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机械毕业设计论文

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机械毕业设计105升降机的设计（无图）,机械毕业设计论文

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毕 业 设 计 任 务 书 200 8 年 3 月 1 日 毕业设计题目 升降机的设计 指导教师 俞云强 职称 讲师 专业名称 机电一体化技术 班级 机电 50532 学生姓名 施浒 学号 5020053221 设计要求 1.完成资料翻译一份（ 3000 字以上） 2.完成毕业设计调研报告一份； 3.升降机 的 设计 ； 4.完成相关程序设计； 5.完成毕业设计说明书一份； 6.完成相关图纸。 完成毕业课题的计划安排 序号 内容 时间安排 1 外文资料翻译 2008.1.1 至 2008.3.5 2 搜集相关资料并调研，完成调研报告 2008.3.6 至 2008.3.14 3 进行硬件电路的设计及机构的选择，并完成相关程序的编写，编写说明书，绘制相关图纸。 2008.3.15 至 2008.4.1 4 整理毕业设计说明书并定稿，准备答辩 2008.4.2 至 2008.4.10 5 答辩 2008.4.11 答辩提交资料 外文资料翻译，毕业设计调研报告， 毕业设计说明书，相关图纸。 计划答辩时间 2008.4.11 无锡职业技术学院机电技术学院 2008 年 3 月 1 日 nts目录 第一章 引言 1 1 1 提升机 主要技术参数 1 1 2 提升机 的结构组成 2 第二章 提升机 的工作过程 3 第三章 提升机 控制流程图设计 5 第四章 PLC 控制系统的硬件设计 9 4 1 PLC的 I/O硬件设备名称、 I/O地址分配图 9 4 2 硬件的选择 9 4 2 1 提升电动机的选择 9 4 2 2 行程开关的选择 10 4 2 3 接触器的选择说明 10 4 2 4 继电器的用法说明 10 4 3 电气控制 箱的设计说明 10 第五章 PLC 电气控制系统设计 12 5 1 主电路设计 12 5 2 PLC外部控制电路设计（ I/O地址分配） 13 5 3 控制程序的编写 14 第六章 关于线路的安全问题说明 17 总结 18 致谢 20 参考文献 21 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 第一章 引言 提升机 广泛 应用于 电子产品生产线中， 实现对 电子产品整机和部件等物料在不同标高的生产线之间传递，实现部件的垂直输送，如彩电生产线、电脑装配生产线等。本课题设计完成的 提升机 是利用 提升小车 升降 托台 的上下往复运动来实现 部件 的垂直输送 ，在 升降 托台 的上行程 中 输送 部件 ，在 下行程中空载 ，在提升小车 的一个循环过程中 完成部件的单 方向 输送 。提升小车 升降 托台 上可装上不同种类的输送 部件 ，并与出入口 的 输送 、检测 设备相配合，使输送过程实现 了 完全自动化。 由于 提升机 设备 要求 动作平稳、准确 、可靠、安全性好 ，因此在本系统的电气设计中考虑了较多的电气互锁、工作指示和故障报警处理，如 在上、下生产线的出入口处均 设置 了 安全 检测 装置 （ B1、 B2） ，提高 了提升机整体系统 运行的安全性。 该提升机 的控制系统具有较强的抗干扰性、灵活的 操作方法 ， 操作方式可进行手动和自动切换，用于设备的调试、维护和自动运行 操作 两方面的功能完成 。在该 产品的控制系统设计中， 选用 了日本三菱公司的 FX2N-48MR 型 PLC 作为系统控制核心，较好的满足了 系统的电气控制要求 。 1 1 提升机 主要技术参数 升降行程： 0-20m 升降速度： 0.5米 /秒 最大载荷： 40Kg 物料种类：包装箱、托板 标准宽度 900mm 图 1-1 提升机 外观图 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 1 2 提升机 的结构组成 图 1-2 提升机 结构简图 主要结构部分含进口生产线（含气动档销、入口部件检测行程开关 SL1）、提升小车（含电滚筒即输送电机 M2、定位行程开关 SL2）、出口生产线（含出口检测行程开关 SL9）、提升小车位置检测行程开关（含 SL3 SL8）、入口处部件安全检测开关 B1、出口处部件安全检测开关 B2。