升降机的电气传动毕业设计(论文)

辽宁科技大学毕业设计（论文） 第页1绪论1.1升降机的介绍升降机是机、电、液一体化的机械，应用于高层建筑的施工中，大大简化了施工的程序。随着现代工程需要的飞速发展和施工技术的日益进步，施工升降机越来越不可缺少。施工电梯也称作为施工升降机，但施工升降机包含的更广阔，施工平台都属于施工升降机的范畴。我国生产的施工升降机越来越成熟，已经逐步走向国际化。施工升降机主要应用在我国的各类建筑工地工程中，这是因为这样的建筑工程对于使用龙门架、井字架来完成是有一定难度的。近年来，随着建筑高度的不断增加，施工升降机的需求量也在不断增加。升降机除了应用于建筑工程中还能应用在桥梁的建设中，此外，它还可以应用在大型化工厂冷却塔、发电厂的烟囱、广播电视塔以及煤矿等多种施工场合下，施工升降机已成为建筑行业中一种必不可少的机械设备。一般的施工升降机是由驱动机构、桥厢、标准节、底盘、围栏、电气传动系统等几部分构成，是在工地中经常使用的载人载货机械，由于其独特的箱体结构和较高的安全性能，施工升降机在工地上一般是配合塔吊使用，通常载重量在1-3吨，运行速度为1-60M/min。图1.1施工升降机1.2升降机国内外发展状况近几年来,随着中国的迅速发展,国产施工升降机具备了强大的设计理论。无论是技术性能还是产品的质量都处于先进领导者的位置，尤其是结构动力分析、机械振动与模态分析、优化的办法、辅助设计等。根据升降机运行的控制智能化角度，要求升降机有较好的质量,控制的程序中采用先进的调整规则。我们用这些理论基础来开发升降机的性能,为施工升降机的发展带来了巨大变化.利用这些理论人们可以全面掌握每个高度位置上标准节的任何部位的应力状态、可以知道施工升降机悬臂部份的动态特性,并且当吊笼提升速度加大后给升降机带来的影响。升降机结构比较坚固，承载量大，升降平稳，安装维护简单方便，是最为经济实用的理想输送设备。根据升降机的安装环境和使用要求，选择不同的可选配置，可取得更好的使用效果。随着计算机技术，通讯技术的发展，升降机作为建筑中的较为重要应用工具，其技术发展及智能化先进的程度是我国科技者们较为关心的。瑞典ALIMAK公司已经不是当年能垄断升降机市场的大赢家了。国产施工升降机近几年的迅速发展已经占领了中国市场,瑞典ALIMAK公司的产品已经无法在进入国内市场。在亚洲地区中国的施工升降机已经进入市场,并且具有占领这些市场的趋势.“中国是一个升降机大国，但要成为一个升降机强国还有很长的路要走。无论从品牌、产品、技术、人才、管理等各个方面，国产升降机都还有很大的提升空间。在建筑工程的领域里,国产施工升降机虽然没有像其它科技设备那么高的增长率,但是升降机今后还是有着巨大的经济市场.我们要正确的认识目前国产施工升降机所存在的不足,通过基础的理论和科技全面掌握施工升降机的各种性能,并在理论的基础上调整我们的产品,丰富科技力量,增强市场的竞争力。通过几年的发展,在世界著名的超高层建筑物的建设中都有我国施工升降机的身影,在世界著名标志性的建筑的建设中也有我国施工升降机。这样国产施工升降机将会在不久的将来占领更大的国际市场.1.3本课题研究的意义施工升降机主要用于城市高层和超高层的各类建筑中，这主要因为这样的建筑高度对于使用井字架、龙门架来完成作业是十分困难的。近年来，随着建筑高度的不断增加，架设高度大的施工升降机的需求量也在不断增加。建筑施工升降机除了应用在高层建筑中还可以应用在大桥的建设中，此外，它还可以应用在大型化工厂冷却塔、发电厂的烟囱、广播电视塔以及煤矿等多种施工场合下，施工升降机已成为建筑行业中一种必不可少的机械设备。本课题的最终目的是研究高性能、高效率、低成本的升降机，以及分析升降机运行的工作原理。

