Z型垂直升降机毕业设计论文（含全套CAD图纸） .pdf

xx 大学 毕业设计 论文 z 型垂直升降机设计 所 在 学 院 专业 班级 姓名 学号 指 导 老 师 2 摘要 升降机不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用 给我们带来的 利益是非常的多 升降机的功能特色是非常多的 在我们生活中我们在很多的商务大厦 都会用到电梯 升降机就如电梯的性能大同小异 我们在使用升降机的时候也可以针对 自己的需求对升降机进行设置 根据本课题的研究是适用于楼层上的物料升降运送 根据实际需求拟采取如下 选 择电动机 带减速器 为动力 以链条传动为传动形式 主体机构采用框架式结构设计 对 z 轴升降机关键零部件进行设计计算与校核 经过验证能实现预期的设计目标和要 求 关键词 升降机 物料升降 链传动 框架式结构 附录 3 abstract lift whether in the industrial production and our daily life plays an important role in the benefit which brings to us is very much lift feature is very much in our life we in many business building will use the elevator lift as the elevator performance very much the same we use the lift time can also be based on their own needs to elevator set according to the present research is applied to the floor material lifting transport according to the actual demand to be taken as follows the selection of motor belt reducer as the driving force using a chain transmission to drive form the main mechanism adopts a frame type structure design on the z axis lift key parts design calculation and checking after verification can achieve the desired design objectives and requirements keykeykeykey wordswordswordswords elevator material lifting chain drive frame structure 4 目录 摘要 2 abstract 3 目录 4 第 1 章 绪 论 6 1 1 升降机在生产和生活中的作用和意义 6 1 2 升降机国内研究发展情况 6 1 3 升降机国外发展现状和发展趋向 8 1 4 课题条件 10 1 5 总体设计方案框架 10 第 2 章 z 型垂直升降机的动力机构设计 11 2 1 动力系统选择依据 11 2 2 动力计算 11 2 3 动力选型 12 第 3 章 z 型垂直升降机的传动系统设计 13 3 1 常见机构的特点和应用 13 3 2 传动机构的确定 14 3 3 链传动计算 14 3 3 1 链的类型选择 15 3 3 2 滚子链的基本参数和尺寸 15 3 3 3 滚子链链轮的基本参数和主要尺寸 gb t1234 1997 15 3 3 4 齿槽形状的选取 17 3 3 5 链轮材料的选择和热处理 17 3 4 链传动校核 17 3 4 1 链传动的主要失效形式 17 3 4 2 链传动的承载能力 19 5 第 4 章 框架主体 格构式 结构设计 22 4 1 设计准则 22 4 2 格构式定义及优缺点 22 4 3 格构型框架主材截面形式选择分析 22 4 3 1 