【文章內(nèi)容簡介】 動的機構，主要由電動機、制動器、減速器、卷筒或鏈輪以及相應的柔性件組成。電動機通過減速器帶動柔性件使載貨臺升降。常用的柔性件有鋼絲 繩和起重鏈兩種。鏈條傳動的缺點是自重量大，有可能突然斷裂，不安全，因而本傳動機構選用鋼絲繩，鋼絲繩的優(yōu)點是質量輕，使用安全，工作噪聲低，便于維護保養(yǎng)等等 [11]。 2020 屆本科畢設設計說明書 第 16 頁 共 35 頁 在堆垛機特殊的工作環(huán)境下，為了使起升機構結構緊湊，本設計使用帶制動器的電動機。這種電動機具有錐形轉子，通電時，轉子在磁拉力作用下產(chǎn)生一定的軸向位移，使尾部的錐形盤式制動器同時打開。斷電時，磁拉力消失，制動器在彈簧作用下又重新上閘，使電動機很快地停住。起升機構的位置布置在堆垛機的下部，位于立柱外側。 聯(lián)軸器選用梅花形彈性聯(lián)軸器，此聯(lián)軸器是由帶突爪的 形狀相同的兩個半聯(lián)軸器和梅花形彈性元件組成，將梅花形彈性元件置于兩個半聯(lián)軸器的突爪之間以實現(xiàn)聯(lián)結。聯(lián)軸器工作時，梅花瓣受壓。單向運轉時只有半數(shù)花瓣參與工作，半數(shù)不承載；反向運轉時，亦是如此。此聯(lián)軸器具有結構簡單，零件數(shù)少，徑向尺寸小，不需潤滑；彈性塊受壓，承載能力較高等特點。 減速器選用 JZQ 型減速器，它是特為起重機設計制造的低硬度齒面的減速器，制造工藝較容易，有很多中小型廠均有現(xiàn)成產(chǎn)品供貨。 鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端固定在機架的上橫梁上，鋼絲繩通過安裝在立柱上的定滑輪導向，帶動安裝在載貨臺上的兩個 動滑輪使載貨臺升降。 堆垛機行走機構傳動方式的選擇 堆垛機的行走機構是堆垛機水平運行的驅動裝置。一般由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱和行走車輪組成。本設計選用三合一減速器，把突緣電動機、盤式制動器和減速器做成整體，選用標準件，提高了系統(tǒng)的可靠性。采用帶水平輪的車輪組，為了防止出軌在軌道兩側加水平導向 [12]。 本傳動系統(tǒng)為地面支承式 ， 三合一減速器和車輪組安裝在堆垛機下橫梁下方起支承和驅動作用，上部用導向輪運行在工字鋼的下翼緣上來防止堆垛機傾倒或擺動。由于驅動裝置裝在堆垛機下部，容易維修保養(yǎng)。 堆垛 機機架的設計思路 上橫梁是由四塊鋼板焊接而成的箱形結構，其與立柱間通過焊接聯(lián)結在一起。 立柱由角鋼和鋼板焊接而成的箱式矩形斷面，具有抗扭、抗彎剛度大，重量輕，耐磨性好等特點 [13]。 下橫梁也是由四塊鋼板焊接的箱式矩形斷面，具有較大的抗扭、抗彎剛度。下橫梁與立柱間通過焊接聯(lián)結在一起。 2020 屆本科畢設設計說明書 第 17 頁 共 35 頁 堆垛機貨叉的設計思路 貨叉機構是有軌巷道堆垛機主要工作機構，貨叉機構安裝在載貨臺上，能夠雙向伸出，以便向貨格存取貨物。貨叉機構主要由電機、減速器、鏈輪、鏈條、齒輪、齒條、下叉、中叉、上叉、滾針軸承等組成。由于要求在設計貨叉 時，其本身的長度要小于堆垛機運行巷道的寬度，以防止小型有軌巷道堆垛機在運行過程中與巷道兩邊的貨架發(fā)生碰撞；在貨叉進行存取貨物時，貨叉的行程又要遠遠大于巷道的寬度，來完成貨物的存取。因此，貨叉在結構上設計成行程倍增結構，來滿足貨叉功能要求。通常行程倍增結構采用三級齒輪齒條直線差動式貨叉機構，其結構如下： 圖 6 貨叉機構結構圖 這種結構的貨叉工作原理是電機驅動齒輪旋轉，通過齒輪齒條嚙合傳動驅動中叉運動，安裝在中 叉上的雙嚙合齒輪同時與上下叉嚙合，而下叉是固定的，從而驅動上叉存取貨 [14,15]。 堆垛機安全方案的確定 為了保護人身、設備和貨物的安全，堆垛機必須具有完善的安全保護措施： （ 1）堆垛機在行走、載貨臺升降和貨叉伸縮終端處都設有機械和電氣限位裝置。 （ 2）貨物檢測載貨臺上設有貨物超高、超長和超寬檢測裝置。在貨物進入載貨臺時，當檢測到貨物超過設定高度、長度或寬度時，堆垛機便停止運行并報警。