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 第二章 提升机 的工作 过程 图 1-3 提升机 工作流程图 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 本 设备具有手动和自动两种控制模式，自动用于正常的重物提升和回落，手动模式用于调试、检查维修等工作。 通常手动模式开关设计成钥匙，由专人保管， 以保证系统的安全。 工作流程图说明 :系统上电，检测拖台是否有部件，有则拖台与出口接平，输出部件。当一个动作结束后，拖台复位，挡销放下一个部件输出进入提升机。如果拖台不到位，部件恢复动作进入提升机。当拖台与提升机出口接平，输送电机提升部件当完成提升动作后输送电机反转，拖台下降。进入复位阶段。部件继续进入提升机。 检测元件名称：检测元件分为行程开关与对射式光电传感器。 行程开关用于检测元件的位置并对电机进行开关控制，光 电传感器用于对外来干扰因素的排除对 生产过程进行保护 护。 检测元件布置：行程开关分布在输入、输出口与拖台的升降行程中， 拖台 在升降的行程中分为减速、停止和极限开关。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 第三章 提升机 控制流程设计 序号 名称 内 容 1 SL1 ON时检测到入口有部件，电磁阀 YV1 动作 ,挡销顶升 ,放行一个部件 2 SL2 托台部件检测信号 ,ON时表示托台有部件 3 SL3 托台下降极限位置信号 ,ON时表示托台超行程 ,故障报警 4 SL4 托台下降平进口线位置信号 ,ON时表示进口位置到 5 SL5 托台下降变速位置信号 ,ON时托台由高速变低速 6 SL6 托台提升变速位置信号 ,ON时托台由高速变低速 7 SL7 托台提升平出口线位置信号 ,ON时表示出口位置到 8 SL8 托台提升极限位置信号 ,ON时表示托台超行程 ,故障报警 9 SL9 出口生产线空位检测 ,ON时表示出口生产线没有空出一个部件位置 10 B1 进口位置安全检测 ,ON时表示进口有物体 ,不能提升托台 11 B2 出口位置安全检测 ,ON时表示出口有物体 ,不能提升托台 12 SA1 手动 /自动选择开关 ,1手动 ;0自动 13 SB1 手动提升托台 14 SB2 手动下降托台 15 SB3 手动进部件 16 SB4 手动出部件 17 FR1 提升电机故障报警 18 FR2 提升电机故障报警 19 FR3 输送电机故障报警 20 KM1 提升电机快速提升 ,KM1=1;KM5=1 21 KM2 提升电机快速下降 ,KM2=1;KM5=1 22 KM3 提升电机慢速提升 ,KM3=1 23 KM4 提升电机慢速下降 ,KM4=1 24 KM5 提升电机快、慢速 控制接触器， KM5=1 快速 ;0慢速 25 KM6 输送电机进部件 26 KM7 输送电机出部件 27 YV1 控制入口挡销顶升的电磁阀 ,YV1=0挡销顶起 ;1挡销落下 表 1-1 元器件功能说明 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 上 电S A 1 = 1S L 2 = 1n o手 动 控 制y e s提 升 电 机 快 速下 降K M 2 = 1 , K M 5 = 1S L 5 = 1提 升 电 机 切 换到 慢 速 运 行K M 4 = 1Ay e sy e sn oBS L 4 = 1提 升 电 机 停 转制 动n oy e sn onts无锡职业技术学院毕业设计说明书 图 1-4 提升机 控制流程图 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 控制流程图描述：当系统上电后整个系统得电，用 SA1进行手动控制与自动控制的选择，当拖台检测信号检测到拖台上有部件时，延时 1s提升机快速提升，当 SL6检测到拖台位置时，提升机切换至慢速 。 SL7 检测到拖台时提升电机停转，延时 1s输出电机输出部件。之后，提升机快速下降， SL5检测到拖台位置，提升机切换至慢速。 SL4检测到拖台，提升电机停止转动。挡销落下，部件继续进入提升机，形成循环。如果 SL2没有检测到信号提升机快速下降，SL5 检测到信号，提升机切换到慢速运行， SL4检测到拖台信号，提升机停转。部件进入拖台。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 第四章 PLC 控制系统的硬件设计 4.1 PLC 的 I/O 硬件设备名称、 I/O 地址分配图 图 4-1 I/O地址分配图 4.2 硬件的选型 4.2.1 提升电动机的选择 根据提升机的控制要求（运送部件重量为 40kg，提升物料小车最大速度为 0.5m/s，物料小车要与上、下生产线正确稳定对接）选择 YDEJ 型三相异步变极双速电磁制动电动机。 