【正文】 本文根據(jù)實(shí)際情況分析了插桿式擦窗機(jī)在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)下的受力情況，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。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 41 第 四 章 結(jié)語 本文完成了 插桿式擦窗機(jī)的控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)件系統(tǒng)、安全系統(tǒng)、動 力系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 多層纏繞的鋼絲繩在工作時被擠壓，纏繞卷筒時排列的繩距比鋼絲繩直徑略大一些，設(shè)計(jì)排繩時其繩距可近似取 t繩 =d+ (0． 2— 0． 5)mm雙向螺紋的絲杠總行程按下式計(jì)算 LK = B — d式中： B— 卷筒容繩寬度 (mm)； d—— 鋼絲繩直徑第三章 插桿式擦窗機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 40 (mm) 確定此行程時應(yīng)注意當(dāng)?shù)?s層鋼絲繩纏繞到卷筒的一端極限位置時， 由于 第 s層鋼絲繩排列造成的斜角使最后 一個完整圈與卷筒端側(cè)板間留有一個楔行間隙，這樣鋼絲繩不能立即爬至第 s+1層，而當(dāng)卷筒繼續(xù)轉(zhuǎn)過大約 120～ 180度 時方能爬上第 s +1層。 ， 吊船長度一般為 2 000～ 2 500mm，則左右高差最大約 200mm 卷簡直徑一般為 450～500mm，加工精度取 (450～ 500)h9()即可滿足要求。因同一卷筒上需同時纏繞兩根鋼絲繩，必須保證這兩根繩的速 度一致 如吊船下行卷筒轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)時排繩器向右移動 t(繩槽間距 )，則左邊鋼絲繩行程增加 1 t，右邊鋼絲繩行程減少lt，所以卷筒的左右速度不一樣，需要通過調(diào)整左右卷筒的直徑來實(shí)現(xiàn)左右鋼絲繩速度一致．其補(bǔ)償量確定為： tDtD ??? 21 ?? ，即 ?? /)2( 21 tDD ?? 。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 39 圖 321 卷筒、滑輪布置 單層纏繞卷簡補(bǔ)償量及加工精度的確定 （ 1）補(bǔ)償量。為保證鋼絲繩在卷筒上排列整齊，卷筒均應(yīng)加工螺旋槽，在吊船位于工作最低點(diǎn)時卷筒上 至少有三圈余量，并能承受 1． 25倍鋼絲繩額載拉力。 1)擦窗機(jī)的非標(biāo)設(shè)計(jì)較多，其卷筒宜采用標(biāo)準(zhǔn)鋼管或鋼板焊接結(jié)構(gòu)。 第三章 插桿式擦窗機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 38 圖 320鋼絲繩多層纏繞單卷筒布置形式 導(dǎo)向滑輪 鋼絲繩 卷筒 電動機(jī) 活動機(jī)架 限 位裝置 往復(fù)機(jī)構(gòu) 鏈傳動 制動器 以上兩種結(jié)構(gòu)形式各有優(yōu)缺點(diǎn)，當(dāng)樓面高度小于 130m，從使用可靠性出發(fā)宜采用單層纏繞布置；當(dāng)樓面空間窄小、需要機(jī)型體積小或高度較高時宜采用多層纏繞布置方式。其主要優(yōu)點(diǎn)：① 由于采用多層纏繞，可以適應(yīng)不同的樓面高度 ；② 多層纏繞體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，特別適應(yīng)樓面空間窄小和樓面很高的場合；③ 卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了單一標(biāo)準(zhǔn)化部件。 (2) 單卷筒布置形式 該布置方式 (圖 320)是近年發(fā)展起來并開始大量應(yīng)用。其主要優(yōu)點(diǎn)：① 鋼絲繩在卷筒上單層纏繞，排列整齊， 吊船平穩(wěn)性好，在空中不易傾斜；②鋼絲繩間擠壓摩擦小，鋼絲繩壽命長。 型號 額定值 效率 ∕% 功率 因數(shù) (cos ψ ) 堵轉(zhuǎn)電流 ∕ 額定電流 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 ∕ 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 ∕ 額定轉(zhuǎn)矩 外形尺寸 （長 ?寬 ?高） /mm 質(zhì)量 /kg 功率 /kW 電流 /A 轉(zhuǎn)速 /（ r/min） YZR112M— 6 1.5 1 866 80.5 6 2 400?313?265 45 YZR132M1— 6 1.5 1 924 80.5 2 2 475?350?315 63 （ 1）傳動比的計(jì)算與分配 總傳動比 ： 4121866 ??? wma nni 減速器的傳動比，即一級蝸桿傳動比 i： 41?? aii （ 2）傳動和動力參數(shù)計(jì)算 電動機(jī)軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 第三章 插桿式擦窗機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 36 P0= Pd = =866r/min mNnPT . 55 0 000 ?? 蝸桿軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 kwPP 4 8 ????? ? = =866r/min mNnPT ????? 