不考虑风荷载影响的格构型框架主材形式选择分析 22 4 3 2 考虑风荷载影响的格构型框架主材形式选择分析 24 总结 28 参考文献 29 致 谢 30 毕业设计 论文 6 第 1 章 绪 论 1 1 升降机在生产和生活中的作用和意义 升降机不论是在工业生产还是我们的日常生活中都有着重要的作用 给我们带来的 利益是非常的多 升降机的功能特色是非常多的 在我们生活中我们在很多的商务大厦 都会用到电梯 升降机就如电梯的性能大同小异 我们在使用升降机的时候也可以针对 自己的需求对升降机进行设置 可见升降机对我们作用是相当的大 我们生产力的不断加大 生活的不断改善 对升降机的需求也就在不断的增多 生 活中的每个角落升降机的应用都会给我们带来客观的利益 升降机在我们生产中的应用已经非常的普遍了 而且在我们生产中有着重要的作用 尤 其是货物高空操作 现在经济不断的发展 顺应社会的需求 生产力不断的加大 而且现在高空操作也 是比较多的 所以升降机在我们进行高空操作的时候就给我们带来的重要的作用 升降机就是上下操作 而且可以给我们提供一个安全稳定的平台 我们在高空作业的时 候可以给我们的安全提供保障 升降机不仅在生产中有着重要的作用 在我们生活中的应用也是非常的重要的 而 且非常的普及 在酒店 宾馆 影院等等公共休闲娱乐场所我们都知道干净舒适是第一 所以保持干净是我们必须的 升降机在这里清洁 灯具维修换修 设备的调试安装维护 保养都是非常的重要的 1 2 升降机国内研究发展情况 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 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 第 1 章 绪论 7 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 gb 7588 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 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 毕业设计 论文 8 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 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 升降机国外发展现状和发展趋向 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 第 1 章 绪论 9 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 毕业设计 论文 10 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 课题条件 物件 800 x800 重 20 公斤 总高 4 7m 楼层高 3 5m 层高约 1m 左右 速度 5m min 电压安全约束 2 1 5 总体设计方案框架 根据本课题的研究是适用于楼层上的物料升降运送 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 链条传动 主体机构 框架式 第 2 章 z 型垂直升降机的动力机构设计 11 第 2 章 z 型垂直升降机的动力机构设计 2 1 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 2 动力计算 由于本设计升降速度 v 5m min 所以输出转速为 min 5 1410 2 7 1092 5 2 3 r r v n 2 1 r 为链轮的半径 数据将在后面介绍来源 机构升降功率为 kwwsmkgnkggxvvfp016 0 666 16 60 5 1020 2 2 毕业设计 论文 12 2 3 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 14 5r min 输出功率需要大于 0 016kw 表 15 2 119 选择二级 直连型 xwed8175b 