统的选择 立体车库的提升系统的具体结构主要由驱动方式决定,驱动方式有曳引驱动、液压 驱动、卷筒驱动以及齿轮齿条、螺杆驱动等方式。对于高层车库,受上下行程的限制, 主要采用的驱动方式包括曳引驱动和卷筒驱动两种。 一 卷筒驱动的缺点: 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 22 (1)提升高度低; (2)额定载重量低; (3)行程不同时,必须配用不同的卷筒; (4)导轨承受的侧向力大; (5)钢丝绳有过绕或反绕的危险; (6)能耗大。 二 曳引驱动的优点： （1）当轿厢或对重超过了规定的行程碰到缓冲器时即可停止驱动，不在继续曳引 轿厢或对重，也就是说，没有撞顶或礅底的危险。 （2）钢丝绳的全长短，曳引机的重量轻，因此，与卷筒式曳引机相比，造价便宜。 （3）曳引机的构造简单，不受升降行程的长短限制，曳引机容易实现标准化。 因此,目前电梯升降式立体车库普遍采用的驱动方式为曳引驱动。曳引驱动就是 借牵引钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦来传输牵引升降吊笼及对重垂直运行的传动力。 这种驱动方式具有很大的适应性,可以只将曳引钢丝绳的长度改变就能适应不同的提升 高度的要求,同时与卷筒式相比,还可以使曳引钢丝绳的根数增多，加大了传动的可靠 性。 3.1.13.1.1 曳引电动机的选择曳引电动机的选择 曳引机包括有齿轮和无齿轮俩种，有齿轮曳引机是电动机与蜗轮减速机直接连接， 而无齿轮曳引机主要是由一低速的直流电动机，一个传动滑轮和一个制动器组成，传 动滑轮和制动器都直接装在电动机的轴上，中间不需要其他的传动装置。 有齿轮曳引机在电梯运行期间，电动机的磁噪音与提升道中的气流产生共振而增 大，发出大的噪音。无齿轮曳引机因为没有蜗轮，所以振动噪音小，而且效率也高， 并由于电动机做低速运转，不产生磁音，就是字电动机频繁启动时，温升也保持正常， 对这种电动机特别需要注意的是减小在启动时轴承的摩擦，为此必须保证充分注油。 所以本设计选择无齿轮曳引电动机。如图 3.1 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 23 图 3.1 3.1.1.13.1.1.1 曳引电动机技术参数曳引电动机技术参数 主要技术参数 额定重量 3 吨 额定速度 v=0.5m/s 曳引效率 =0.45 平衡系数 =0.45 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 24 曳引电动机功率： ;kwp vc 18 102 )1 ( 由此选择电动机：jo2-71-4 p 额=20kw， 转速 n1=1470r/m； 曳引总传动比： i=31.5，曳引轮直径处设计为：d=205mm； 电梯运行速度： v=m/s；506 . 0 1000 5 . 3160 2051470 电梯的正常曳引速度误差不超过设计的 8%，由下式得： ，速度误差在规定范围内。%8 5 . 0 5 . 056 . 0 3.23.2 曳引机的整体布置与绕法设计曳引机的整体布置与绕法设计 曳引机安装的位置一般设在升降道的上部或底部的旁侧，前者可节约电力消耗， 减少建筑结构承受的悬吊负载量，因此本设计预采用曳引电机上置的曳引驱动方式,曳 引机的绕法见图 3.1，立体车库整体布置见图 3.2，钢丝绳倍率 i=2,这样曳引电机上 曳引轮的线速度为轿箱 2 或对重 6 的运动速度的两倍。对重安排在电机的对侧,可以使 得整个车库的整体骨架受力均衡。整个系统由四根相互独立的钢丝绳连接在一起,图中 所示为其中一根钢绳的布置,四根钢丝绳平行并列布置,钢丝绳预紧力的调整通过调整 弹簧 5 来进行。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 25 图 3.2 提升系统结构布置简图 1. 电机 2.提升轿箱 3.钢丝绳 4.滑轮 5.钢丝绳调整螺母 6.对重 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 26 图 3.3 曳引机整体布置图 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 27 3.33.3 钢丝绳的强度计算与选用钢丝绳的强度计算与选用 3.3.13.3.1 电梯用钢丝绳及其端接装置电梯用钢丝绳及其端接装置 电梯用钢丝绳指的是曳引用钢丝绳。曳引绳承受着电梯的全部重量并在电梯运行 中，绕着曳引轮，导向轮或反绳轮单向或交变弯曲。钢丝绳在绳槽中承受着较高的比 亚。所以要求电梯用钢丝绳具有较高的强度，挠性及耐磨性。 一电梯用钢丝绳种类和规格 电梯钢丝绳一般是圆形股状结构，主要由钢丝，绳股和绳芯组成。钢丝是钢丝绳 的基本组成件，要求钢丝有很高的强度和韧性。钢丝绳股由钢丝捻成,一般 6-8 股。绳 芯通常由纤维剑麻或烯烃类的合成纤维制成。 二 影响钢丝绳寿命的因素 a. 