2升降机结构及控制系统2.1升降机的结构设计2.1.1升降机的基本结构施工升降机包括很多设备，其中升降机起升结构是主要的器械。施工升降机主要是由钢结构、传动系统以及电气系统和安全控制系统等部件组成。主要构件有立柱、吊笼、标准节、对重、天梁、导轨及底盘等。1．立柱：立柱一般分为单立柱和双立柱，选用钢管，将其焊成格构式标准节，其断面可组成三角形、方形，通过计算来确定立柱的尺寸。井字架的架体用来制作杆件。我们将将较低(20m以下)的井字架架体，采用扣件式钢管脚手架的搭设方法，但它不适宜装设安全装置，受用率较低。2．吊笼：吊笼是升降机的核心装置，作为焊接钢结构体，周围都是有钢丝网防护，前后安装单、双开吊笼门，顶上安装的是护身拉杆。吊笼式升降机用来承载货物的空间。由吊笼体吊笼架等装置构成。吊笼架是吊笼承载结构，由吊笼架传递到钢丝绳上。吊笼架一般由上梁、立柱、底梁和拉条组成。图2.1吊笼3．标准节是由无缝钢管和角钢等焊接而成的，标准节上安装齿条，通过附墙架和建筑物固定，作为吊笼上下运转的导轨。4．对重是根据平衡吊笼的本身的重量，进而提升电动机功率的利用率和吊笼的承重，而适当的改善结构受力情况。5．天梁天梁在吊笼顶部的横梁上的装置，它是用来承受吊笼本身重量和吊笼里人和货物重量；是比较重要的受力构件之一，其断面是经过仔细计算才确定的。当载荷为11KN时，天梁可以选择2根14号槽钢，相对焊制而成。它在上端安装一个滑轮和一个固定钢丝绳尾端的销轴。6．导轨导轨的选择，大多数情况下会用工字钢和钢管。导轨通常是单滑比双滑道，与架体焊接在一起。井字架的导轨通常为架体的四角设置，加强了稳定性。7．底盘我们一般在架体的底端安装底盘，用来连接架体与基部。2.1.2升降机的分类根据不同的情况与作用，我们要选择不同的升降机，而升降机的类型是多种多样的。目前主要有以下几种分类方式：1.按传动方式：分为齿轮齿条式、钢丝绳牵引式与混合式。2.按工作笼数量：分为单笼、双笼施工升降机。3.按用途：分为人用升降机、货用升降机、施工升降机等。在现实生活中还存在一些用于特殊场合的升降机，比如矿井专用升降机、电站专用升降机、防爆专用升降机、消防员专用升降机等。4.按导轨架安装方式：分为倾斜式和垂直式施工升降机。5.按驱动方式分类：按照升降机的驱动来分，可以分为交流型升降机、直流型升降机、液压型升降机、齿轮齿条型升降机、螺杆式升降机。6.按速度有无变化：分为变频调速和单一速度，施工升降机在不同的场合升降机的速度有不一样的要求，因为升降机没有速度上具体的分类，所以我们总结出了习惯性的分类。在运行速度低于1．00IIl／s的情况下属于低速梯：运行速度在1．00～2．00n范围之间，属于中速梯；速度相对大于2．00lIl／s时，就是高速梯；在一些特殊情况还有超高速梯，速度超过5．00IIl／s的升降机。随着技术的不断提高，升降机的速度不断地在变化，所以这些参数也是随着提高的。7.按操纵控制方式分类：升降机操纵控制的方式分为以下几种，如按钮操控、手柄操控、信号操控等。在不同的情景有不同的需求，根据现场的实际情况，可以选择适合相对应的控制操纵方式。最近几年，随着对全自动控制的集选控制升降机越来越多的的应用，全自动控制的集选控制升降机高于信号控制，相当于信号控制的无司机控制。除此之外，还有群控升降机、并联控制升降机，它是用一台控制系统，同时操控两台甚至更多的升降机。2.2升降机吊笼结构分析升降机的吊笼是通过一些标准节用螺旋连接成许多支点的空间架，其作用是用来传动和承受负载。标准节的横截面一般有矩形、正方形和三角形。标准节的长度大多数都在1.1m-1.6m之间，塔身是由弦杆、腹杆多选用等边角钢构成。根据塔身的结构升降机一般分为单柱型和双柱型，而我们所研究的升降机采用单柱双吊笼，两个吊笼都有独特的驱动装置，同时上、下运行，不仅提高了运送能力，而且提高了效率。标准节的截面型式为正方形，运用了它的较好的承载能力。吊笼是用角钢焊接成的矩形空间架，吊笼与升降机最近一侧安装了支撑滚轮，吊笼用钢丝绳利用天轮架跟起升机构连接。吊笼的自重过大会对升降机的性能产生影响，所以应该尽量的减小自重。图2.2吊笼结构1下纵梁2下围板3方管4门立柱5上围板6角板7上纵梁8角钢9立柱2.2.1升降机吊笼与传动装置连接形式的分析升降机传动装置与吊笼属于牵引与被牵引的关系，通过行走和导向装置的数量来看，虽然它们的运动具有独立性，但是二者的连接方式又消除了这种独立性。在设计运行设备时，这两个装置的尺寸、规格、精度应在同一水平线上。在运行时，两者的运作应保持一致，在实际操作的时候，如果两者不能够保持一致，就会导致过压紧轮底座连接钢板变形等事故的发生。