【正文】 升降電梯驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制電路設(shè)計(jì)升降電梯驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及控制電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第１章 設(shè)計(jì)總體方案 設(shè)計(jì)的思路額定載重量是指曳引比為1，平衡系數(shù)（對重系數(shù)），曳引輪曳引的轎廂所承受的重量，對于客梯重量為1250kg，人數(shù)為16位。 額定速度是批曳引比為1時(shí)曳引輪的圓周速度。（單位：m/s）即轎廂速度。 曳引機(jī)減速器的中心距 ：160mm 交流電動機(jī) a）功率（單位：kw）：22b）中心高（單位：mm）：200c）極數(shù)：單速為4極注：1)曳引機(jī)減速器其它幾何參數(shù)，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)GB10008588或JB231879或GB914788的規(guī)定。2)電動機(jī)其它技術(shù)要求，應(yīng)符合GB1297491。曳引機(jī)主要由電動機(jī)、聯(lián)軸器、減速器、曳引輪、機(jī)架、飛輪（手扳輪）、編碼器等部分組成。目前曳引機(jī)的組合形式主要有下列三種：1） 電動機(jī)→聯(lián)軸器→制動機(jī)構(gòu)→減速器→曳引輪2）3）4） 電動機(jī)→聯(lián)軸器→減速器→制動機(jī)構(gòu)→曳引輪5）6）7） 制動機(jī)構(gòu)→電動機(jī)→聯(lián)軸器→減速器→曳引輪8）9）綜合分析后,本人選擇第1）種方案來設(shè)計(jì)。制動機(jī)構(gòu)放置在聯(lián)軸器處，不但可以利用制動聯(lián)軸器縮小尺寸，降低成本，而且可獲得良好的受力狀態(tài)，最后達(dá)到提高壽命、緊湊結(jié)構(gòu)、美觀大方的效果。但放在聯(lián)軸器處對維修來說稍有不便。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中盡量避免蝸桿雙端出軸。曳引機(jī)需要機(jī)架，以便在機(jī)房內(nèi)安裝。另外過輪需安置在機(jī)架上，與曳引機(jī)組成一體。機(jī)架設(shè)計(jì)要注意：曳引機(jī)的重心必須位于機(jī)架之內(nèi)，最好接近機(jī)架平面中央；機(jī)架要有足夠的剛度；機(jī)架不得與曳引輪，鋼絲繩干涉。至于曳引輪的布置，必須安裝在輸出（低速）軸上；放置應(yīng)征得用戶認(rèn)可，由輸出軸左伸右伸決定。對于齒輪副曳引機(jī)，一般和電動機(jī)一起放在減速器的同側(cè)。除小型雜物電梯外，其它電梯都要經(jīng)過起動→穩(wěn)定→停運(yùn)三個(gè)工作階段，其速度要經(jīng)過低速（加速）→正常勻速→低速（減速）三個(gè)階段，其調(diào)速方法通常有直流調(diào)速、變極調(diào)速、調(diào)壓調(diào)帶、調(diào)頻調(diào)帶、直線調(diào)速等形式?？吞荻嘤谜{(diào)壓或調(diào)頻調(diào)速電動機(jī)。隨著技術(shù)的發(fā)展，采用調(diào)頻調(diào)速電動機(jī)要優(yōu)于調(diào)壓調(diào)速電動機(jī)，所以這里我選用調(diào)頻調(diào)速電動機(jī)。電動機(jī)轉(zhuǎn)速和它的極數(shù)有關(guān)。轉(zhuǎn)速高，極數(shù)少，體積小，成本低，故應(yīng)選擇4極電動機(jī)，n1=1500r/min1）傳動比i12經(jīng)綜合考慮選用i12=362）曳引輪曳引輪大小直接影響轎廂速度，由公式得 T2=F2r2=，于是F2=T2/r2= D/d2=F2/Q，于是D=F2*d2/Q=*(1250+2900)= 取D=800，繩徑：d=163）曳引比的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)所得：客梯i/12=1（當(dāng)v≥1m/s時(shí)）目前已有的結(jié)構(gòu)分：整體式——蝸桿、蝸輪軸向裝入箱體內(nèi)：箱體在蝸輪軸線的水平面內(nèi)分成上下兩個(gè)箱體整體式曳引機(jī)中心距一般小于（或等于）160mm，a小于125mm的曳引機(jī)應(yīng)一律采用整體式，不應(yīng)采用分箱式。