外部因素 拉伸载荷，曲率半径，槽型，曳引轮槽材质，腐蚀等。 b. 内部因素 钢丝的性能，钢丝的直径，钢丝的捻绕型式等。 三 钢丝绳端接装置的形式有： a. 锥套型 b. 自锁楔型 c. 绳夹 3.3.23.3.2 提升系统钢丝绳的计算和选择。提升系统钢丝绳的计算和选择。 本设计采用电梯曳引机提升，为保证曳引轮有足够的摩擦曳引力，选定曳引钢丝 绳根数 8 条，具体型号由以下计算得出。 由曳引功率可以求出提升时候的惯性力为： 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 28 f=n v p 13333 5 . 1 2000 其中：p 为提升功率 20kw；v 为提升速度 1.5m/s。 提升重量为车辆和轿厢的总重，本设计中规定最大提升质量为 3000kg，可以得出重量 为： g=mg=30009.8=29400n 平衡系数设计规定为，故对重重量为：45 . 0 ng f 132302940045 . 0 钢丝绳的总拉力为： ngf ff 55963132302940013333 总 由以上数据可以选择钢丝绳的型号，现选择南通江城钢丝绳有限公司电梯专用钢 丝绳，选择 819s+nf 系类钢丝绳，直径为： 6 . 35 1570 55963 1570 f总 所以最终选定 8 条 819s+nf 系类直径为的钢丝绳。12 3.43.4 曳引电动机调速方法研究曳引电动机调速方法研究 在立体车库升降系统运行过程中，曳引电动机需频繁的起动、制动、正转反转， 而且负荷变化大，经常工作在重点短时状态、电动伏态、制动伏态下，对电机要求较 高。参照目前成熟的电梯曳引电机技术，曳引电机的性能决定着启动加速、平稳运行 及制动减速和平层精度。 根据工作性质，曳引电动机立该有以下特点: （1）能频繁的制动和起动。 （2）起动电流较小。 （3）要有发电制动的特胜，能由电澎彬飞本身的性质来控制曳引系统在满载 下行和空载上才予付的速度。 （4）要有较硬的机械特性，不会因轿厢载重的变化而引起提升速度的过大变 化。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 29 （5）电动机运转平稳，工作可靠，运苛秒桑声低。 3.53.5 曳引电动机力的分析与计算曳引电动机力的分析与计算 立体车库的曳引力也就是曳引电机上曳引轮的曳引力,在曳引轮槽中产生的最大有 效曳引力是钢丝绳与轮槽之间摩擦系数和钢丝绳饶过曳引轮包角的函数: （1） ett fa 21 当钢丝绳沿曳引轮处于临界滑移状态时,在钢丝绳分支中张力的最大比值就是有 tt21 效曳引力,数值等于曳引系数。为使升降系统不打滑,保证有足够的曳引能力,就必 e fa 须满足: （2） ett fa 21 由于升降吊笼的载荷和位置以及运行方向在运行状态下都在变化,因此必须使升 降系统在任何状态下都要有足够的曳引力。 （3） ecctt fa 2121 式中一曳引轮两边钢丝绳较大静张力与较小静张力之比,一般考虑下面 tt21 两种工况;吊笼载有 1.2 5 倍的载荷且位于最底层;空载吊笼位于最高层。一与吊 1 c 笼加减速度及制动减速度有关的系数。 (4) ag ag c 1 g 为重力加速度(m/),a 为吊笼的制动减速度(m/s )。在本车库中,由于升降 2 s 2 速度为 1.5m/s,c1 的最小允许值为 1.25,c2 一与绳槽形状因磨损而发生改变的系数,对 半圆形槽,c2 =1.e 一自然对数底。f 一钢丝绳在绳槽中的当盘摩擦系数,对半圆形槽, f=1.23, 声为钢丝绳与绳槽之间的实际摩擦系数,当绳槽为钢或铸铁时,通常取为 =0.09。在本曳引系统中,钢丝绳在曳引轮上的包角为 a=1 8 0,制动减速度 a=1.3m/s。根据公式(3),(4)计算:t1/t2c1c2=(1.25*1600+2500)/3300*(9.8+1.30) /(9.8-1.30)*1=1.7807,ef=e1.23*0.09*3.14=1.4157。 由上面的计算可以看出,本车库设计选用圆形槽曳引轮,钢丝绳在曳引轮上的包角 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 30 为 a=180,有足够的曳引力。而且还可以得出在满足曳引条件下的最小摩擦系数为 fmin=1/a*ln1.7807=0.1838。 2 钢丝绳在曳引轮槽中的比压分析 钢丝绳在绳槽中的比压将直接影响钢丝绳的磨损,因此必须进行分析并予以控制。 其比压 p 的计算值应满足: p(12.5+4vc)/(1+vc) (5) 式中 v c 一与吊笼额定速度相对应的曳引绳线速度(m/s),由于径向平面内压力矢量在 垂直方向的总和一定与每一微段钢丝绳上的径向力 d n 是平衡的,即 式中 d-曳引轮节径,d-钢丝绳直径,d a-钢丝绳微元。整理得: 式中 dn/da 曳引轮单位角度上的径向 力: 则: 对半圆形槽,比压最大值出现在槽底部,其值为: 钢丝绳的最大静张力 t=(1600+2500)*9.8/8=5.225n.