面对广大需求者来说，必须对目前升降机吊笼与传动板的连接设施进行改进，把目前的这种连方式改变为万向的单牵引形式，增加一些定位滚轮和缓冲、安全装置。传动装置是升降机的最重要的部分，它的机械性能影响升降机的安全性和便捷性，传动机构与吊笼的联接方式对升降机来说非常重要。升降机传动机构和吊笼作为相对独立的两个设备，二者的导向机构和导轨存在一定的关系，传动板即承载垂直荷载有承载它本身的偏载力矩，吊笼的横向偏载是由滚轮承载的，两者调整互不影响，同时也完美的诠释了对传动机构的使用。升降机的正常工作运行，像起升及其停止，下降及其停止，这些运动的控制都是由传动装置来完成的，牵引轴负责承载拉力；在一些特别的情况下，因为标准节及传动装置运行时的操作误差会对齿轮齿条啮合产生一定的影响。经过对吊笼传动形式的分析可以表明在传动板与吊笼或者传动架的连接时我们首先选用弹性联接方式。2.2.2吊笼结构模态分析对吊笼结构进行模态分析，主要是根据对它动态设计中的薄弱环节。吊笼的构造属于连续弹性体的系统，为了使结果能够更加的精确化，应该对模型加以改进。对吊笼结构模型划分网格实际上是将连续系统“凝缩”成有限个离散的参数，形成了离散系统。网格规划完成后，需要滚轮组合装配连接的立柱面施加约束，左右立柱顶端面对X轴、Y轴、Z轴方向的位移进行约束。设定起始和终止的频率，分别设为0Hz和10000Hz，为了便捷操作，同时进行模态扩展设置。图2.3吊笼结构PRO模型根据以上可以得出结论，吊笼结构整体的刚度和质量分布较为均匀，没有明显的薄弱部位和过剩部位，不存在引发整体较大振动的频率，得出相对比较合理的动态参数。通过对吊笼结构频率在23.5Hz。在85mm×65mm×4mm的折弯钢板处焊接一块倾斜加强筋则有利于降低吊笼结构震荡疲劳导致的破坏，提升它的寿命和操作人员的便捷性。2.2.3吊笼结构受力计算吊笼主要受力部件是底下的四根槽钢，经过计算如下：(2.1)式中——底面单根槽钢所受弯矩()；——起重载荷()；——吊笼的宽度()。(2.2)式中W——截面系数()；——许用应力()。因为。(2.3)主要受力构件选10号槽钢。吊笼本身的重量：(2.4)其中吊笼本身重量（kg）；10号槽钢的总重量（kg）；角钢505的总重量（kg）；角钢705的总重量（kg）；顶板的重量（kg）；安全防坠器自重：(2.5)其中——吊笼总重量（kg）2.2.4吊笼坠落的原因分析由于安全保护措施不够完善，吊笼冒顶事故经常发生。施工升降机都有超载保护装置，保护装置应用在吊笼内载荷和吊笼顶部载荷均有效。若制动器磨擦片严重磨损或有油污，制动力矩不足，所能承受的载重量就会减少。重量限制器，这是本来没有规定的，新的规定需要设定保护装置达到额定载重量的90%一定要发出警报，在额定载重量的120%前要暂停吊笼运行，当然也存在有的升降机根本没有这个装置。一定要按规定进行操作，吊笼超载运行。需要在升降机每次运行操作时，仔细的检查电动机的制动装置，检查后能正常运行，才能正式使用，一旦发现制动装置不正常时，这个时候就应该进行调整和修复后才能运行。如果工作人员在没有受过特定培训无证上岗，如果超载运行，容易导致事故的发生。要严格按照升降机额定负载控制人员的数量和货物的重量，假如升降机长时间处于超载运行的状态，会导致吊笼和其他装置变形，导致升降机的安全运行存在严重的安全问题。装置长时期使用，维修保养不认真，安全装置失灵。这种工作情况导致齿轮与齿条的啮合精度大大降低，磨损程度大大增加，磨损到达一定程度时处于强度临界状态，这种情况下必须更换齿条才能保证安全性。现在的设备租赁行业有着重经济效益和轻维护保养的装置管理错误观念，不是装置能运转，就违背装置运行规律，不进行装置定期的维护和保养。装置如果不正常运转，其它的安全设备就会失灵，在突发情况时不能发挥安全保护作用，同时也是导致施工升降机吊笼坠落事故发生的主要原因之一。升降机安装完成，通过检测合格后并获得使用许可证后，才可以正常使用，尽管这时候升降机处于合格状态，各种安全开关及其他部件等都有一定几率出现异常情况，作为工作人员，一定要时刻关注升降机的安全情况，升降机的安全开关都是根据安全需求设计的。因为上限位开关、上极限开关是防止吊笼冒项而设置的，所以这两个开关失灵失效，就一定导致吊笼冒顶进而发生坠落事故。