型 传动比 103 输入转速 1500r min 输出转速 14 5r min 额定转 矩 2750n m 额定功率为 1 5kw 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 13 第 3 章 z 型垂直升降机的传动系统设计 3 1 常见机构的特点和应用 类型特点应用 连杆机构 结构简单 制造容易 工作可靠 传动距 离较远 传递载荷较大 可实现急回运动 规律 但不易获得匀速运动或其他任意运 动规律 传动不平稳 冲击与振动较大 用于从动件行程较大或承受重 载的工作场合 可以实现移动 摆动等复杂的运动规律或运动 轨迹 凸轮机构 结构紧凑 工作可靠 调整方便 可获得 任意运动规律 但动载荷较大 传动效率 较低 用于从动件行程较小和载荷不 大以及要求特定运动规律的场 合 非圆齿轮 机构 结构简单 工作可靠 从动件可实现任意 转动规律 但齿轮制造较困难 用于从动件作连续转动和要求 有特殊运动规律的场合 槽轮间歇 机构 结构简单 从动件转位较平稳 而且可实 现任意等时的单向间歇转动 但当拨盘转 速较高时 动载荷较大 常用作自动转位机构 特别适 用于转位角度在 45 以上的低 速传动 凸轮式间 歇机构 结构较简单 传动平稳 动载荷较小 从 动件可实现任何预期的单向间歇转动 但 凸轮制造困难 用作高速分度机构或自动转位 机构 不完全齿 轮机构 结构简单 制造容易 从动件可实现较大 范围的单向间歇传动 但啮合开始和终止 时有冲击 传动不平稳 多用作轻工机械的间歇传动机 构 螺旋机构传动平稳无噪声 减速比大 可实现转动 与直线移动 传动平稳无噪声 互换 滑 动螺旋可做成自锁螺旋机构 工作速度一 般很低 只适用于小功率传动 多用于要求微动或增力的场 合 如机床夹具以及仪器 仪 表 还用于将螺母的回转运动 转变为螺杆的直线运动的装 置 摩擦轮机 构 有过载保护作用 轴和轴承受力较大 工 作表面有滑动 而且磨损较快 高速传动 时寿命较低 用于仪器及手动装置以传递回 转运动 圆柱齿轮 机构 载荷和速度的许用范围大 传动比恒定 外廓尺寸小 工作可靠 效率高 制造和 安装精度要求较高 精度低时传动噪声较 大 无过载保护作用 斜齿圆柱齿轮机构 运动平稳 承载能力强 但在传动中会产 生轴向力 在使用时必须安装推力轴承或 角接触轴承 广泛应用于各种传动系统 传 递回转运动 实现减速或增速 变速以及换向等 齿轮齿条结构简单 成本低 传动效率高 易于实广泛应用于各种机器的传动系 毕业设计 论文 14 机构现较长的运动行程 当运动速度较高或为 提高运动平稳性时 可采用斜齿或人字齿 条机构 统 变速操纵装置 自动机的 输送 转向 进给机构以及直 动与转动的运动转换装置 圆锥齿轮 机构 用来传递两相交轴的运动 直齿圆锥齿轮 传递的圆周速度较低 曲齿用于圆周速度 较高的场合 用于减速 转换轴线方向以及 反向的场合 如汽车 拖拉机 机床等 螺旋齿轮 机构 常用于传递既不平行又不相交的两轴之 间的运动 但其齿面间为点啮合 且沿齿 高和齿长方向均有滑动 容易磨损 因此 只宜用于轻载传动 用于传递空间交错轴之间的运 动 蜗轮蜗杆 机构 传动平稳无噪声 结构紧凑 传动比大 可做成自锁蜗杆 自锁蜗杆传动的效率很 低 低速传动时磨损严重 中高速传动的 蜗轮齿圈需贵重的减摩材料 如青铜 制 造精度要求较高 刀具费用昂贵 用于大传动比减速装置 但功 率不宜过大 增速装置 分度 机构 起重装置 微调进给装 置 省力的传动装置 行星齿轮 机构 传动比大 结构紧凑 工作可靠 制造和 安装精度要求高 其他特点同普通齿轮传 动 主要有渐开线齿轮 摆线针轮 谐波 齿轮 3 种齿形的行星传动 常作为大速比的减速装置 增 速装置 变速装置 还可实现 运动的合成与分解 带传动机 构 轴间距离较大 工作平稳无噪声 能缓冲 吸振 摩擦式带传动有过载保护作用 结 构简单 安装要求不高 外廓尺寸较大 摩擦式带传动有弹性滑动 不能用于分度 系统 摩擦易起电 不宜用于易燃易爆的 场合 轴和轴承受力较大 传动带寿命较 短 用于传递较远距离的两轴的回 转运动或动力 链传动机 构 轴向距离较大 平均传动比为常数 链条 元件间形成的油膜有吸振能力 