【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 與選擇；液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算。 的設(shè)計(jì) 在總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，完成 PLC 對(duì)液壓升降機(jī)的控制。包括控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，及電路圖，電氣元件的選型，控制電路硬件設(shè)計(jì)， PLC 程序設(shè)計(jì)。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 計(jì) 施工升降機(jī)主要應(yīng)用于高層和超高層建筑的施工中，隨著建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，施工升降機(jī)在建筑施工中發(fā)揮著非常重要的作用，主要承擔(dān)著垂直運(yùn)輸施工人員及貨物的工作。 施工升降機(jī)使用用途廣泛且有著比較復(fù)雜的機(jī)、電整合結(jié)構(gòu)，又由于建筑環(huán)境的不同而具有零碎、分散的特點(diǎn)，因此較難全面掌握，國(guó)內(nèi)外的分類方法不同，一般以上降級(jí)驅(qū)動(dòng)方式、使用用途、升降速度、牽引電動(dòng)機(jī)供電電源、傳動(dòng)機(jī)械位置、控制方式等進(jìn)行分類。 國(guó)內(nèi)施工升降機(jī)的分類方法 中華人名共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB10052 對(duì)施工升降機(jī)的分類方法是按其傳動(dòng)形式分為三大類型： 。此類型升降機(jī)的電動(dòng)機(jī)在兼具齒條的導(dǎo)軌上轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪，帶動(dòng)吊籠作上下運(yùn)行。 。由曳引電動(dòng)機(jī)通過蝸桿、蝸輪、曳引繩輪、驅(qū)動(dòng)曳引鋼絲兩端的吊籠和對(duì)重裝置做上下運(yùn)行。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)制造，性價(jià)比高的特點(diǎn)，在建筑行業(yè)中得到廣泛地應(yīng)用。同時(shí)，鋼絲繩具有強(qiáng)度高、彈性大、韌性好、耐磨并能承受沖擊載荷等特點(diǎn)，它破斷前有斷絲現(xiàn)象的預(yù)兆，容易檢查、便于預(yù)防事故。 。一般采用雙吊籠，一個(gè)吊籠采用齒輪齒條驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)吊籠采用鋼絲繩驅(qū)動(dòng)。 液壓舉升工作平臺(tái)設(shè)計(jì) 9 圖 鋼絲繩式施工升降機(jī) 1底籠 2導(dǎo)軌架 3吊籠 4外套架 5工作平臺(tái) 本課題設(shè)計(jì)的施工升降機(jī)為液壓驅(qū)動(dòng)的雙籠鋼絲繩提升式施工升降機(jī)，用于載貨。施工升降機(jī)系統(tǒng)組成包括機(jī)械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全裝置。機(jī)械系統(tǒng)主要由吊籠、導(dǎo)軌架、液壓傳動(dòng)起升機(jī)構(gòu)組成?？刂葡到y(tǒng)用來控制升降機(jī)運(yùn)行、啟停、調(diào)速等。安全裝置用來保證升降機(jī)的運(yùn)行安全，避免事故的發(fā)生。 圖 齒輪齒條施工升降機(jī) 1天輪 2天輪架 3鋼絲繩 4附墻架 5齒條 6導(dǎo)軌架 7吊籠 8司機(jī)室 9對(duì)重 10底籠 11混凝土基礎(chǔ) 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 本設(shè)計(jì)采用鋼絲繩式施工升降機(jī)，即電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵液壓馬達(dá)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過鋼絲繩提升或降落吊籠。曳引機(jī)中不設(shè)置減速齒輪，因?yàn)橐簤厚R達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩足夠大；同時(shí)，導(dǎo)軌架中不設(shè)置對(duì)重，設(shè)置對(duì)重雖然可以節(jié)約 20%~30%的電力，但是設(shè)置對(duì)重安裝拆卸麻煩對(duì)技術(shù)人員要求較高，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，整機(jī)售價(jià)高于不帶對(duì)重的升降機(jī)，故本設(shè)計(jì)不采用對(duì)重。 