吊笼失去上升动力后将不会继续上行，这时吊笼的整体并没有超过标准节，一定要避免这种事故的发生。我们还需要吊笼超载保护装置，来保证吊笼的安全性能。设备投入使用前必须取得特种设备检测检验机构出具的特种设备检验合格报告，而且在每次检验有效期到满前一个月提出检查要求，让装备能按期的进行检测，保证施工的安全。施工升降机应定期对操作和维修人员进行岗位培训，一方面提高他们的安全技术水平，树立他们安全生产的责任心，并且加强对装置的维修保养，提出严格、科学、有效的维修保养计划，为了及时的消除装置不安全引起的事故隐患，确保机械安全防护装置完好，性能可靠。并应定期体检，无高血压、心脏病等空中工作禁忌症。施工时期，司机应认真专心，严禁做别的事。所以，减少人员伤亡和装置财产损失，需要工作人员定时的检查升降机的装置是非常重要的。2.3PLC控制系统2.3.1PLC的结构PLC(ProguammableLogicColltroller)是计算机类型的一种电子装置，是对数字模拟的输入量和输出量，控制各种装置的生产流程。PLC还能提供各种类别的接口，方便于和外设连接，改善并增强功能。它对于计算机来说，其编程语言比较简单，并且可以实现直接编程。可编程控制器和计算机的硬件一般都包括以下几个部分：电源中央处理单元存储器输入输出接口编程器图2.4PLC硬件结构图2.3.2PLC控制原理PLC具有可靠性高、适应能力强、抗干扰能力强、编程简易、适应环境能力强、与其他装置配置连接方便等优势。升降机的PLC控制系统包括信号控制和拖动控制。图2.5是升降机PLC控制系统的基本结构图，包括机械系统、指层器、门机、调速装置和拖动系统。PLC的工作方式一般通过扫描循环来运行的。如果在执行过程中遇到跳转指令，则跳转到相应单元，不然处理器将从第一条指令开始顺序的执行程序，一直到最后一条，扫描后自动返回到初始指令，开始重新循环的扫描，直到完成顺序扫描的同时，再处理输入信号的采样的任务。图2.5系统结构框图图2.6PLC工作流程图2.3.3升降机控制系统升降机的控制系统主要由可编程控制核心、模拟量输出、井道和安全装置。控制系统一般都是由信号控制和速度控制组成，控制系统的核心是PLC，应用在解决输入信号的处理和输出控制、设置系统的参数、显示功能由触摸屏来完成，只有安全性能得到保证施工升降机才能正常运行，不然会发生一系列的故障。因此，升降机控制系统用PLC作为核心控制，触摸屏作为显示模块，通过串口执行机构，来控制施工升降机的运行。图2.7升降机控制设计

3变频器的选择及应用3.1变频器的工作原理变频器VFD（Variable-frequencyDrive），变频器通过变频技术和微电子技术的原理，是通过改变电动机工作电源的幅度频率大小的方式来控制交流电动机的电力传动装置。变频器是运用了半导体设备的通断作用将工频电源转变成别的频率的电力控制设备，对交流异步电机的软起动、提高运作精度、变频调速和过流过压过载的提供了有力的安全保证。现如今，变频器在东南亚地区受一些日本厂家影响而被称为VVVF（VariableVoltageVariableFrequencyInverter）。变频器主电路通常有两种：一种是电流型，另一种是电压型。（1）电压型：它是将电压源的直流转换成交流的变频器，它的直流回路的滤波是电容；电流型：它是将电流源的直流转换为交流的变频器，它的直流回路的滤波是电感。变频器因为高压大功率晶体管技术和电子控制技术，而被广泛的应用。目前，为升降机装置设计的专用变频器已出现，运用起来很灵活，功能也很强，当然价格也非常高，所以在大多数控制设计中我们还是采用一般的变频器。我们经过合理设计，也能开发出专用控制器具有的控制功能。图3.1变频器带动的电动机3.2变频器的型号表3.1AMBG11变频器的参数公司代号系列代号最大适用功率输入电源附加说明AMBG11系列1R5：1.5KW2R2：2.2KW3R7：3.7KW：400：400KWT3：三相380V特制机型图3.2AMB-G11系列主回路端子功能：端子功能R主回路电源输入端子STU变频器输出端子VWP制动单元接线端子NE接地端3.2.1AMB-G11变频器AMB-G11系列变频器是深圳安邦信电子有限公司推出的新一代高性能矢量变频器，它代表了最新变频器的发展趋势。