对恶劣环 境有较强的适应能力 工作可靠 轴上载 荷较小 瞬时运转速度不均匀 高速时不 如带传动平稳 链条工作时因磨损伸长后 容易引起共振 一般需增设张紧和减振装 置 用于传递较远距离的两轴的回 转运动或动力 3 2 传动机构的确定 根据上述表格和任务书条件 总高 4 7m 楼层高 3 5m 层高约 1m 左右 距离较 远 属于长距离输送物料 初步选择带传动机构和链条传动机构 但是由于上升过程中 不得出现打滑和倒退现象 故带传动机构被淘汰掉 最终确定链条传动作为本升降机的 传动机构 15 3 3 链传动计算 链是标准件 因而链传动的设计计算主要是根据传动要求选择链的类型 决定链的 型号 合理地选择参数 链轮设计 确定润滑方式等 3 3 1 链的类型选择 本设计链起到平衡和传动的作用 因此通过表 14 2 1 根据实际需要选短节距精密 滚子链 简称滚子链 其结构特点 由外链节和内链节铰接而成 销轴和外链板 套筒和内链板为静配合 滚子空套在套筒上可以自由转动 以减少啮合 时的摩擦和磨损 并可以缓和冲击 3 3 2 滚子链的基本参数和尺寸 根据实际需要选择 12a 型链条 尺寸如图 图滚子链结构尺寸 节距 p 19 05mm 滚子直径 d1 11 91mm 内节内宽 b1 12 57mm 销轴直径 d2 5 96mm 套筒孔径 d3 5 98mm 链条通道高度 h1 18 34mm 内链板高度 h2 18 08mm 外链板高度 h3 15 62mm 过渡链尺寸 l1 7 9mm l2 9014mm c 0 1mm 毕业设计 论文 16 排距 pt 22 78 3 3 3 滚子链链轮的基本参数和主要尺寸 gb t1234 1997 图滚子链链轮结构尺寸 查表 14 2 3 初选 z 18 已经选择链条的型号为 12a 型 通过查表 14 2 2 查得配 用链条的节距 p 19 05mm 滚子链外径11 91 r dmm 排距22 78 z pmm 确定分度圆的直径 d 00 19 05 109 7 180180 sinsin 18 p dmm z 2 15 齿顶圆直径 a d max min 1 25109 71 25 19 05 11 91121 60 1 6 1 109 71 25 19 05 11 91115 14 ar ar ddpdmm ddpdmm z 2 16 由于 121 60mm d 115 14mm 选择 d 118mm 齿跟直径 f d 109 7 11 9197 79 fr dddmm 2 17 分度圆弦齿高 a h max min 0 80 8 0 625 0 5 0 65 19 050 5 11 916 7979 18 0 5 0 5 19 05 11 91 3 57 3 576 7979 ar ar a hpdmm z hpdmm h 17 取 a h 5mm 最大齿跟距离 x l 97 79 xf ldmm 2 18 齿侧凸缘 g d 180180 cot1 040 7619 05 cot1 04 18 080 7688 47 18 88 47 80 g g phmm z dmm dmm g d 选取 g d 80mm 3 3 4 齿槽形状的选取 选择三圆弧一直线齿形 3 3 5 链轮材料的选择和热处理 由于本设计的链轮无剧烈冲击振动和要求耐磨损的主从动链轮 所以根据表 14 2 18 选择链轮的材料为 45 钢 热处理方法为 淬火 回火 齿面硬度要求 40 50hrc 3 4 链传动校核 3 4 1 链传动的主要失效形式 1 铰链磨损 链节在进入和退出啮合时 相邻链节发生相对转动 因而在铰链的销轴与套筒间有 相对转动动 引起磨损 使链的实际节距变长 啮合点沿链轮齿高方向外移 当达到一 定程度后 就会破坏链与链轮的正确啮合 导致跳齿或脱链 使传动失效 链条磨损后节距变长的情况如图 8 12a 所示 图中 dp 为链节距的平均伸长量 铰链磨 损后实际上只是外链节节距伸长了 2dp 即 p2 p 2dp 而内链节距是不变的 即 p1 p 如图 8 12b 所示 可知链轮节圆直径的增量为 dd dp sin 180 z 由此可见 若 dp 一 定 通常许用伸长率 dp p 3 则 dd 