在同樣的提升能力、剛性、強(qiáng)度、穩(wěn)定性的前提下，升降機(jī)需要做到用料更合理、提升功率盡量可以降低。施工升降機(jī)主要由導(dǎo)軌架、驅(qū)動(dòng)裝置、吊籠、安全裝置、電氣系統(tǒng)、地面圍欄等部件組成。影響料耗、功耗的，主要是驅(qū)動(dòng)、吊籠、導(dǎo)軌架的組合形式。按導(dǎo)軌架與吊籠的不同組合提出以下方案：?jiǎn)螌?dǎo)軌架單吊籠式， 雙柱龍門架式，單 導(dǎo)軌架雙吊籠式。分別如圖 所示。 不同的方案對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的功率消耗、輸出軸的徑向受力有很大差異。導(dǎo)軌架的頂部彎矩、頂部軸向壓力、頂架滑輪的用量、鋼絲繩的張力和用量、風(fēng)載也大小不一，因此導(dǎo)軌架受力也不同。由分析可知， 受到的影響力較大的是頂部軸向壓力，頂部彎矩和風(fēng)載。在提升能力相同時(shí)，（ c）方案更適合于本設(shè)計(jì)的鋼絲繩式施工升降機(jī)。 (a) (b) (c) 圖 升降機(jī)方案 液壓舉升工作平臺(tái)設(shè)計(jì) 11 圖 標(biāo)準(zhǔn)節(jié) 技術(shù)指標(biāo) 本課題設(shè)計(jì)的液壓施工升降機(jī)技術(shù)指標(biāo) 如下表 。 表 技術(shù)指標(biāo) 參數(shù)名稱 單位 指標(biāo) 額定載重量 Kg 800 額定起升速度 m/min 0~40 最大架設(shè)高度 m 48 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)尺寸 m 1 1 防墜安全器型號(hào) — 導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)形式 施工升降機(jī)的導(dǎo)軌架是該機(jī)的承載系統(tǒng)，一般由型鋼和無縫鋼組合焊接形成格構(gòu)式桁架結(jié)構(gòu)，界面形式分為矩形和三角面。導(dǎo)軌架由頂架、底架和標(biāo)準(zhǔn)節(jié)組成。頂架上布置有導(dǎo)向滑輪，底架上有的也布置有導(dǎo)向滑輪，并與基礎(chǔ)連接。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)多采用沖壓工藝，依靠胎膜進(jìn)行焊接，具有互換性。 按照導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)施工升降機(jī)可分為單柱和雙柱兩種，本課題所研制的施工升降機(jī)采用單柱雙吊籠，每個(gè)吊籠各有自己的驅(qū)動(dòng)裝置，并可以獨(dú)立的上、下移動(dòng)，可以提高運(yùn)貨的能力，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過雙柱式施工升降機(jī)。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 圖 吊籠 吊籠的結(jié)構(gòu)形式 吊籠是施工升降機(jī)中用以載人和載物的部件。一般要求為封閉式結(jié)構(gòu)，吊籠頂部及門之外的側(cè)面有維護(hù)。吊籠的框架結(jié)構(gòu)一般為型鋼組焊接而成。進(jìn)料和出料兩側(cè)設(shè)有翻板門，其他側(cè)面由鋼絲網(wǎng)圍成。吊籠的一般形式如下圖 所示。 傳動(dòng)裝置 傳動(dòng)裝置是驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，在施工升降機(jī)上出現(xiàn)了原動(dòng)機(jī) —— 液壓傳動(dòng)方式的傳動(dòng)裝置。本課題即采用這種傳動(dòng)形式。傳動(dòng)裝置的布置方式在吊籠上的布置分為內(nèi)布置式、側(cè)布置式、頂布置式，和頂布置內(nèi)布置混合式四種。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)布置式。 安全保護(hù)裝置 本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的為貨用升降機(jī)，對(duì)其可靠性雖沒有人貨兩用式高，但依然需要進(jìn)行安全保護(hù)，除了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上提高安全系數(shù)來保障機(jī)械安全運(yùn)行外，還要設(shè)置多種安全保護(hù)裝置，包括機(jī)械安全保護(hù)裝置和電氣安全保護(hù)裝置。 機(jī)械安全保護(hù)裝置有防墜安全器、限速器、及斷繩保護(hù) 、制動(dòng)器、緩沖器、籠門連鎖等。 