与其他一般的变频器相比，它有非常好的性能，它并不是靠多个系列产品来实现功能，它是在我们变频器需求的基础上，进行模块化设计，通过单系列产品的多模块组合，创造最为合适广大需求的产品。是我国目前稀有的几家真正拥有磁通矢量技术的变频器。图3.3接线图该变频器运用良好的无速度矢量控制策略让它具有较快的动态响应，通过先进的电流限制技术和硬件优化设计，要保证在负载发生波动的情形下，变频器不跳闸。并具有以下特点：（1）可靠性建立可靠性设计方案：比如冗余设计和降额设计，全部的设备都必须采用军工等级，要有专业化的制作机构，进而加强整机的可靠性。（2）软启动跟工频起动方式比起来，运用变频器控制可以减小机械部分振荡和冲击，为我们节省了维护的用度，稳定的运行。（3）高启动转矩采用高性能磁通矢量控制模式，低频段提供稳定高输出转矩。（4）安全性G11具有零伺服功能，即使电动机在零速时，也可以全力矩输出，就算制动器松动或失灵时，也不会出现重物下滑，保证系统的安全系数。3.2.2变频改造后的升降机普通升降机指标（1）提升速度：36m/min（2）额定安装载重量：1000

kg（3）电机功率：15kW

（4）防护等级：IP55（5）供电熔断器电流：86A

(6)起动电流：300A左右(7)刹车电流：350A左右2.改造后的指标（1）提升速度:62m/min（2）额定安装载重量：1000kg（3）电机功率：15kW

（4）防护等级：IP55（5）供电熔断器电流：86A

（6）起动电流：25A左右（7）刹车电流：35A左右

系统采用了安邦信变频调速技术，将施工升降机的运行速度从36m/min提升至62m/min，完美的提高了升降机的工作效率；起动电流由300A降到了25A，保证起动没有冲击，即保证施工升降机加速及减速过程平稳的进行，又提高了施工升降机的安全性能。3.3变频器的交流变频调速系统3.3.1变频调速系统功能随着变频器性价比的提升以及变频调速较高的优势，交流变频调速已经应用在了许多领域，升降机调速系统也选用了交流变频调速。最初,根据转换器尺寸提升电机额定电流速度。G11,例如,在这里必须使用当前的“高过载”。使用G11作为一个例子,下面的选择：(3.1)因此,动力装置选择2.至于加速程序而言超载行为必须支持的占空比，这是典型的应用。在这个例子中，在G11的案例，这是“过载”，通常使用1.5倍的过载。如果有任何疑问,应该首先计算起重设备工作周期和转换器准尺寸。(3.2)变频器是根据改变交流电动机电源的频率和幅值的大小，进而改变它的运动磁场的周期，这样才能更好的控制电动机转速。变频器的作用，是使调速控制系统简单化，用变频器和交流感应电动机替代了一些本来只能用直流电动机完成的工作，设备体积也得到了合理化的减小，减小了维修频率，提升了传动技术的发展空间。变频器是用来优化电动机运作的，同时也可以达到增效节能的作用。另一方面，为了满足控制上的要求，所以在很多系统中，通常来说用一般的变频器来代替专用变频器，通过合理的设置、配置和编程，也能达到比较好的控制效果。在一般的控制系统中，我们即要达到一些工业控制的静态、动态性能的要求，还有一个特别重要的性能指标就是它的舒适度。保证升降机理想化的给定速度曲线运行对拖动调速控制系统来说很必要，这会影响到升降机运作的舒适感；另外，升降机的耗能量在整座建筑的耗能量比例很大，目前人们的节能意识普遍增高，减少升降机在建筑内的耗电量，一直是人们非常关注的问题。如何合理的运用已有的自然资源，也是现在研究的主要方向。随着电力电子技术、微电子技术和计算机运行技术的发展，交流变频调速技术的发展非常快速。电动机交流变频技术用来改善工艺流程来提升产品质量和优化环境、促动技术进步的一种方法。变频调速因为良好的调速性能和起制动高效率、平稳性好、高功率因数和节电效果，广泛的应用领域等许多优点而被国内外公认为最有发展的调速方式。（1）变频调速升降机运用的是异步电动机，跟别的一样容量的直流电动机相比具有占空间小、体积小、维护相对方便、结构比较简单、价格较低等优点。