所需功率 P1=FV=40*g*0.5=0.2kw 电动机的效率 =90% 电动机实际功率 P2=P1/ =0.2/90%=0.22kw 电动机实际 电流 I=P/U=0.22*1000/220=1A 因此选择的电动机为浙江大速电机股份有限公司的产品。 图 4-2 电动机外观图 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 技术数据 YDEJ280M- 4 72 133.6 1480 91 0.90 1.4 6.5 1.8 2 82 152.2 2970 88 0.93 1.4 7 1.8 型号 功率 (KW) 电流 (A) 转速 (r/min) 效率 (%) 功率因数 (cos) 堵转转矩 堵转电 流 最大转 矩 额定转矩 额定电 流 额定转 矩 4.2.2 行程开关的选择 行程开关是一种根据运动部件的行程位置而切换电路的电器。它的作用 原理和按钮类似，动作时碰撞行程开关的顶杆。 本次行程开关选择上海飞鸽电器厂的 FGX2 系列微动行程开关 。 技术参数 : 额定绝缘电压： AC400V； 额定工作电压： AC380V、 DC250V； 额定工作电流： AC-1、 21A 4.2.3 接触器的选 择说明 接触器用来切断电动机或其他负载主电路的一种控制电路。当接触器触点切断电路时，如果电路中电压超过 10-20 V 和电流超过 80-100mA，在拉开的两个触点之间会产生电弧，应该安装灭弧装置。交流接触器的额定操作频率（每小时接通次数）为 600 次 /小时。 本次设计接触器选择广东奇正电器有限公司的 KEC2C(CJ20C)系列切换电容接触器 ， 用于交流 50Hz、额定电压至 380V、额定控制电容器容量至 40kvar 的低压网络中，专用于接通和分断无功功率补偿电容器，并能抑制接通电容器瞬间产生的涌流，特别适用于带有微机 控制的无功功率自动补偿电容器柜。 4.2.4 继电器的用法说明 继电器是一种根据特定形式的输入信号而动作的自动控制电器。与接触器的不同之处为它主要用在弱电的控制中，在本次设计中继电器的适用电压为 24V。对于继电器的用法说明如下：继电器有 16 个接线端，编号 14， 15 分别为 +， -信号的输入，输出端。 1， 9； 2， 10；3， 11； 0， 12；分别为常闭触点接线端。 5， 9； 6， 10； 7， 11； 8， 4；分别为常闭触点接线端。因此可以按照以上接线点的说明接线。 4.3 电气控制箱的设计说明 本次设计中电气控制箱选择上海 台朋自动化设备有限公司的 ESNTO(恩斯托 )系列 密封机箱 ，其特点主要有： 防尘、防水、防爆、耐酸、耐碱、外型美观、品质稳定、完全绝缘不导电、抗撞击不变形等 。在本次设计中的控制箱尺寸为 200*500*300mm。而台朋公司的设计产nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 品尺寸 规格是从 53*53*36mm 到 400*600*300mm的范围 。本设计正好在它所提供的范围之内。而且台朋公司的控制箱 可以任意加工开孔 ，可以按照要求的尺寸做出来。 散热启动停止图 4-3 电气控制箱正、反面图 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 第五章 PLC 电气控制 系统设计 5.1 主电路设计 L1 L2 L3 NU V WU1V1W1U2V2W2U2V2W2U3V3W3U4V4W4U5V5W5U5V5U6V6W6U8V8W8U9V9W9U9V9U10V10W10W5U7V7W7W9提升电机快速 (KM5=1)提升下降提升电机慢速 (KM5=0)提升下降输送电机进部件出部件图 5-1 PLC电气控制电路系统主电路 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 5.2 PLC 外部控制电路设计 COMCOML1N图 5-2 PLC外部控制电路 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 5.3 控制程序的编写 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 1 LD M8002 45 ANI X12 