當(dāng)驅(qū)動(dòng)吊籠的鋼絲繩松弛或斷裂時(shí)，防墜安全器的制動(dòng)楔塊在彈簧液壓舉升工作平臺(tái)設(shè)計(jì) 13 的作用下向上托起，與導(dǎo)軌架摩擦而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，將吊籠停止在導(dǎo)軌架上。當(dāng)驅(qū)動(dòng)吊籠的鋼絲繩張緊并向上拉時(shí)，制動(dòng)楔塊對(duì)導(dǎo)軌產(chǎn)生的壓力消除，回到原位。制動(dòng)楔塊與滑道間要定期加潤(rùn)滑油防止生銹，保證動(dòng)作的靈活性。防墜安全器是施工升降機(jī)最為重要的安全保護(hù)裝置，其性能好壞決定著吊籠發(fā)生墜落事故時(shí)施工人員及貨物的安全，所以對(duì)其性能有比較高的要求。 吊籠應(yīng)設(shè)有斷繩保護(hù)和限速器，以便在懸掛或支撐裝置工作時(shí)失 去作用以及吊籠失控或超速的情況下，安全裝置能發(fā)揮作用，將吊籠制停。一旦升降機(jī)出現(xiàn)非正常加速運(yùn)行，使吊籠運(yùn)行的瞬時(shí)速度達(dá)到限速器調(diào)定的動(dòng)作速度時(shí)，即產(chǎn)生制動(dòng)動(dòng)作，將吊籠剎在導(dǎo)軌架上或使吊籠緩慢下降。 在吊籠上裝有手動(dòng)制動(dòng)裝置，當(dāng)扳動(dòng)制動(dòng)手柄時(shí)，制動(dòng)楔塊與導(dǎo)軌架的無縫鋼管之間產(chǎn)生摩擦力，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。 它是設(shè)在圍欄內(nèi)。在吊籠和對(duì)重底部對(duì)應(yīng)的位置上，當(dāng)下限位開關(guān)失靈。吊籠下行撞底時(shí)起緩沖作用。 電氣安全保護(hù)裝置包括上、下限位開關(guān)、極限開關(guān)、防松繩開關(guān)、斷繩開關(guān)，和吊籠門連鎖裝置。 、下限 位開關(guān) 施工升降機(jī)均設(shè)置了上 、 下限位開關(guān) ， 其作用是當(dāng)?shù)趸\運(yùn)行超出限位開關(guān)位置時(shí) ， 限位裝置將切斷總電源而使施工升降機(jī)停止工作 。 限位開關(guān)為自動(dòng)復(fù)位型 ， 安裝在導(dǎo)軌架和吊籠上 。 吊籠運(yùn)行超過限位開關(guān)并達(dá)到越程最終點(diǎn)時(shí) ， 使吊籠停止運(yùn)行的一種緊急開關(guān) 。 極限開關(guān)是非自動(dòng)復(fù)位型 。 動(dòng)作時(shí) ， 切斷總電源開關(guān) ； 動(dòng)作后 ， 只能手動(dòng)復(fù)位才能使吊籠重新啟動(dòng) ， 安裝在導(dǎo)軌架或吊籠上 。 升降機(jī)在鋼絲繩組的一端設(shè)置張力均衡裝置 ， 并裝有由相對(duì)伸長(zhǎng)量控制的非自行復(fù)位型的松繩開關(guān) ， 如果其中一條鋼絲繩出現(xiàn)的相對(duì)伸長(zhǎng)量超過允許值或斷繩時(shí) ， 該開關(guān)將切斷控制電路 ， 吊籠停車 。 升降機(jī)的對(duì)重鋼絲繩設(shè)置斷繩開關(guān) 。 當(dāng)斷繩時(shí) ， 該開關(guān)切斷控制電路 ， 制動(dòng)器抱閘 。 吊籠門有電氣或機(jī)械聯(lián)鎖裝置 ， 只有當(dāng)?shù)趸\門完全關(guān)閉后 ， 吊籠才能啟動(dòng) 。 基礎(chǔ)防護(hù)圍欄門 （ 底籠 ） 上設(shè)有聯(lián)鎖開關(guān) ， 只有當(dāng)?shù)趸\位于底部所規(guī)定的位置時(shí) ， 基礎(chǔ)圍欄門才能開啟 。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 （ ） （ ） 本課題所設(shè)計(jì)的施工升降機(jī)為不經(jīng)常繁忙使用 ， 故確定其工作級(jí)別為 A6 級(jí) 。 結(jié)構(gòu)是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分 ， 是各種機(jī)構(gòu)的承載部件 ， 它對(duì)保證機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定 、 安全運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用 ， 施工升降機(jī)機(jī)械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要包括吊籠和導(dǎo)軌架兩部分 ， 它們都是由型鋼焊接而成的格構(gòu)式部件 ， 具有重量輕 、 承載能力大的優(yōu)點(diǎn) 。 本章確定了吊籠的尺寸和材料 ， 導(dǎo)軌架由基礎(chǔ)到架設(shè)到最高處的主弦桿的直徑 ， 保證其自重最輕 ， 安全可靠 。 