（2）变频调速电源通过SPWM技术和SVPWM技术，保证了升降机的质量和性能;其因为控制精度较高、调速范围宽广、动态性能好，已经逐渐的取代了直流电机调速。（3）变频调速升降机运用的是SPWM技术和SVPWM技术，来提高电源的质量，尽量减少谐波，提升了运行的效率，增添了节能的效果.图3.4变频器的应用3.3.2变频调速系统的优势运用目前最先进的交流变频调速技术对升降机电力拖动系统实施技术改造，为了升降机能够稳定的操作，提高工作效率，减少起制动冲击，降低电气维护，减少电能消耗，提高功率因数等都可以取得良好的效果。同时还包括过电压、过电流、欠电压、缺相保护、变频器超温、超速、超载、制动单元过热、I/O故障保护、电动机故障保护等等，变频调速方法具有如下明显特点：（1）效率高，它的运行速度基本可以达到65～75m/min，是普通升降机运行速度（35m/min）的两倍。（2）无极调速技术很好的解决了装置的传动振荡，增加了轴承、齿轮、滚轮、齿条的耐久耐用性。因为变频系统的限流功能，即降低了电机启动时对电网的冲击电流，又缓解了用电装置之间的相互抵触，加强了电缆载流的能力。其实供电电缆是不需要加大的，它与常速升降机相比，反而可以减小。不仅节省了本钱，又提高了收放电缆的便捷性。（3）变频调速系统的安全保护系统。比如过压、过转矩、过电流保护等问题，要完善电控系统就要保证它的可靠性和安全性。因为系统是零速起动，起动器没有转动摩擦，所以使用寿命基本可以近似成无穷大，至少延长十好几倍。（4）选平层控制系统的高性能，一般升降机的选平层都是司机靠目测手动控制实现的，效率较低，总是要上、下点动好多次次才正确停层。导致效率太低而且增加了拖动与控制系统的疲惫度，减少了寿命。而通过变频选平层可以使操作系统非常简单，可以代替故障率高的继电器系统。（5）具有良好的经济性，升降机速度提高了，功率也变大，与传统产品比较起来，能耗却下降了55%，由于在下降时，电机不用供电。按一天12小时工作量计算：每天可节电75kw，合人民币60元。按每年工作300天计，靠节电一项就可以产生效益15800元。（6）维修用度下降，一样型号的非调速升降机，每年大约要换五次齿轮和制动盘和很多个接触器，就这项用度至少得花22000余元。并且要耽误很多工作时间。用这项技术，齿轮可少换50%，齿条寿命至少延长一倍，制动器可以使用十年，可节约维修费大约15000元。

4升降机传动系统设计4.1系统整体设计(1)主控系统系统的主控系统使用了西门子S7-200系列的可编程控制器,经过PLC的模数转换口能够准确地检查出电源的电压值，同时也能很好的控制电机的多段速，控制起来特别简单，编程学习起来也简易方便。(2)变频调速系统调速系统采用AMB-G11变频器，只需要在控制单元设置参数时对变频器给出相应的控制命令就可以使升降机按照设定的频率运行，满足起升阶段稳定快速运行的要求。变频调速装置本身具有很多自我保护功能，所以能够很好的使升降机稳定工作，不会受外界的干扰影响生产。图4.1电气连线图4.2升降机电气传动控制系统的基本要求升降机电气传动控制系统是升降机控制系统的重要组成部分，对其操作的稳定性有重要的影响。对升降机电气传动控制系统提出了如下的基本要求：（1）整机实际工作频率的有效调节(2)保证实际工作速度的恒定(3)各分部速比良好的动态调整(4)维持分部间已定速比关系的恒定不变(5)稳定的起升速度4.3起升结构的设计起升机构在建筑工程中是非常重要的设备。它可以单独使用，也可以成为其它起重机械设备上的主要运转设备，所以被广泛的应用。它是以电动机为动力，经过特有的传动形式，带动卷筒通过运转收放钢丝绳来传动牵引力，进而将吊笼提升到某一高度或者到达指定地点的重要机械设备。4.3.1电动机的选择负载质量包括负载悬挂装置平衡物提升速度提升高度绳滚筒直径转鼓的转动惯量里夫起始时间系统的效率每日工作时间每小时吊装运动垂直升降驱动应该有一个螺旋齿轮减速电动机控制——里夫图4.2垂直升降运动需要稳定的输出功率=(4.1)(4.2)选择发动机：17.5kW，5-pole电动机数据：要求输出的速度(4.3)所需要的齿轮比(4.4)计算转动惯量==1150kgm(4.5)电动机的转换(4.6)(4.7)(4.8)转动的惯量的刹车不考虑，因为加速的过程对电动机尺寸几乎没有什么影响。