【導(dǎo)讀】隨著人類社會(huì)的發(fā)展，越來越多的高樓大廈矗立起來。業(yè)象征的高層、綜合性建筑的外飾面大多采用高級美觀的裝飾材料。們帶來良好的視覺感受的同時(shí)也帶來了許多問題，其中之一就是外墻清洗。使建筑物永保青春，減緩由于自然環(huán)境污染所造成的城市建筑的老化過程，了電動(dòng)機(jī)的選擇，輪壓計(jì)算校核及安全系統(tǒng)的分析。

　　

【正文】 1=18000mm L2=13200mm L3=9200mm L4=3000mm L5=200mm L6=7450mm L7=17450mm 輪壓計(jì)算： 在停機(jī)狀態(tài)時(shí)的最大輪壓 第三章 單臂伸縮型擦窗機(jī)計(jì)算 28 圖 37 風(fēng)載圖 Bv=Cv 1)M1= + ++= M2=+++Bv=(M2M1)/(2)=1285kg= 2)Av=Dv 整機(jī)重量： Gtotal= Av=(GtotalBv2)/2=。 3)根據(jù) EN1808 停機(jī)時(shí)，風(fēng)向垂直大臂影響輪壓 : (Q180。=1300N/ 2m ) 表 34各部件風(fēng)載荷 部件 風(fēng)載荷 (kg) 作用力臂 (m) 產(chǎn)生力矩 () 大臂 1690 3887 立柱 273 總力矩 Mw= 風(fēng)載對對每個(gè)輪產(chǎn)生的輪壓 ,PW=Mw/(2 )=。 4)各輪輪壓為 : RA=AvPw== RB=BvPw== RB=Cv+Pw=+= RB=Dv+Pw== 結(jié)論 以上討論了擦窗機(jī)主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組輪壓大小，符合 的要求。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 29 安全系統(tǒng)分析 高處吊籃安全鎖制動(dòng)性能 根據(jù)鎖繩原理的不同，安全鎖分?jǐn)[臂式和離心甩塊式兩種 。 前者是當(dāng)工作繩發(fā)生斷裂或吊籃傾斜到一定角度時(shí)鎖繩；后者是當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行速度超過某一極限值時(shí)鎖繩 。 基于靜力學(xué)分析，討論幾何參數(shù)和安裝尺寸等對擺臂式安全鎖鎖繩性能的影響，分析出安全鎖在工 作時(shí)的可靠性 [11]。 鎖繩機(jī)構(gòu)由鎖芯、琵琶板和安裝銷等組成 , 如圖所示．圖中實(shí)線為工作狀態(tài)，即鎖定鋼絲繩狀態(tài)；雙點(diǎn)劃線為非工作狀態(tài)，即鋼絲繩可從中自由通過．其工作原理是當(dāng)工作繩發(fā)生斷裂或吊籃傾斜到一定角度時(shí)，由于琵琶板位置的變化，琵琶板帶動(dòng)鎖芯迅速合攏，鎖住安全鋼絲繩 。 1. 幾何尺寸和安裝尺寸對鎖繩性能的影響 鎖緊力為鎖芯與鋼絲繩之間的摩擦力 。 由于夾槽與鋼絲繩接觸弧上任一點(diǎn)的垂直方向的損耗是不變的，則比壓的垂直分量保持不變，如圖所示 。 故有 consikp ???cos （ 37） 由圖可知，夾槽與鋼絲繩間的徑向比壓沿接觸弧是變化的 。 取 一 微 弧?d2繩ddL? ，設(shè)夾槽與鋼絲繩接觸長度為 L39。 ，則 ??dpLddN c o s..2 39。繩? 對式積分得 ???? dkddNN ?? ?? 222c o s2 L39。繩 式中 ? 為夾槽所張圓心角。 聯(lián)立解得 ： 第三章 單臂伸縮型擦窗機(jī)計(jì)算 30 )s in(39。 co s4 ?? ??? Ld Np 繩 接觸面上某一微面積所產(chǎn)生的摩擦力 dF 為 ???? ???? dNpdLddNdF c o ss in22 39。 ???? 繩 對其積分得 ?? ????? 22 s i n 2s i n4c o ss i n2 ?? ???????? ? NdNdFF 因此當(dāng)量摩擦系數(shù)為 (38) 式中： ? 為鋼絲繩與夾槽之間的摩擦系數(shù) 。 圖 310 給出了 ? = 時(shí)夾槽所張圓心角與當(dāng)量摩擦系數(shù)的關(guān)系曲線 。 不難看出，夾槽所張圓心角越大，當(dāng)量摩擦系數(shù)越大 。 但為了防止鎖繩時(shí)兩鎖芯互相干涉，一般使夾槽所張圓心角 需 小于180 176。 