2 SET S0 46 AND X12 3 STL S0 47 SET S20 4 LDI X25 48 SET S15 5 AND X1 49 AND X12 6 AND X0 50 SET S20 7 SET S10 51 ANI X10 8 ANI X1 52 SET S19 9 SET S21 53 STL S15 10 LD X25 54 OUT Y6 11 SET S30 55 OUT Y14 12 STL S10 56 LDI X24 13 OUT T0 57 SET S16 14 K10 58 STL S16 15 LD T0 59 OUT Y1 16 AND X22 60 OUT Y12 17 AND X16 61 LD X16 18 AND X4 62 AND X17 19 SET S11 63 AND X3 20 ANI X4 64 SET S17 21 SET S10 65 ANI X3 22 STL S11 66 SET S16 23 OUT Y0 67 STL S17 24 OUT Y11 68 LDI X17 25 LDI X16 69 ANI X22 26 ANI X22 70 AND X21 27 AND X20 71 AND X2 28 AND X5 72 SET S18 29 SET S12 73 ANI X2 30 ANI X5 74 SET S17 31 SET S11 75 STL S18 32 STL S12 76 OUT Y3 33 OUT Y2 77 SET S23 34 LDI X20 78 STL S19 35 SET S13 79 OUT T2 36 STL S13 80 K40 37 OUT T1 81 LDI T2 38 K10 82 SET S14 39 LD T1 83 LD T2 40 SET S14 84 SET S20 41 STL S14 85 STL S20 42 OUT Y6 86 OUT Y5 43 LD X24 87 OUT Y10 44 AND X10 88 SET S30 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 89 STL S21 121 LDI X11 90 OUT Y1 122 SET S27 91 LD X17 123 LD X11 92 AND X22 124 SET S29 93 AND X4 125 STL S27 94 SET S22 126 OUT Y5 95 ANI X4 127 LDI X23 96 SET S21 128 SET S10 97 STL S22 129 STL S28 98 OUT Y3 130 OUT T3 99 LD X21 131 K40 100 AND X3 132 SET S25 101 SET S23 133 LD T3 102 ANI X3 134 SET S29 103 SET S23 135 STL S29 104 STL S23 136 OUT Y4 105 OUT Y3 137 OUT Y10 106 SET S24 138 STL S30 107 STL S24 139 LD X26 108 OUT Y7 140 OUT Y0 109 LD X0 141 OUT Y11 110 SET S25 142 LD X27 111 STL S25 143 OUT YI 112 OUT Y5 144 OUT Y12 113 OUT Y13 145 LD X28 114 LD X23 146 OUT Y5 115 AND X1 147 OUT Y13 116 SET S26 148 LD X29 117 ANI X1 149 OUT Y6 118 SET S28 150 OUT Y14 119 STL S26 151 OUT S0 120 OUT Y5 图 5-3 控制流程图 在设计 PLC 外部电路中，考虑了在 PLC 的外部组成紧急停止电路，控制电机正 、反转动作同时进行的联锁电路、上下限定位联锁电路，以备出现外部电源异常、 PLC 故障等情况。设置外部安全电路可防止误动作、误输出引发的事故。在本系统的电气控制设计中，考虑了许多联锁功能，如提升电机 M1 的快速提升 KM1 和快速下降 KM2 之间的电气互锁，提升电机M1的慢速提升 KM3、慢速下降 KM4和快慢速选择 KM5之间的电气互锁以及与极限位置开关 SL3、SL8 之间的电气互锁等，确保了系统的安全性。 