计算所需要的额定输出转矩的鼓轮(4.9)轴转速与额定起重机速度(4.10)4.3.2制动电阻用变频器带动的电动机以及其他负载在暂停的时候，一般都是运用能耗制动的形式，其实就是把暂停后电机的动能和线圈里的磁能用一个其他的耗能元件消耗掉,用这种方式实现快速停车。当供电断开后，这时变频器的逆变电路会反向导通，把所有剩余电能反馈到变频器的直流母线上来，直流母线上的电压会提高，提高到某一定值的时候，变频器的制动电阻会运行，让这部分电能通过电阻发热的方式全部消耗掉，使保持直流母线上的电压变成一个正常值。当制动通过斩波器和制动电阻器或执行电力恢复时,超载行为。它不能被认为在超载行为将是相同的操作和再生操作。最大可能降低时间的近似计算(4.11)计算周期升降运动的数值每小时运动时间计算稳定的制动功率计算制动功率峰值==(4.12)4.3.3驱动功率1驱动功率电动机额定提升功率可表达为：式中的——额定功率——功率系数；——额定载荷：——吊笼自重；——额定速度。拽引式由于对重自重的作用，额定提升功率表达为：(4.13)显然，在相同的提升能力下，拽引式的额定功率可以设计的小一些。图4.3电动机控制原理图4.4传动机构设计4.4.1传动方案：传动按传动方式可分为：机械传动和液压传动。液压传动由于重量比较轻，体积小，结构紧密，驱动力量高等优势。但是根据目前国内升降机市场的情况，液压的马达虽然比以前的质量好很多，由于它的价格比较高，所以我们还是选择传统的机械传动。传动系统有电机、皮带和减速箱构成。这次的方案使用电动机带传动传递给齿轮后，在通过减速后用涡轮将水平的运动方式变化为垂直的转动方式，最后用丝杠升降机来工作。电动机与减速机之间一般都有带轮、链轮、齿轮等，过载时对电机和传动系统进行保护，皮带过载时打滑为了起到保护作用，所以用皮带传动。将水平的运动转化垂直的传动机构，锥齿轮的要求轴的强度是非常高的，另外涡轮能实现比较大的传动比。所以我们这次选用涡轮。4.4.2执行机构;在执行机构中有齿轮的形式施工工地上，工作环境不是很好，齿轮和齿条互相研磨，齿磨尖了仍然在使用，只是一个很严重的问题。据我们所知，齿形应该如同一个悬臂梁，当磨损到一定尺寸时，必须更换齿轮。在高层的运输中齿条要足够长，考虑到这对生产时会带来不方便。再加上在装配时的不方便。所以用齿轮齿条的形式。丝杠升降机不仅没有上述缺点而结构还紧凑安装、装修等比较方便。所以我们选择了丝杠机构。将机构全部装配好，我们可以继续研究运动仿真以及运动分析。4.5电气传动动态模型4.5.1传动系统动力学模型建立准确升降机传动系统动力学模型，这是在研究动态性能的主要步骤，不同的驱动的升降机系统都有各自特点，因为传动比也不同，所以系统存在差别。一般的升降机传动系统主要有电动机驱动系统、传动链、联轴器、导向轮、钢丝绳等组成。图4.4传动机构对一些中低速升降机来说，我们通常采用补偿链来对质量的平衡调节，没有张紧系统，对高速升降机来说需要采用补偿绳和张紧系统。在研究该链轮驱动升降机的模型中，不仅链传动能实现轿厢的升降，而且传动链条也起到了补偿链的作用。电动机及其减速器与钢丝绳以及绳头弹簧相比，弹性要小得多。升降机在运动的过程中，钢丝绳长度、轿厢载重等都可以变化的，所以在讨论升降机时变模型是具有一定难度的。升降机牵引钢丝绳在运行的时候随时可以变化，所以钢丝绳具有变质量和变刚度两个特点，升降机系统根据额外的补偿进行滑轮外侧的钢丝绳重力平衡。另外，钢丝绳的质量相比要小，我们根据钢丝绳的变刚度特点，而忽略钢丝绳质量的变化。长度为Y的钢丝绳的等效刚度为：K=(4.14)其中L——轮系传动比；N——钢丝绳的根数；E——钢丝绳的杨氏模量；Z——钢丝绳的横截面积；4.5.2传动系统的运动分析在该链轮驱动汽车专用升降机的传动机构中，链轮起着重要的传动作用，链轮节圆半径表示为：(4.15)q——链条的节距；S——链轮的齿数；在匀速运动中：电动机输入转速为：斜齿轮减速器的减速比：则电动机输出转速为：电机链轮转速：(4.16)电机链轮转速：(4.17)联轴器的转速：(4.18)