。 圖 38 接觸面任意一點(diǎn)比壓 圖 39 夾槽比壓分布圖 ? ? ? ? sin 2 sin 4 ? ? f 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 31 圖 310 夾槽所張圓心角與當(dāng)量摩擦系數(shù)的關(guān)系曲線 如上所述，安全鎖工作時(shí)，依靠鎖芯和安全鋼絲繩之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)．下面通過分析安全鎖琵琶板和鎖芯的受力說明鋼絲繩和鎖芯之間的工作摩擦系數(shù)與安全鎖結(jié)構(gòu) 參數(shù)之間的關(guān)系。 琵琶板的幾何形狀如圖 311 所示．安全鎖鎖緊時(shí)，琵琶板和鎖芯的受力情況分別如圖 31圖 312 所示，其中 N 和 F 分別為鎖芯對琵琶板的水平和豎直方向正壓力， W 為重力， f1 和 f2 分別為琵琶板與銷軸、琵琶板與鎖芯之間的摩擦系數(shù)， f 為鎖芯與鋼絲繩之間的摩擦系數(shù)，即式 38 所示的當(dāng)量摩擦系數(shù)。 根據(jù)豎直方向的力平衡方程，得 2WF? 由雙月牙孔幾何中心的力矩平衡方程得 r)f(tc o s16 r)frf(L c o s 222112 ?? ??WN 第三章 單臂伸縮型擦窗機(jī)計(jì)算 32 圖 311 琵琶板的受力分析 圖 312 鎖芯的受力圖 根據(jù)圖鎖芯的受力分析可得 fFN 8? ， fWN 16? 所以 rfrfL rftf 2112 22 c o sc o s? ? ?? (39) 該式確定了鎖芯和鋼絲繩之間摩擦系數(shù)的理論值，它與琵琶板的幾何尺寸有關(guān)若不計(jì)琵琶板與銷軸、鎖芯之間的摩擦力矩，則有 Ltf? ．這表明， t越小， L越大，所需的鎖芯和鋼絲繩之間摩擦系數(shù)越?。捎阪i芯和鋼絲繩之間的摩擦南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 系數(shù)基本不變，所以對于確定的工作負(fù)荷而言，相當(dāng)于只需較小的夾緊力． t 越小， L 越大，安全鎖能夠承受的最大負(fù)荷越大 。 就擺臂式安全鎖而言，工作鋼絲繩斷裂和吊籃傾斜角度過大是兩個(gè) 最基本的鎖繩情況 。 國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，吊籃安全鎖的鎖繩角度不能超過 8 176。，一般控制在4 176。 ~ 7 176。 。 因?yàn)榈趸@傾斜角度太大，對保證高處作業(yè)人員的安全不利 。 但是如果鎖繩角度太小，安全鎖太敏感，吊籃稍有傾斜就頻繁鎖繩，隨后的開鎖程序必然降低工作效率 [12]。 下面分析安全鎖的安裝位置對鎖繩角度的影響 。 圖 313 為吊籃水平時(shí)安全鎖的安裝位置示意圖，其中 O點(diǎn)為工作鋼絲繩在提升機(jī)出口的位置， A 、 B 為安裝位置尺寸， ? 為安全鎖擺臂的工作角度 。 圖 314 為鎖繩角度為 ? ，即吊籃傾斜角 ? 時(shí)，安全鎖的位置示意圖，其中 ? 1 為安全鎖擺臂的 鎖緊角度 。 根據(jù)圖中的幾何關(guān)系有 ?tan1 BA? 故 ??? ) s int a n BA() s inA(A 11 ????B 又 )(c o sR 11 ?? ?? LB 所以 ???? LR) s int an BA(ar cc o s1???????????? ?? 在式中令 0?? 得 )LRB(arc c os0 ?? 則 第三章 單臂伸縮型擦窗機(jī)計(jì)算 34 ?????? ????????????? ???? LR) s i nt an BA(ar cc o s)L RB(ar cc o s 10 圖 313吊籃水平時(shí)安全鎖的安裝 圖 314鎖繩角度為 ? 時(shí)安全鎖示意圖 位置示意圖 圖 315 B=64 時(shí)鎖繩角度 ? 與參數(shù) A的關(guān)系曲線 圖 316 A=300 ? 與參數(shù) B 的關(guān)系 結(jié)論： （ 1）安全鎖的制動(dòng)力是由鎖芯與鋼絲繩之間的摩擦力提供的，而此摩擦力又與琵琶板和鎖芯兩者之間的沖擊力成正比，所以必須保證鎖芯和琵琶板的耐沖擊性．否則，一旦由于金屬組織缺陷或外形結(jié)構(gòu)缺陷等而導(dǎo)致鎖芯 斷裂或琵琶半半圓孔變形過大，安全鎖的安全性能就不能保證。