吊籠作為提升物品的承重部件 ， 是施工升降機(jī)工作過程中運(yùn)送貨物的載體 ， 其上還作用有多種安全導(dǎo)向裝置 ， 在工作過程中承受很大的載荷 ， 所以對(duì)其承載能力必須嚴(yán)格要求 ， 必須保證具有一定的強(qiáng)度 。 同時(shí)還應(yīng)盡量減少其重量 ， 以便最大限度 的提高提升有效載荷的能力 。 吊籠為整體框架結(jié)構(gòu) 。 吊籠結(jié)構(gòu)受力計(jì)算 吊籠底部主要受力構(gòu)件選擇 Q235 普通碳素鋼 。 根據(jù) GB265572021 選擇安全系數(shù)為。 許用應(yīng)力 : 式中 — 安全系數(shù)； — 極限應(yīng)力（ MPa）。 吊籠底部采用四根型鋼 ， 最大彎矩 ： 液壓舉升工作平臺(tái)設(shè)計(jì) 15 （ ） （ ） 式中 — 額定載重量 (N) L— 吊籠寬度 (m) 要求抗彎截面系數(shù) 選擇受力構(gòu)件為 5號(hào)槽鋼，其抗彎截面系數(shù)為 符合彎曲正應(yīng)力強(qiáng)度 條 件。其余構(gòu)件采用 L40*40*4 角鋼。 吊籠總重量計(jì)算 吊籠自重： 式中 — 吊籠自重 （ kg）； — 4根鋼槽質(zhì)量 （ kg）； — 17 根角鋼質(zhì)量 （ kg）。 吊籠的總質(zhì)量： 式中 為吊籠自重 ； 為其他部件質(zhì)量（吊籠門，鋼絲網(wǎng)，安全防墜器） 。 故吊籠總質(zhì)量為： 導(dǎo)軌架是施工升降機(jī)最重要的承載部件，吊籠在其上做上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物品的垂直輸送，其在承受吊籠作用力的同時(shí)還受到風(fēng)載的影響。此外，導(dǎo)軌架還必須具有承受起升鋼繩斷裂時(shí)安全防墜器對(duì)其的瞬時(shí)沖擊的能力，為了保證施工升降機(jī)的正常工作，導(dǎo)軌架必須有足夠的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性。 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 起重載荷 ： 式中 — 吊籠總重量（ N）； — 額定載重量（ N）。 根據(jù) GB/T3811 和 GB266572021 設(shè)計(jì)風(fēng)載 導(dǎo)軌架受到的風(fēng)載： 式中 — 導(dǎo)軌架風(fēng)載 （ N）； — 風(fēng)力系數(shù) ； 為風(fēng)壓高度系數(shù)變化 ； 為計(jì)算風(fēng)壓 （ N/㎡）。 為導(dǎo)軌架垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積 （㎡）。 吊籠受到的風(fēng)載： 式中 — 吊籠風(fēng)載 （ N）； — 風(fēng)力系數(shù) ； — 風(fēng)壓高度系數(shù)變化 ； — 計(jì)算風(fēng)壓 （ N/㎡）； — 吊籠垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積 （㎡）。 風(fēng)力產(chǎn)生的剪力： 風(fēng)力產(chǎn)生的彎矩： 液壓舉升工作平臺(tái)設(shè)計(jì) 17 圖 主弦桿單肢受力 （ ） （ ） （ ） （ ） 主弦桿為只要導(dǎo)軌架上主要受力構(gòu)件，以下對(duì)主弦桿進(jìn)行計(jì)算 主弦桿受到的合力為： 式中 — 主弦桿受到的合力 （ N）； — 主弦桿兩肢距離 （ m）。 式中 A— 型鋼的截面積 ； — 許用應(yīng)力 。 由上式得 = 故選擇 L80 5 的角鋼 。 斜腹桿受到的合力為： 為橫腹桿所受合力 廣東技術(shù)師范學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 式中 — 穩(wěn)定系數(shù) 得 ， 故選擇 L36 36 3號(hào)角鋼 。 導(dǎo)軌架還包括頂架（頂節(jié)）、底架（基節(jié)）和撐桿。底架是整個(gè)導(dǎo)軌架的基礎(chǔ)，它通過地腳螺栓固定在事先打好的地基上。頂架為導(dǎo)軌的上蓋，在施工升降機(jī)工作承受載荷比較大，上布置有導(dǎo)向滑輪。撐桿對(duì)整個(gè)導(dǎo)軌架起到支撐作用。 液壓舉升工作平臺(tái)設(shè)計(jì) 19 本課題所設(shè)計(jì)的升降機(jī)其傳動(dòng)系統(tǒng)采用液壓傳動(dòng) ， 液壓傳動(dòng)使升降機(jī)運(yùn)行速度快 ，可實(shí)行無級(jí)調(diào)速 ， 起制動(dòng)平穩(wěn) ， 起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的要求和沖擊均很小 ， 液壓施工升降機(jī)是20Om 以上高層建