一般允許誤差為 3040 mm，檢測元件采用對射或反射式光電傳感器 [16]。 （ 3）載貨臺上還設有檢測貨叉是否回位、貨 叉上有無貨物和貨位中有無貨物的裝置。如貨叉沒有回位，堆垛機不能水平運行；如貨叉上已有貨物，則不能再取貨；人庫時，必須檢測貨位中有無貨物，以避免發(fā)生事故。 （ 4）斷電保護如載貨臺升降過程中忽然斷電，則通過提升電機制動使載貨臺停2020 屆本科畢設設計說明書 第 18 頁 共 35 頁 在當前位置，不會掉落下來。 （ 5）載貨臺斷鏈保護提升鋼絲繩通過壓簧與載貨臺相連，當鋼絲繩由于長時間使用或意外原因忽然斷裂時，彈簧彈開鏈條，檢測裝置檢測到鋼絲繩時，便驅動相應裝置使載貨臺停在當前位置，不至于掉下來，同時整個堆垛機停止運行 [17]。 3 堆垛機起升機構的設計 提升重量 CP=3000N，司機室與載貨臺重量 C1=15000N，起升速度 v=，起升高度 H=5m。 定機構的工作級別 堆垛機工作級別根據(jù)堆垛機使用條件的兩個重要數(shù)據(jù) — 載荷狀態(tài)和利用等級來劃分，是堆垛機設計的依據(jù)，現(xiàn)由設計原始數(shù)據(jù)和堆垛機實際運行情況選定三個參數(shù)如下：利用等級 T4，載荷情況 L2，工作級別 M4。 選擇鋼絲繩 采用單聯(lián)滑輪組，此時： m=n m—— 滑輪組倍率； n—— 懸掛物品撓性件分支數(shù)。 起升機構以省力鋼絲繩滑輪組作為執(zhí)行構件，選取懸掛物品撓性件 分支數(shù) n為 2，滑輪組倍率 m為 2。鋼絲繩最大靜拉力為： Nqa QS 15 00030000m a x ??? ??? ? () Q—— 起升載荷（ N）， 1CCQ p ?? ； CP—— 起升質量，即起重量（ kg）； q—— 滑輪組倍率； a—— 滑輪組鋼絲繩卷入卷筒根數(shù)； 0?—— 機構總效率，取為 。 本機構中 q=2， a=1 依據(jù)最大靜拉力選擇 6 7 型的鋼絲繩，鋼絲強度極限 MPai 1570?? ，取選擇系2020 屆本科畢設設計說明書 第 19 頁 共 35 頁 數(shù) C=。 鋼絲繩直徑為 a x ??? SCd () 此處取 d=10mm。 鋼絲繩的最小破斷拉力 F0=（纖維芯鋼絲繩），鋼絲繩的安全系數(shù)為 9184 m a x 0 ???? S Fn＞ () 滿足要求。選擇鋼絲繩標記為： 6 7+NF10GB/T89181996 選擇卷筒 取彎曲頻率系數(shù) h2=1，卷筒的工作級別系數(shù) h1=16，滑輪的工作級別系數(shù) h1=18。 卷筒最小直徑 mmdhhD d 96611621m in ????? () 滑輪最 小直徑 mmdhhD c 1 0 8611821m in ????? () 設計采用齒輪連接盤式的單層卷繞單聯(lián)卷筒，取以繩槽底測量的卷筒直徑（名義直徑） 140mm，則以鋼絲繩圈中心測量的卷筒直徑為 Dd=150mm。 卷筒為標準槽形的卷筒，槽距 p=13mm，則卷筒上有螺旋槽部分長： mmpDaHL d 30213) 100052(20 ????????? ）（ ? () 故，卷筒總長為 ???? 210 2 LLLLd 420mm。 L1—— 無繩槽卷筒端部尺寸，由結構需要決定； L2—— 固定鋼繩所需長度，約為 3p。 選擇卷筒的標記為： A150 2876 135 2左 JB/T 。 選擇滑輪 根據(jù)鋼絲繩直徑選擇滑輪直徑 D=260mm。 滑輪標記為： A10 26045 JB/ 選擇電動機 電動機的靜功率： KWmQvP st ??? ??? ? () 2020 屆本科畢設設計說明書 第 20 頁 共 35 頁 v—— 額定起升速度（ m/s）； ? —— 機構效率，初算時近似取 ?? ； m—— 機構電動機個數(shù)。 為安全起見，選擇升降電機功率為 。 選擇電動機為繞線型異步電動機： YZR160M1，額定 功率為 ，轉速為 930r/min,轉子慣量為 2mkg? ，轉子繞組開路電壓為 138V。 