在 PLC 的电气控制设计中，还充分考虑了运行状态指示和故障报警处理部分，使工作状nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 态明确、运行可靠性提高。 第六章 关于线 路的安全问题说明 本次线路采用三相五线制供电， 380V交流电压，频率 50HZ。 在选择线路时，安全问题是最重要的，也是需要首先考虑的问题 电灼伤时主要造成人体外部损伤，它是由电弧的高温或高频电流流过人体产生的热量所致，严重灼伤可造成残废。低压大电流断开或线路有短路时拉闸都会发生拉弧伤人。 一般对人体安全电压为 36V，所以 在弱电控制强电的过程中控制部分采用 24V 电压是对人体没有伤害的电压。 在电气控制线路中采用熔断器进行短路保护，低压断路器进行低压保护，但不能用热继电器进行过载保护，因为热继电器不能用于启停六 十次 /小时的情况。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 总结 2 个月过的很快，一会就过了 ，此时的我 比较矛盾 ， 一方面紧张 将面临最严厉的毕业答辩，到目前为止，我依旧没有太多的把握，只能全力以赴； 另一方面 对答辩充满好奇的同时，我又有那么一点点的兴奋，兴奋的是，三年的大学生活，即将 结束 ， 更广阔的天空等着我们。 由于基础薄弱，设计起来很困难，刚拿到课题时找资料是第一大难关，那时脑子里一片紊乱，无从下手 ， 挑了好多的书，但总是无法把那些片段串联成一个方案，后来通过 俞 老师和 同学的帮忙，渐渐有了头绪，确定了方案，正式着手设计。设 计时 拿起了放下已久的书 ，参考书本编程，经过两个月的摸索和学习，把原本不清楚的东西都 基本弄清楚 ，在这期间走过弯路，迷茫过，不知所措，经过指导老师 俞 老师 细心的讲解加上自己的努力终于完成了设计。 这次毕业设计对我以前学过的理论知识起到了很好的回顾作用，以前在校学习时不够清楚如何应用所学知识，对所学的课程 比较迷茫 。开始我们每学期都会有一些各个科目的课程设计，但 都是以小组的形式去做的 ，这次的毕业设计就有所不同，它需要自己去查找资料，自己拿出方案，找出设计的突破口，经过一个月的努力，这次课程设计的各个主要环节都已经出炉 了！从电气图的绘制到编程的敲入，从梯形图的出炉到指令表的编写，我都会自己动手动脑，自己找出各个需要的元件的信息，通过这次的设计我想我自己应该从中得到很多益处的。但现在通过毕业设计，让我很好的运用了模拟电路、工厂设备、 PLC 方面的知识，对其加以进一步的消化和巩固。 在本次设计 ,我学会了如何运用弱电控制强电，避免了人体直接与强电接触的可能，大大提高了人身的安全。也进一步了解了 PLC的一般编程的步骤 .也感 觉到合作的重要性，这对我以后的工作上有很大的帮助的。不管做什么都要一步一步的仔细的做下了。 本次课程设计培养了 自己动手和动脑能力，为将来工作奠定了基础。 通过这次毕业设计的完成，使我对以前的知识得到了巩固和复习，同样也提高了我的计算机的使用能力，更增加了进一步的求学欲望。总之经过完成毕业设计使我收益非浅。 本次电子产品生产线中 提升机 设计是用 24V的弱电通过三菱 FX2N-48MR型 PLC对 380V的强电进行控制。图纸中可以看出详细的情况。 在程序图中所要达到的控制要求基础上，在外围硬件设置中对提升机进行行程开关控制，在每个出口处安装了光电传感器对系统进行保护，当有外来非产品的干扰时系统会停止运行。提升机的入口处设气动 挡销 ,在提升机的出口处设置有部件检测 ,当有部件进入提升机或提升机出口有部件时 ,气动挡销顶起 ,阻挡后续部件进入提升机。 提升机上升和下降的过程中分别有极限传感器和减速传感器，配合 YDEJ 型 三相异步变极nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 双速电磁制动电动机， 可以使系统很稳定地运行。由于实际运行过程中会有很多未考虑的因素，系统运行难免有不足之处，需要在运行过程中不断调试，不断改进以达到预期的效果。 nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 致谢 在此次 提升机 的毕业设计中，通过对 提升机 的分析，对其进行了许多改进，解决了一些关键技术难点： 1.提升机 控制流程图设计 ； 2.PLC 控制系统的硬件设计 ； 3.PLC电气控制系统设计 。在设计过程中我遇到了很多的难题，在指导老师 俞 老师不遗余力的帮助指导下我顺利完成了 这些 设计。使我把所学知识进行了一次系统性的使用，通过这一课题的实施可以使我们把所学知识学以至用。 俞 老师以他严谨的治学态度和丰富的理论知识为我纠正了设计中的错误，为我解答了设计中的疑问，为我的说明书的编写提出了许多宝贵性的意见，付出了很多心血。