分箱式曳引機(jī) 減速器被蝸輪軸的水平軸平面分開。把箱體剖分成箱蓋、箱座。其優(yōu)點(diǎn)是加工工藝好，裝配和維修方便。不利條件是具有分箱面，需用多個(gè)螺栓聯(lián)接。結(jié)構(gòu)不夠緊湊，外觀不好設(shè)計(jì)。所以多在大中心距曳引機(jī)設(shè)計(jì)中采用。a，立式曳引機(jī)都應(yīng)是整體式，而齒輪副曳引機(jī)都應(yīng)采用分箱式。綜合考慮后，我決定選用分箱式。曳引機(jī)設(shè)計(jì)中一般應(yīng)采用臥式；我選用的是分體式。采用加強(qiáng)肋和散熱肋；箱體要有結(jié)構(gòu)的對稱性，要有較大的盛油量及良好的鑄造工藝；結(jié)構(gòu)盡量簡化，緊湊、實(shí)用、美觀、大方；箱體各部尺寸要盡量成比例。箱體尺寸是由主傳動機(jī)構(gòu)及電動機(jī)（凸緣式為例）尺寸確定。箱體內(nèi)壁尺寸完全由蝸桿副的幾何尺寸確定。蝸桿軸長由蝸輪外圓直徑大致決定。蝸輪軸長蝸桿軸外圓直徑大致決定。這就基本確定了箱體內(nèi)壁尺寸。下置件（蝸桿或蝸輪）距箱底的尺寸一般取30～50mm。當(dāng)蝸桿下置時(shí)，為了保證電動機(jī)中心的高度或凸緣尺寸，可以增大這個(gè)尺寸。一般不用增加底板厚度的辦法，也不用階梯式機(jī)架的結(jié)構(gòu)。也有的把箱體和機(jī)架鑄成一體。這種結(jié)構(gòu)可增大盛油量，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜鑄造工藝差，成本高，不盡合理。關(guān)于壁厚，有的設(shè)計(jì)采用了較大尺寸，如底座尺寸δ=30mm，也有的δ=25mm。其理由是為了增大箱體剛度。這種增大剛度的方法顯然不盡合理。因?yàn)樵龃髣偠纫业疆a(chǎn)生剛度大小的原因，分清靜剛度還是動剛度。另外增大壁厚，要明顯增大重量和體積，加大成本。對于分箱式，蝸桿上置時(shí)底座壁厚δ=+58mm，于是a=160mm δ1=12mma=200mm δ1=13mma=250mm δ1=15mma=315mm δ1=18mma=400mm δ1=19mma=500mm δ1=25mm箱蓋δ/1=8mm蝸桿下置時(shí)底座壁厚δ2=，箱蓋δ/2=箱體分箱面處底座凸緣厚度B1=，上蓋凸緣厚度B2=B1=。地腳螺釘直徑df（必要時(shí)應(yīng)校核計(jì)算）≈+12（取標(biāo)準(zhǔn)值）軸承蓋螺釘直徑df1=（～）df箱體的外觀尺寸由結(jié)構(gòu)形式、 安裝尺寸及附件所需而成形。1．箱體肋的設(shè)置設(shè)置肋有兩個(gè)目的，一是增加箱體剛度、強(qiáng)度，二是增大散熱面積。在設(shè)置肋時(shí)最好將兩個(gè)目的合二為一。蝸桿副曳引機(jī)產(chǎn)生的熱量圈套，油溫升較高，在不明顯增大空間尺寸的情況下，增加肋是增大散熱面積，降低油溫升的良好措施之一，同時(shí)對提高箱體剛度十分有效。我對肋的設(shè)置有如下看法：其一，曳引機(jī)的電動機(jī)風(fēng)扇，不冷卻減速器箱體，減速器高速軸上不設(shè)有風(fēng)扇，所以肋的設(shè)置不需要考慮風(fēng)向。亦即只考慮增強(qiáng)剛度和散熱效果就可以了，故選用設(shè)置豎直肋，不設(shè)置橫向肋。又因曳引機(jī)不是連續(xù)工作，小時(shí)負(fù)荷率較小，所以油溫升不是主要主要矛盾，肋的尺寸不必過大。其二，為了增大剛度，要在支承處設(shè)置處大尺寸的肋。在軸承支承的內(nèi)箱壁處設(shè)置豎直肋，可明顯增強(qiáng)箱體抗扭矩、抗彎矩的能力，從而提高箱體的剛度。