最大许用比压为:p=6.83n/m 半 圆形槽槽底部最大比压为 p=2.33n/mm2.钢丝绳在绳槽中的比压满足要求。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 31 第四章第四章 水平横移结构设计水平横移结构设计 4.14.1 立体车库横移机构设立体车库横移机构设计计 横移机构主要由电机，传动板，载车板，疏叉载车架等组成，其工作原理是当电机 运转后，带动传动轴使传动板沿轨道行走，通过疏叉交换装置实现车辆的停放与存取。 轨道选用 9 号轻轨（摘自 gb-t11264-1989） 传动板是实现水平横移运动的传动系统(链传动系统)，汽车的存取可在对应位置 进行，车辆进入传动板后，只需实现水平横移的运动方式，见图 4.1 如图4.1 图 4.2 载车板横移原理图 小车载荷大于 1.7 吨，所以小车速度不能过高，因为速度高惯性大不利于小车的 刹车，故小车的速度为 0.3m/s,所以小车的驱动均采用成品，选用场葛市永华红星机械 制造有限公司提供的低速电动旅游观光车后桥。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 32 根据本设计中的使用要求，现选择 ddg-45 型低速电动旅游观光后桥， 图 4.3 传动板 此产品的优点是：静音无噪声，功率最小 800w，最终要是这种后桥采用异步电动 机改装后，能够准确实现机构的自锁，停电则保持自锁状态。即由 plc 能够准确控制 小车的停止位置，这样就能保证小车的定位准确。 4.24.2 横移载车板动力系统计算横移载车板动力系统计算 运动原理如图 4.2 载车板横移原理图所示，减速电机通过联轴节直接驱动载车板 行走轮转动，实现载车板横移运动。 （1)主要参数的确定 横移运动行程 s = 25000mm 横移运动时间 t = 208 横移速度 f，主要由设备运行周期，周围环境的安全性，载车运行时的平稳性等因 素确定。 smm t s v/120 208 25000 行走轮直径：由结构尺寸及轮压等因素决定，行走轮直径确定为 80mm。 横移载车板自重 n7000kgf700 下 w 载车板额定载荷 n20000kgf2000 车 w 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 33 （2)功率计算 电机输出轴转速 n 计算： min/r 7 . 28s/r48 . 0 80 120 22 dr v n 其中：横移速度 v=120mm/s 行走轮直径 d=80mm 驱动力矩 m 计算： 由机械手册 1 册表 1-1-7、1-1-9、1-1-10 查得： 行走轮与钢导数的静摩擦系数：=0.15 静 行走轮与钢导数的滚动摩擦系数：=0.05 1 滚动轴承的摩擦系数：=0.0015 2 正压力： n27000w 车下 wp 则： 起动驱动力矩： nm16215 . 0 04 . 0 2700pr 起 m 行走驱动力矩： nm58.55)0015 . 0 05 . 0 (04 . 0 2700)( 21 prm 91. 2 58.55 162 m 起 m 电机功率计算： n n m9549 kw163 . 0 9549 7 . 2858.55 9549 mn n kw481. 0 9549 7 . 28162 9549 nm 起 起 n 倍 起 95 . 2 163 . 0 481 . 0 n n 由于结构紧凑，容纳电机的空间狭小，选择台湾明椿电气的减速电机，其参数如 下： 输出扭矩： nm34.58 2 t 输出转速： m/r 9 . 34 2 n 功率： kw2 . 0n 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 34 载车板的额定载荷是承载的最高上限，实际使用概率很小，通常可以泊车的车辆 的重量都在 1000kgf-1600kgf 之间这是由车型所决定的，所以功率不需留余量，选择 0.2kw 的电机比较经济电机允许短时超载，静摩擦引起的大起动阻力矩不会造成电机损 坏。 4.34.3 轴的设计轴的设计 本文中立体车库的横移部分采用链传动输入动力。链传动由主动轮、从动轮和绕 在链轮上的链条组成。链传动的特点：能保证准确的平均传动比；传动效率高，可达 到 0.950.98；作用在轴上的压力较小；能在高温、油污等恶劣环境工作。广泛应用于 矿山、农业和石油机械中。 它不但影响着传动的好坏还影响着车辆的安全，在轴的设计中，按照常规设计方 法，先进行初算轴，然后进行轴的结构设计，确定轴径后，再对轴的强度进行校核。 根据实际情况确定危险截面，求出该截面的弯曲应力和扭转应。 w m a max （循环特征为对称循环，脉动循环） p a w t max 再考虑应力集中等方面的因素，按交变应力状态的疲劳强度的公式进行该截面安 全系数的校核计算， s ss ss s 22 ma k s 1 ma k s 1 其中：对称循环应力时的疲劳极限和扭转疲劳极限 11, 正应力有效应力集中系数和剪应力有效应力集中系数 k,k 表面质量系数 尺寸系数 s许用安全系数值 通过校核就可以确定轴的直径。 