而我始终感觉到 俞 老师那种诲人不倦的高风亮节，这将在我遇到困难的时候永远激励着我。另外， 俞 老师 定期检查设计完成 情况，确保了质量和进度。 在此，我感谢 俞 老师在这次毕业设计中予以我的极大帮助。 最后，对各位专家、老师审阅我的论文深表感谢，并渴望给予批评指正！ nts无锡职业技术学院毕业设计说明书 参 考 文 献 1. FX2N系列微型可编程控制器使用手册， MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION,1999.11 2. 电气传动自动化技术手册 ,天津电气传动技术研究所编著 ,机械工业出版社 ,1992.9 3.电工速查速算手册 ,金代中主编 ,机械工业出版社 4. 低压电器及电控、电配设备选用手册 ,机 械工业出版社 5.传感技术及其应用 ,谢文和主编 ,高等教育出版社 6.机电传动控制 ,邓星钟主编 ,华中科技大学出版社 7.电器控制与 PLC教程 ,张凯主编 ,东南大学出版社 8./Index.asp 9 /jcq/show.asp?which=YWLR1%28LR1%29%CF%B5%C1%D0%C8 %C8%B9%FD%D4%D8%BC%CC%B5% 10. /x3.htm 11./product/productclass.asp?productclass_2=%BD%D3%B4%A5%C6%F7 12 nts L1 L2 L3 NU V WU1V1W1U2V2W2U2V2W2U3V3W3U4V4W4U5V5W5U5V5U6V6W6U8V8W8U9V9W9U9V9U10V10W10W5U7V7W7W9提升电机快速 (KM5=1)提升下降提升电机慢速 (KM5=0)提升下降输送电机进部件出部件ntsCOMCOML1Nnts nts分类号 密级 无锡职业技术学院 毕业设计说明书 题 目 提升机的设计 英文并列题目 The Design Of The Promote Machine 学生姓名 : 施浒 专 业 : 机电一体化技术 指导教师 : 俞云 强 职 称 : 讲 师 毕业设计说明书提交日期 2008.4.11 地址： 无锡职业技术学院 nts 电子产品生产线中 C 型提升机电气控制设计 摘要 : 在电子产品生产线中， C 型提升机是用于不同标高的生产线之间的生产部件的传递，保证物流的畅通。本次设计主要是通过 PLC 的基本程序语言对提升机进行控制，从而实现提升机的升降；外部接线主要采用三相五线制，这其中包括接口的设计和硬件的选型， PLC 控制系统的设计。在设计的过程中考虑到了一些重要的安全性问题，这些安全性问题包括生产安全和人身安全两方面的含义。还包括各种干扰因素的考虑与设计。 关键词 :生产线， 提升机 ， PLC，电气 控制 设计 Abstract:On electronic product line, the C promote machine is used for the impress of the product parts, which in different elevtion lines ,in order to keep the product throughly. The design that control the promote machine by the basic programmal language about PLC , the out electronic line is designed by three phase and five line. The design consider about some important problem about the safety, including the product safty and personal safty.The design also consider about a variety of interfer factors. Key Words:product line, promote machine, PLC, eletric control design nts 1 nts毕业设计调研报告 - 1 - 调研报告 升降机械很多由工频电机直接带动运行，电气控制部分一般都很简单，多数采用人工手动控制或采用继电器控制方式。这些升降机械存在一些明显的问题，如启动停止和运行不平稳，升降运动过程动作不可靠，自动化程度不高，故障率较高，设备能耗高，无法应急运行，存在安全隐患等等。基于这些问题使得这些升降机械很