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 35 （ 2）國家標(biāo)準(zhǔn)要求，安全鋼絲繩和工作鋼絲繩應(yīng)采用相同的型號(hào)和規(guī)格，但實(shí)踐表明，同樣直徑的鋼絲繩，股數(shù)越多，所能提供的摩擦力越大，所以為進(jìn)一步保證安全鎖的安全性能，可選擇安全鋼絲繩的股數(shù)比工作鋼絲繩的股數(shù)多 。 （ 3）琵琶板和鎖芯夾槽的幾何參數(shù)、安全鎖的安裝尺寸對安全鎖的制動(dòng)性能有重要影響 。 夾槽所張圓心角越大，鎖繩性能越好；琵琶板月牙孔的幾何中心到銷軸幾何中心的距離以及琵琶板二月牙孔的幾何中心之間的距離越大，鎖繩性能越好；擺臂的旋轉(zhuǎn)中心到工作 鋼絲繩出繩口的豎直距離以及到工作鋼絲繩的水平距離越大，鎖繩性能越好 [13]。 卷筒制動(dòng)器（后備制動(dòng)器） 卷筒制動(dòng)器一般分為兩種：棘輪、棘爪制動(dòng)器和塊式制動(dòng)器。 （ 1） 棘爪式制動(dòng)器 棘輪安裝于卷筒側(cè)端隨卷筒一起轉(zhuǎn)動(dòng) , 超速后通過連桿觸發(fā)機(jī)構(gòu)牽引棘爪作用進(jìn)行制動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝調(diào)整方便、制動(dòng)準(zhǔn)確 , 缺點(diǎn)是制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊和振動(dòng)較大。 （ 2） 塊式制動(dòng)器 塊式制動(dòng)器克服了棘爪制動(dòng)器的固有缺點(diǎn)。該制動(dòng)器由觸發(fā)機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)兩部分組成 , 觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括擺動(dòng)桿、偏心座、配重塊、梅花 輪等 , 制動(dòng) 機(jī)構(gòu)包括制動(dòng)臂、搖臂、連桿、彈簧座等 , 見圖 317。 圖 317 塊式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖 第三章 單臂伸縮型擦窗機(jī)計(jì)算 36 1制動(dòng)臂； 2制動(dòng)塊； 3搖臂； 4梅花輪； 5連桿； 6擺動(dòng)桿； 7彈簧座； 8偏心座； 9配重塊； 10制動(dòng)轂 該制動(dòng)器工作過程 : 制動(dòng)轂和梅花輪連接在卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)的一端 , 當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)在電機(jī)減速機(jī)的帶動(dòng)下勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)制動(dòng)轂和梅花輪隨卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng) , 這時(shí)擺動(dòng)桿上的壓輪壓在梅花輪上平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)超速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)擺動(dòng)桿擺幅增大 , 其底部撞擊偏心座 , 偏心座逆轉(zhuǎn) , 在彈簧力的作用下制動(dòng)塊抱緊制動(dòng)轂 , 對卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)起到超速保護(hù)作用 [14]。下面對這種制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)計(jì)算 , 機(jī)構(gòu)原理圖見圖 318。 圖 318 制動(dòng)器機(jī)構(gòu)原理圖 1制動(dòng)轂； 2制動(dòng)臂； 3搖臂； 4制動(dòng)彈簧； 5擺架； 6制動(dòng)塊 計(jì)算制動(dòng)力矩 ： 2/DGM? 