随链轮齿数 z 的增多而增大 因此 为了保证 链的使用寿命 不致过早产生跳齿或脱链 除应满足规定的润滑状态外 还有必要限制 毕业设计 论文 18 链轮的最大齿数 a b 图 8 12 链条磨损 铰链磨损 过去是链传动的主要失效形式 近年来 由于链和链轮的材料 热处理 工艺 防护与润滑状况都有了很大的改进 链因铰链磨损而失效的形式已经退居次要地 位 只有那些不能保证所要求的润滑状态或防护装置不当的传动 磨损才会成为主要的 失效原因 2 疲劳破坏 由于链在运转过程中所受载荷不断改变 因而链是在变应力状态下工作的 经过一定循 环次数后 链的元件将产生疲劳破坏 滚子链在中 低速时 链板首先疲劳断裂 高速 时 由于套筒或滚子啮合时所受冲击载荷急剧增加 因而套筒或滚子先于链板产生冲击 疲劳破坏 在润滑充分和设计 安装正确的条件下 疲劳强度是决定链传动承载能力的 主要因素 3 铰链胶合 铰链在进入主动轮和离开从动轮时 都要承受较大的载荷和产生相对转动 当链轮转速 超过一定数值时 销轴与套筒之间的承载油膜破裂 使金属表面直接接触并产生很大的 摩擦 由摩擦产生的热量足以使销轴和套筒胶合 在这种情况下 或者销轴被剪断 或 者导致销轴 套筒与链板的紧配合松动 从而造成链传动迅速失效 试验表明 铰链胶 合与链轮转速关系极大 因此 链轮的转速应受胶合失效的限制 19 4 链被拉断 在低速 v0 6m s 情况下允许传递的额定功率 p0 当实际情况不符合实验规定的条件时 如图 8 14 所示 查得的 p0 值应乘以一系列修正 系数 如小链轮齿数系数 kz 链长系数 kl 多排链系数 kp 和工作情况系数 ka 等 系 数值见下节图表 当不能按如图 8 15 所示的方式润滑而使润滑不良时 则磨损加剧 此时 链主要 是磨损破坏 额定功率 p0 值应降低 当 v 1 5m s 且润滑不良时 为图值的 30 60 无润滑时为 15 寿命不能保证 15000h 当 1 5m s7m s 且润滑不良时 该传动不可靠 不宜采用 图 8 14 a 系列滚子链实用功率曲线 图 8 15 推荐的润滑方式 人工定期润滑 滴油润滑 21 油浴或飞溅润滑 压力喷油润滑 当 v 0 6m s 时 链传动的主要失效形式是过载拉断 此时应进行静强度校核 静强度安 全系数 s 应满足下式要求 8 8 链的极限拉伸载荷 qn nq n 为排数 单排链的极限拉伸载荷 q 见表 8 1 工况系 数 ka 见表 8 5 链的总拉力 f1 按式 8 6 计算 当实际工作寿命低于 15000h 时 则按有限寿命进行设计 其允许传递的功率可高些 设计时可参考有关资料 升降机链传动布置分布图 毕业设计 论文 22 第 4 章 框架主体 格构式 结构设计 4 1 设计准则 从轻便 紧凑 利于组装 结构简单 便于掌握的主体框架技术出发 充分挖掘主 体框架结构在材质 结构型式 连接方式 重量 尺寸等方面的潜力 对其进行优化设 计研究 以期实现主体框架结构长度较长 断面尺寸 重量相对不大的前提下大幅度提 高承载能力 同时尽量降低主体框架结构的材料使用成本 4 2 格构式定义及优缺点 格构式 由型钢 钢管或组合截面杆件连接而成的杆系结构 多作成桁架和格构柱 优点 结构的自重轻 风的通过性好 缺点 制造工艺复杂 不便采用自动焊 节点处应力集中较大 桁架是承受横向 载荷的典型格构式结构型式 4 3 格构型框架主材截面形式选择分析 a b 图 1 格构型框架断面图 应用范围最广的用框架形式为格构型 格构型框架的断面图见图 1 其主材的截面 形式主要有管材式 见图 1a 等边角钢式 见图 1b 多年以前 我公司在国外施工 时就接触了管材式主材的格构型框架 而国内均采用等边角钢式主材的格构型框架 框 架主材截面形式到底采用什么形式更加合理 我们做了如下分析 23 4 3 1 不考虑风荷载影响的格构型框架主材形式选择分析 为方便方案的比较 格构型框架的截面按照等截面考虑 其长细比公式为 1 r l 式中 格构型框架的整杆长细比 与框架两端支承方式有关的压杆折算长度系数 两端铰支时为1 1 1 取值 1 05 两端支承间框架长度 cm r 框架中部断面的回转半径 cm 组合构件断面的 r 值为 2 4f j r