结论因为施工升降机的类别非常多，每个都有自己的特点，对应着建筑施工中的种种要求。安全性高、良好的性能是人们对施工升降机的最基本的要求。提升式施工升降机具有结构简单，生产制造比较容易，性价比高的优势，这是我们需要的主要对象。经过进一步的研究，通过对这个特殊的施工升降机和安全防坠器、超载保护装置的深入研究分析，得到了以下的结论：1．根据目前施工升降机的设备研究基础上，得到了绳式提升施工升降机的总体方案性能与机构和塔身吊笼的研究。2．根据目前对安全防坠器的探究，比较一些型式安全防坠器的优点和弱点，并且施工升降机设计了一台瞬时式楔块制动的安全防坠器。根据安全防坠器工作过程中的制动力、制动距离和可靠性统一的进行了分析。3．通过pro／engineer设计模拟样机模型，使用机械系统动力学仿真来具体研究软件ADAMS模拟施工升降机一些事故的发生，针对安全防坠器的运动过程应用了动力学仿真分析，根据研究仿真结果，可以知道安全防坠器制动时间为0．20s，制动距离为15ram，这个结果基本满足初始要求。4．施工升降机通过超载保护装置以及高度限位装置，大大的提升了施工升降机的安全性能。

致谢在我的论文马上完成之时，本人向所有帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。特别感谢我的导师马连增老师。导师细心的传授我们知识、端正我们的学习态度、开放的思维方式，使我受益匪浅，这同时对我以后的工作带来了宝贵的财富。而且马连增老师平易近人、对我们的论文整理非常耐心，不惜花费自己休息的时间，来帮助我们整理论文，我感到非常高兴，并且非常感谢老师，使我在轻松愉悦的学习环境中顺利的完成了论文。在这里再一次向导师致以最忠心的感谢和最诚挚的敬意。感谢同一个课题组的申强同学、侯炳超同学、辛志强同学、曹建国同学、金库同学、范家瑞同学、常存林同学以及孙翔宇和龚静同学，在和他们一起做本次毕业论文的时候，相互学习、相互帮助，结下了深厚的友谊，每一次遇到难题都是同学们帮助我度过难题。再一次对所有帮助我完成论文的人表示衷心的感谢。

参考文献[1]石明全。基于ADAMS的多接触问题研究[J]。计算机工程与应用，2004，（29）.[2]林雪松,周蜻,林德新等.Matlab7.0应用集锦[M].北京:机械工业出版社，2006.[3]顾迪民.工程起重机[M].第二版，北京：建筑工业出版社,1988.[4]张质文.起重机设计手册[G].北京：中国铁道出版社，1997.[5]俞启灏，施工升降机结构优化[J],建筑机械，1998（5）.[6]俞启灏；SC系列施工升降机结构计算与优化[J]，北京建筑工程学院学报，1993（1）.[7]陈炳炎，于德介．电梯机械系统动态特性分析研究．中国电梯．1995(2).[8]武军，廖小波，朱昌明．基于ADAMS的电梯横向振动频域分析及参数优化．系统仿真学报．2005，17(6).[9]于德介，吴哲，喻进辉．电梯机械系统的动态性能优化设计．中国电梯．1996(8).[10]金卫清，张惠侨．电梯机械系统动态特性的建模分析．机械设计与研究．1999(3).[11]张长友，朱昌明．电梯系统垂直振动分析与抑制．振动与冲击．2003，22(4）.[12]何振基.施工升降机的发展及设计参数的适应性调整[J].建筑机械化,1998（7）.[13]高耀东.ANSYS机械工程应用精华30例[M].第二版.北京：电子工业出版社，2010.[14]GIovane,AVNasedkin.Finiteelementdynamicanalysisofanisotropicelasticsolidswithvoids[J].ComputersandStructures,2009,87.[15]顾迪民.工程起重机[M].第二版，北京：建筑工业出版社,1988.附录A变频器应用参数基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋转电弧传感角焊缝跟踪单片机控制系统基于单片机的控制系统在PLC虚拟教学实验中的应用研究基于单片机系统的网络通信研究与应用基于PIC16F877单片机的莫尔斯码自动译码系统设计与研究基于单片机的模糊控制器在工业电阻炉上的应用研究基于双单片机冲床数控系统的研究与开发\t