其三，設(shè)置肋要以受拉、受壓代替受彎；肋板不易過高、過薄以免折斷，不要過小、過密以防鑄造工藝不佳；要美觀大方，和箱體協(xié)調(diào)，可把肋設(shè)計(jì)成三角形、長方形、梯形等結(jié)構(gòu)形式。為了適應(yīng)鑄造工藝要考慮起模斜度。其四，底座受力大，是盛油處，在底座箱壁上要多設(shè)肋，其結(jié)果不但可加強(qiáng)剛度和強(qiáng)度，而且可增加散熱效果。其五，整體式曳引機(jī)，功率小、散熱量小，一般可不設(shè)肋。整體式兩側(cè)的大壓蓋外壁可不設(shè)肋，而內(nèi)壁一定要設(shè)置較強(qiáng)的豎肋，這對整體剛度將起到重要作用。分箱式大壓蓋也同樣處理。肋的設(shè)置見圖2． 箱體設(shè)計(jì)應(yīng)合理處理的幾個(gè)問題在箱體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮油標(biāo)（或油針）、通氣孔、注油孔、觀察孔、油塞、吊鉤（或吊環(huán)）等。不但要按標(biāo)準(zhǔn)選用其尺寸，而且要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置其位置。a)注油孔和觀察孔 一個(gè)是注入潤滑油，一個(gè)是觀察蝸桿副齒面的嚙合部位和嚙合面積，一旦出現(xiàn)嚙合問題便于修復(fù)。當(dāng)蝸桿下置時(shí)，兩者可合一放置在箱蓋的頂部。一般為方形，尺寸由設(shè)計(jì)者確定或按JB130—70選用。對于上置蝸桿，注滑動孔和下置蝸桿情況相同，而觀察孔應(yīng)放在箱體的位置。另外，分箱式或小中心距曳引機(jī)可不設(shè)置觀察孔。b)通氣孔 曳引機(jī)在工作過程中油池內(nèi)要產(chǎn)生大量蒸氣。氣體若排不出來，箱內(nèi)將產(chǎn)生巨大壓力，后果不堪設(shè)想。所以一定要設(shè)置通氣孔，把氣體排出。通氣孔要具備通氣好、塵埃不易進(jìn)入箱內(nèi)的性能，可放在注油孔蓋上，或和油針合為一體。形式和尺寸可根椐JB130—70選用。c)油標(biāo)或油尺 潤滑油的注油高度十分重要。工作中要經(jīng)常注意油面高度，達(dá)不到規(guī)定高度時(shí)要馬上加油，這一切都需要用油標(biāo)或滑動尺度量。目前用圓形油標(biāo)較多，可按GB116079的規(guī)定選用。若采用油尺（油針），則要將其放在運(yùn)動件不干涉的地方。d)油塞 和放油孔相配合的六角螺塞，可嚴(yán)防漏滑動和滲油。其尺寸見JB/IQ4450—86。放油孔設(shè)計(jì) 尺寸要大一點(diǎn)，～M30X2。油塞由二個(gè)零件組成：螺塞、皮封油墊。放油孔要低于箱座底面。e)吊溝、吊環(huán)為起重用的掛鉤可參考有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。3．軸承位置曳引機(jī)有兩根軸，每個(gè)軸兩端都裝有軸承，箱體是其機(jī)架（支承）。每個(gè)軸承都有國的作用點(diǎn)，為了增強(qiáng)剛度，該作用點(diǎn)最好位于箱體壁厚中點(diǎn)附近。這樣設(shè)置的結(jié)果使受力合理，避免了軸承處過于凸出箱外或箱內(nèi)，造成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的不合理。箱體設(shè)計(jì)成對稱結(jié)構(gòu)，美觀大方，另外用戶對輸出軸軸伸方向要求不同，為調(diào)頭安裝方便，也需要設(shè)計(jì)成對稱結(jié)構(gòu)。由于蝸輪軸上裝有曳引輪，兩個(gè)軸承受力相差很大，這種情況允許選用不同型號即尺寸不同的軸承。在這種情況下也應(yīng)按大尺寸軸承將箱體設(shè)計(jì)成對稱結(jié)構(gòu)。1． 曳引機(jī)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2．軸的計(jì)算步驟按傳動軸處理 確定軸的最小直徑用計(jì)算準(zhǔn)則τ≤[τ]T,設(shè)計(jì)出一個(gè)直徑為d的光軸作為被設(shè)計(jì)軸的最小直徑。 