j 框架中部断面的截面惯性矩 cm4 f 框架单根主材截面面积 cm2 34 2 4 2 0 2 0 fcj c fjj xx 00 2zcc 4 jx 单根主材对自身重心轴线的惯性矩 cm4 c0 相邻两主材重心的距离 cm z0 单肢主材的重心距离 cm 对于等边角钢为等边角钢的重心轴线与边的距 离 对于管材为管材的外径的 1 2 c 框架中部断面的边宽 cm 将式 3 代入式 2 再代入式 1 经演算 整理得 f x jl c 2 05 1 2 0 5 式 5 中 x j f 0 三个数由于主材规格的不同而不同 现令框架长度 l 为 3800cm 根据特高压山地段塔型分析确定 假定一系列规格的主材 等边角钢式及圆管式 组成格构型框架 将对应的参数代入式 5 再代入式 4 求取长细比分别为 90 100 110 120 时对应的框架断面边宽 c 计算结果连同主材等的参数一并列入表 1 表 1不同规格主材的断面参数等及对应框架断面边宽值 毕业设计 论文 24 主材规格jx cm 4 z0 cm f cm 2 l cm c cm l80 657 352 1911 538009092 93 80 4 87681 4854411 538009096 51 l80 657 352 1911 5380010084 05 80 4 87681 4854411 5380010087 62 l80 657 352 1911 5380011076 79 80 4 87681 4854411 5380011080 35 l80 657 352 1911 5380012070 73 80 4 87681 4854411 5380012074 29 l90 8106 472 5213 9438009093 53 90 5 239125 7024 513 9438009097 46 l90 8106 472 5213 94380010084 65 90 5 239125 7024 513 94380010088 57 l90 8106 472 5213 94380011077 37 90 5 239125 7024 513 94380011081 30 l90 8106 472 5213 94380012071 31 90 5 239125 7024 513 94380012075 23 根据本文后部分 2 1 中公式 6 可以得出当框架的长细比 主材截面面积和及材质 相等时其框架的容许中心压力相等 即框架承载力相等 表 1 中相邻两种截面形式主材按等边角钢边长与圆管直径相等考虑 且主材截面面 积相等 很明显采用圆管时框架的断面边宽值大 框架等承载力比较原则 依此框架 主材截面形式不宜采用圆管式 再将表 1 中参数交叉比较 当长细比相等 框架承载力不相等时 仍然是采用圆管 时框架的断面边宽值大 依此框架主材截面形式不宜采用圆管式 由此可以得出结论 在不考虑风荷载影响的前提下 格构型框架主材截面形式采用 等边角钢式优于圆管式 4 3 2 考虑风荷载影响的格构型框架主材形式选择分析 以上的分析结果显示 格构型框架主材截面形式宜采用角钢式 但此结论并没有考 25 虑风荷载的影响 然而 框架作为升降工具 如何计算风荷载的影响 尚无标准可依 为此 我们引 入有限元软件作为受力分析手段 将风荷载按均布荷载考虑 静风荷载公式为 whdwh awkkkf 310 1 其中 k0 为设计风速重现期系数 k1 为风阻系数 k3 为地形地理条件系数 wd 为 设计风压 awh 为迎风面积 同一地点使用框架时 k0 k3 系数相同 假定迎风面积为定值 则风荷载大小取决 于风阻系数 根据框架特点等参数查询资料得到 角钢的风阻系数约为圆钢的风阻系数 的 1 6 倍左右 为了比较分析风荷载对框架稳定的影响 假定风速为10m s 规程 dl5009 2 2004 规定 六级及以上大风时 不得进行杆塔组立作业 同时在 dl5009 2 2004 附录 b 的表 b 12 中给出了 5 级风的最大风速为 10 7m s 在有限元软件里建立了框架受力模型 主 辅材采用角钢和圆管其框架所受风荷载存在约 1 6 倍的关系 其他工况按相同考虑 软 件计算结果见表 2 表 2 