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 35 1 1、横移传动空轴校核横移传动空轴校核 横移电机型号为 clpk22040303，输出的最大扭矩为 6.594kgf.m 6.594kgf.m=65.94nm 链传动最大传动效率为 0.98 nm6212.6494.6598 . 0 98 . 0 电机 tt 空心轴的抗扭截面系数为 3694444 m10626.40104550 501616 dd d wt 轴的最大切应力为 mpa60mpa59 . 1 pa1059 . 1 10626.40 6212.64 6 6 max t w t 故轴满足强度要求。 2 2 提升传动空轴校核提升传动空轴校核 载车板自重 n7000700kgfw载 载车板额定载荷 n200002000kgfw车 n96 . 0 w 电机总 t nm 8 . 1155 96 . 0 27000 n t电机 为安全和稳定起见选用 横移电机型号台湾明椿 mlpk55370603，功率 3.7kw，输出的最大扭矩为 151.582kgf.m 151.582kgf.m=1515.82nm 链传动最大传动效率为 0.98 nm503.148582.151598 . 0 98 . 0 电机 tt 钢管型号为 60x6 空心轴的抗扭截面系数为 3694444 m10202.70105460 601616 dd d wt 轴的最大切应力为 mpa7016.211016.21 10202.70 503.1485 6 6 max mpapa w t t 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 36 故轴满足强度要求。 4.44.4 横移转轴的校核横移转轴的校核 图 4.4 轴受力示意图 上面章节已求得 起动驱动力矩即最大阻力距： nm16215 . 0 04 . 0 2700pr a m 电机最大输出力矩： nm6212.6494.6598 . 0 98 . 0 电机 tt 电机功率为 0.2kw 轴采用 45#钢制造可得 126 0 a mpa25 t min/23rn mm677.24mm 23 98 . 0 2 . 0 126 33 1 0min n p ad 轴上最小直径为 24mm，可知 24 min d 虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最 小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面 i，ii，b 均无需校核。因此，只需要 校核截面 a。 根据机械设计课本 p373，表 15-4 可得 nmm96.1250 232 2 3 d tdbtd w nmm17.2784 216 2 3 d tdbtd wt 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 37 横移载车框架自重 n120001200kgfw上 载车板额定载荷 n200002000kgfw车 n90002/6 . 0200004/12000 压 f nmm450000509000s 压 fm mpa36 2 4 22 w t w m ca 据机械设计课本表 15-1 可知 45 号钢许用弯曲应力：。 mpa55 1 因此，故安全 1 ca 4.54.5 载车板设计载车板设计 载车板用来承载库存车辆，按结构形式有框架式和拼板式两种。框架是载车板用 型钢和钢板焊接承载框架，并多数采用中间突起结构，在两侧停车通道和中间凸起的 顶面铺设不同厚度的钢板。这种载车板的优点是可按需要设置行车通道宽度，并具有 较好的导入功能，适合车型变化较多的小批量生产。拼板式载车板用镀锌钢板一次冲 压或滚压成组装件，采用咬合拼装成载车板，用螺栓紧固连接，拼装前可以先对组件 进行各种表面处理，如电镀、烤漆等，使载车板轻巧、美观。如图 4.5 所示。 图 4.5 平板式载车板及拼合示意图 4.64.6 安全防护安全防护机构机构 车库的安全防护措施非常重要，在众多的车库中车辆的高价性与车库自身的价值 相差很大，并与客户对车库的信任度有着密切的联系。对于垂直式立体车库，它的安 全防护措施要做到以下几点，并配备有相应的防护装置。 1.防火措施：在车库中安装有温烟传感器，可对车库的火情实行实时监控，并把 监控信号传给中央控制系统。 2 急停措施：在发生异常情况时能使停车设备立即停止运转，在操作盒上安装有紧 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文） 38 急停止开关，并设为红色，以示醒目。 3.阻车装置：在很多情况下停车时，司机必须要把车停在载车板合适的位置上， 一般在载车板的后端一侧安装上一高