決定機構的傳動比并選擇減速器 傳動系統(tǒng)的總速比為電動機額定轉速與卷筒轉速之比 卷筒轉速根據(jù)起升速度 v 計算： m i n/ 00 0060 rDvn dd ???????? ? () 傳動總速比 ??i ，選用 JZQ標準減速器的第 I檔速比 i=， 選用減速器為： JQZ250I4Z。 聯(lián)軸器的選擇 此聯(lián)軸器為減速器高速軸使用的聯(lián)軸器，而減速器低速軸通過卷筒上的齒輪連接盤直接與卷筒連接，聯(lián)軸器采用調(diào)節(jié)性能較好的梅花形彈性聯(lián)軸器。 選用 LM6型梅花形彈性聯(lián)軸器即可，轉動慣量為 mkg? ，能長期傳遞的最大轉矩為 710Nm。 制動器的制動容量的設計 在堆垛機上使用的制動器，在走行裝置上作走行減速與停止之用 。在升降方面用來使運動中的載荷減速并在停止后保持安全，必須有足夠的制動轉矩。一般規(guī)定，提升裝置的制動器的制動轉矩應為相當于額定載重量的貨物被吊起時的最大轉矩值的 倍以上，但一般在走行方面的制動轉矩值為電機額定轉矩的 100%即可。 載貨臺斷繩保護裝置 堆垛垛起重機載貨臺架運行安全可靠，根據(jù) 91堆垛起重機安全規(guī)范中，當承載鋼絲繩斷裂時，斷繩保護裝置應能可靠地動作，斷繩保護裝置產(chǎn)生的制動力應不小于被制動部分全部載荷的 ，同時，在安全規(guī)范 2020 屆本科畢設設計說明書 第 21 頁 共 35 頁 要 求安全裝置應具有不依賴其他動力、獨立可靠地工作的性能。 目前，鋼絲繩提升式施工升降機安全防墜器按制動形式不同，大致分為滑楔式、偏心輪式及銷式三類。 滑楔式安全防墜器 圖 7 滑楔式安全防墜器 滑楔式安全防墜器結構示意圖如圖 7所示，它主要由動滑楔、定滑楔及控制系統(tǒng)組成。其制動原理為：當控制機構將動滑楔向上推動時，動滑楔相對定滑楔產(chǎn)生水平位移，動滑楔與導軌接觸后產(chǎn)生摩擦力，摩擦力阻滯動滑楔隨吊籠一起下滑，而此時動滑楔與定滑楔相對水平位移繼續(xù)增大，導 致動滑楔與導軌摩擦力也繼續(xù)增大，直至制動為止。 這類安全防墜器制動快捷迅速，平穩(wěn)沖擊小，但對動滑楔的制作精度、導軌的直線度和平整度要求較高。 偏心輪式安全防墜器 圖 8 偏心輪式安全防墜器 偏心輪式安全防墜器結構如圖 8所示，它的制動機構由偏心輪機構組成，其制動2020 屆本科畢設設計說明書 第 22 頁 共 35 頁 原理為：當控制機構將偏心輪向上旋轉后，偏心輪與滑軌接觸，產(chǎn)生摩擦，隨著吊籠繼續(xù)下滑，偏心輪繼續(xù)旋轉，由于偏心的原因，偏心輪對導軌的正壓力增大，摩擦力也繼續(xù)增大，直 至制動為止。這類安全防墜器的制動迅速平穩(wěn)，但對偏心輪制作精度、滑軌的直線度和平整度要求較高，加工難度大。 銷式安全防墜器 圖 9 銷式安全防墜器 銷式安全防墜器機構如圖 9所示，它的制動器由銷機構組成，其制動原理為：當控制機構將銷彈出后， 其 根部卡在吊籠橫梁上，端部卡在塔身橫桿上而制動。這類安全防墜裝置制動時間短，結構簡單，比較經(jīng)濟實用。但銷對塔身橫桿由于消耗重力功和慣性動能而產(chǎn)生很大沖擊，故要求 滑銷、吊籠橫梁和塔身的強度較高 [18]。 技術指標要求 制動時間與制動距離是安全防墜器最為重要的性能指標，根據(jù)《施工升降機規(guī)范 》 ， 設定具體的設計指標參數(shù)為： 制動時間： t≤ ； 制動距離： S≤ 。 在滿足以上兩個設計指標的同時，應盡量提高安全防墜器的可靠性。同時，還應該考慮到如何簡化機構，使其便于安裝調(diào)試。 安全防墜器總體方案的制定 通過對現(xiàn)有制動形式的研究與分析，這里安全防墜器 采用了瞬時式楔塊制動。該安全防墜器主要由驅動機構、傳動機構和制動機構三部分組成。 ① 驅動機構 驅動機構是當提升鋼絲繩斷裂時安全防墜器動作的動力源。它的形式有電動、液壓、氣動，還可以采用彈簧、人工控制形式。對于驅動機構的設計，應盡量使其結構簡單、動作靈敏，并根據(jù)實際情況合理地選用驅動形式。這里采用彈2020 屆本科畢設設計說明書 第 23 頁 共 35 頁