τT=T/Wt=(*106P/n)/≤[τ]T d≥=A=曳引機(jī)一般用45號鋼，[τ]T=30～40Mpa，A=118～106。當(dāng)彎矩相對轉(zhuǎn)矩很小時(shí)，[τ]T取大值，A取小值。當(dāng)考慮到鍵槽對強(qiáng)度影響時(shí)，直徑方向開一個(gè)鍵槽軸的直徑應(yīng)擴(kuò)大3%，兩個(gè)鍵槽擴(kuò)大7%。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 初步計(jì)算出光軸后，要考慮軸承（計(jì)算選定）內(nèi)孔走私、跨距、軸上零件、安裝工藝等，將光軸設(shè)計(jì)成階梯軸。在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中要特別重視下列幾個(gè)問題；在設(shè)計(jì)階梯軸時(shí)，要充分考慮加工工藝，要設(shè)有退刀槽越程槽；各處下徑最好取標(biāo)準(zhǔn)值；在幾何尺寸的過渡部分不要留有直角，而要用圓弧過度，臺階過度處用橢圓弧聯(lián)接最好，總之要采取有效有效措施，減少應(yīng)力集中；臺階、軸肩、軸環(huán)尺寸應(yīng)采用推薦值；軸承處的軸戶大小要考慮到軸承拆卸；各軸上零件的周周向用鍵固定，軸向用軸戶和擋板固定；曳引輪處的軸頭最好用圓柱形，不用圓錐形；蝸桿軸頭和聯(lián)軸器的配合用錐形較好等。按彎矩、轉(zhuǎn)矩組合進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算 將已設(shè)計(jì)成的階梯軸，根據(jù)受力處的尺寸和力的大小，繪出水平面彎矩圖、垂直平面彎矩圖，求得合成彎矩圖。合成彎矩M為 M=作出轉(zhuǎn)矩圖 T=*106P/n=*105[4]按照強(qiáng)度第三理論求出當(dāng)量彎矩圖和彎矩大小，以此求得軸承受的應(yīng)力按強(qiáng)度準(zhǔn)則進(jìn)行校核計(jì)算。計(jì)算準(zhǔn)則是σbe≤[σ1]bMe=σbe= ≤[σ1]bb為鍵寬,我選用28mm，t為槽深，我選用10mm，d為軸危險(xiǎn)截面的直徑； 在蝸桿上的周向力:Px/=97400N/nfd= (kgf)在蝸輪上的周向力:Py/== (kgf)潤滑良好時(shí)，～在蝸桿軸上的支承反力a=376b=760a/=344b/=96RAX==*760/1136=23[4]RBX==11RAZ==RBZ==在蝸輪軸上的支承反力RAy/==RBy/==RAZ/==RBZ/==在蝸輪上的徑向力Pz/=Py/tgα0a=2486蝸桿的軸向齒形角一般為α0a=20176。N————蝸桿的額定功率nf————蝸桿的計(jì)算轉(zhuǎn)速d————蝸桿的節(jié)圓直徑Mn———蝸桿上的扭矩Mn/———蝸輪上的扭矩ρ———摩擦角 tgρ=f為摩擦系數(shù)λ———蝸桿的導(dǎo)程角軸在互相垂直的力Px、Py作用下，在軸的支承上產(chǎn)生互相垂直的反力Rx、Ry。Q(x)=RA (0x)M(x)=RB (0≤x≤)如在CB段內(nèi)取距左端為x的任意截面，則截面以左有RA和P兩個(gè)外力，截面上的剪力和彎矩是Q（x）=RAP=Pa/l (xl)M(x)=RAxP() (≤x≤l)作出剪力圖可知，從剪力圖看出，最大剪力為RA作出彎矩圖可以看出最大彎矩發(fā)生于截面C上，且Mmax=*RA=*23=同理Mmax/=*RB=*11=M==轉(zhuǎn)矩圖 T=*106P/n=*105Me==σbe=/Wb=≤[σ1]b對于單鍵圓軸Wb==96991,式中b為鍵寬，t為槽深，d為軸危險(xiǎn)截面的直徑；[σ1]b為對稱應(yīng)力的許用值。α是將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)化成當(dāng)量彎矩的系數(shù)。曳引軸受不變轉(zhuǎn)矩的作用時(shí)，α≈。Me為相當(dāng)綜合彎矩，M為彎矩，T為轉(zhuǎn)矩。(4) 軸的剛