式中 D—— 卷筒直徑； G—— 單個(gè)卷筒承受的載荷。 制動(dòng)彈簧力 ： n)/ (8 D, 34GdKLKF ??? 式中 K—— 彈簧剛度； G—— 彈簧絲的減變模量； d—— 彈簧絲直徑； D—— 彈簧中徑； n—— 彈簧有效圈數(shù)； L? —— 制動(dòng)時(shí)彈簧預(yù)調(diào)變形量 。 制動(dòng)器機(jī)構(gòu)受力分析 ： 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 37 （ 1） 搖臂受力分析，見圖 319 ? ??? 0s i ns i nc o s,0 12121 ?FlalYalXM A ? ??? 0,0 21 XXX ? ???? 0,0 21 FYYY 圖 319 搖臂受力示意圖 （ 2） 擺架受力分析，見圖 320 ? ???? 0c o ss i nc o s,0 43131 ?? FlYlYlXM D ? ??? 0,0 41 XXX ? ???? 0,0 41 YFYY （ 3） 制動(dòng)臂受力分析，見圖 321。 ? ?0HM 0)s i ns i n()c o sc o s(c o ss i n 6526525555 ?????? ?????? llYllXlXlY 55 YX ?? 式中 ? 為摩擦片的摩擦系數(shù)。 通過以上算式可算出制動(dòng)器各零件的受力，從而可計(jì)算出制動(dòng)片上的壓力及制動(dòng)力矩。 第三章 單臂伸縮型擦窗機(jī)計(jì)算 38 圖 320 擺架受力示意圖 圖 321 制動(dòng)臂受力示意圖 這種塊式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、觸發(fā)機(jī)構(gòu) 靈敏度高、制動(dòng)力矩大、工作可靠、制動(dòng)沖擊小 , 能夠容易地實(shí)現(xiàn)卷揚(yáng)式擦窗機(jī)工作吊籃超速后的安全保護(hù)作用 , 確保操作人員的人身安全 , 是目前高層建筑擦窗機(jī)上較先進(jìn)的一種超速保護(hù)裝置。南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 第 四 章 結(jié)語 本文完成了 單臂伸縮型 擦窗機(jī)的 各個(gè)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)以及部分部件的計(jì)算和校核。 單臂伸縮型擦窗機(jī) 是軌道式擦窗機(jī)中的一種， 是所有擦窗機(jī)中較為復(fù)雜的一種擦窗機(jī) 。本文根據(jù)實(shí)際情況分析了 單臂伸縮型擦窗機(jī) 的受力情況，參照了擦窗機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB191542020和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，完成了擦窗機(jī) 吊籃減速 電機(jī)的選擇，信號(hào)傳遞和鋼絲繩 的 選擇，輪壓計(jì) 算與校核以及安全系統(tǒng)的分析。 擦窗機(jī)相對其它工程機(jī)械來說起步較晚，而且國內(nèi)擦窗機(jī)公司的實(shí)力與國外公司相比尚有一定差距。國外擦窗機(jī)由于使用的電機(jī)減速性能較高，則提高了擦窗機(jī)的整機(jī)可靠性和質(zhì)量，而國內(nèi)產(chǎn)品因受工業(yè)控制水平和技術(shù)成本的限制，自動(dòng)化程度還需進(jìn)一步提高。國內(nèi)擦窗機(jī)企業(yè)應(yīng)通過引進(jìn)和消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)，不斷改進(jìn)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝．完善基礎(chǔ)零部件配套體系，在沒有條件的情況下可直接采用進(jìn)口關(guān)鍵部件 提高整機(jī)水平。隨著擦窗機(jī)日益為人們所接受和工業(yè)控制水平的不斷提高．我國擦窗機(jī)必將 其實(shí)用性、安全性、高教性的 優(yōu)勢