考虑风荷载 框架计算对照表 圆管式等边角钢式 框架规格750 750 38750 750 38 主材 70 4 58827 q345l70 7 q345 主材截面面积 cm29 4249 424 辅材 30 1 98874 q345l30 3 q345 辅材截面面积 cm21 7491 749 稳定安全系数4 033 11 从软件计算结果来看 考虑风荷载之后 在框架断面边宽 主辅材迎风面积和截面 面积 受力工况相等的情况下 主辅材采用圆管式具有明显优势 因此宜将框架主 辅 材截面形式确定为圆管式 1 框架主 辅材材质选择 对于框架的材质选择 我们从不同材质框架的容许中心压力和重力角度进行分析 2 不同材质格构型框架容许中心压力分析 毕业设计 论文 26 框架容许中心压力为 此处忽略框架自身重量的影响 6 h fp w y k f 7 式中 p 框架的容许中心压力 kn 纵向受压框架的压应力折减系数 由 查表确定 表 3 fh 框架主材截面积和 cm2 fy 材料的屈服极限 n cm2 对于 q345 fy 34500 对于 ly12 fy 29400 kw 框架稳定安全系数 根据 dl t 875 取值为 2 5 框架的稳定容许应力 n cm2 对于 q345 34500 2 5 13800 对于 ly12 29400 2 5 11760 表 3q345 ly12 格构型框架参数及容许中心压力计算表 序号 90100110120备注 0 499 0 4310 3730 324q345 0 2120 1720 1420 119ly12 13800138001380013800q345 11760117601176011760ly12 p fh6886 20 fh 5947 80 fh 5147 40 fh 4471 20 fh q345 fh2493 12 fh 2022 72 fh 1669 92 fh 1399 44 fh ly12 2 762 943 083 19 从表 3 可以看出当框架的长细比 主材截面面积等参数相等时 只变换框架的材质 则采用材质为 q345 的格构型框架的容许中心压力是采用材质为 ly12 的格构型框架的 容许中心压力的 2 76 3 19 倍 此次框架研究是针对特高压铁塔的组立 单件最大起吊 重量相对常规塔型而言有大幅度提高 所以框架的材质选取 q345 对框架的承载力大幅 度提高很有优势 27 3 不同材质格构型框架主材重力的分析 框架的断面宽度大于 90cm 后对运输和施工都很不方便 又从表 1 中还可以看出框 架的断面宽度要小于 90cm 则框架的长细比必须大于等于 100 又由 架空输电线路铁 塔组立工程手册 中推导出在相等承载力条件下 ly12 铝框架与 q345 钢框架的重力比 关系为 l g g l g g 4036 0 8 式中 gl gg ly12 铝框架 q345 钢框架的重力 l g ly12 铝框架 q345 钢框架的纵向受压框架的压应力折减系数 见表 3 将 g l 带入式 8 中求解得到 ly12 铝框架与 q345 钢框架的重力比关系 见 表 4 表 4ly12 q345 格构型框架参数及重力比关系表 序号 90100110120备注 g 0 4990 4310 3730 324q345 l 0 2120 1720 1420 119ly12 g l g g 0 4036 0 949981 011341 060161 09887 从表 4 可以看 当框架的长细比为 100 时 在相等承载条件下 ly12 铝框架的重 力已经大于 q345 钢框架的重力 并且 ly12 的材料价格远高于 q345 钢的材料价格 因 此 采用 q345 钢框架不但购置成本低 运输成本低 其使用寿命也较 ly12 铝框架长 的多 但需要增加防锈除锈等保养费用 综合技术经济比较 此次研究的框架材质采 用 q345 才经济合理 从以上两个角度分析的结果均是 此次研究的框架材质选择 q345 毕业设计 论文 28 总结 时间过的很快 短短的几个月 一转眼就过去了 而我的毕业设计 升降机的设计 在老师和同学的帮助和指导下终于完成 在整个设计过程中 做很多的工作并不是一帆 风顺 刚开始