648 501195 501 蝸輪軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 8 ?????? ??PP m in/ 612 rinn ??? mNnPT ????? 5 02295 5 02 傳動滾筒軸的輸入功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩 kwPP ??????? ?? = = r/min mNnPT . 9 19 5 5 0 333 ?? 卷筒的選擇 目前國內(nèi)外擦窗機(jī)起升機(jī)構(gòu)主要有兩種結(jié)構(gòu)形式 鋼絲繩單層纏繞的雙卷筒布置和鋼絲繩多層纏繞的單卷筒布置。有相關(guān)資料查得的電動機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算出的總傳動比列于表 36。39。 3. 確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 滾筒的直徑為 D=150mm 滾筒軸工作轉(zhuǎn)速 m in/ 10100060 rD vn w ????? ? 一般一級蝸輪蝸桿減速器傳動比 39。 第三章 插桿式擦窗機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 34 電動機(jī) ??10 所需工作功率為： ?wd PP? 繩速 V =10m/min=工作機(jī)所需功率： 00 0 00 01 00 0 ???? FvPw 傳動裝置的總效率為 432221 ????? ? 聯(lián)軸器效率 1? =，滾動軸承效率（一對） 2? =，閉式蝸輪蝸桿傳動效率3? =，傳動滾筒效率 ?4= 為代入得： 22 ?????? 電動機(jī)所需工作功率為： kwPP wd 9 1 ??? ? 取電動機(jī)功率為： kwkwP d ?? 因載荷平穩(wěn)，電動機(jī)額定功率 edP 大于 dP 即可。根據(jù)工作要求選用 YZR 系列繞線轉(zhuǎn)子三相異步電動機(jī)，電源電壓為 380V。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 33 圖 317 擺架受力示意圖 圖 318 制動臂受力示意圖 這種塊式制動器結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)整方便、觸發(fā)機(jī)構(gòu)靈敏度高、制動力矩大、工作可靠、制動沖擊小 , 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。 ? ?0HM （ 328） 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)。 制動彈簧力 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? —— 制動時彈簧預(yù)調(diào)變形量。下面對這種制動器進(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 315。該制動器由觸發(fā)機(jī)構(gòu)和制動機(jī)構(gòu)兩部分組成 , 觸發(fā)機(jī)構(gòu)包括擺動桿、偏心座、配重塊、梅花輪等 , 制動 機(jī)構(gòu)包括制動臂、搖臂、連桿、彈簧座等 , 見圖 314。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、成本低、安裝調(diào)整方便、制動準(zhǔn)確 , 缺點(diǎn)是制動時產(chǎn)生的沖擊和振動較大。 （ 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． 卷筒制動器（后備制動器） 卷筒制動器一般分為兩種：棘輪、棘爪制動器和塊式制動器。 ~ 7 176。 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 圖 39 琵琶板的受力分析 圖 310 鎖芯的受力圖 根據(jù)圖鎖芯的受力分析可得 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 27 fFN 8? ， fWN 16? 所以 rfrfL rftf 2112 22 c o sc o s? ? ?? （ 325） 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。． 圖 36 接觸面任意一點(diǎn)比壓 圖 37 夾槽比壓分布圖 圖 38 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，依靠鎖芯和安全鋼絲繩之間的摩擦力實(shí)現(xiàn)制動．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。 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 （ 323） 式中 ? 為夾槽所張圓心角。 ，則 ??dpLddN c o s..2 39。 總結(jié)上面的分析可知道，吊臂的撓度滿足實(shí)際使用的要求！ 安全系統(tǒng)設(shè)計(jì) 高處吊籃安全鎖制動性能 根據(jù)鎖繩原理 ??11 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鎖繩；后者是當(dāng)提升機(jī)運(yùn)行速度超過某一極限值時鎖繩．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 的可靠性。也就是說撓度為最大值的截面總是靠近跨度中點(diǎn)，所以可以用跨度中點(diǎn)的撓度近似的代替最大撓度。這也可由撓度曲線的對稱性直接 看出。令（ o）式等于零，得 0)3xb(l6 2022 ?lFb 3220 blx ? X0即為撓度為最大值的截面的橫坐標(biāo)。可見從截面 A 到截面 C，轉(zhuǎn)角由負(fù)變?yōu)檎?，改變了符號。由式值端截?A 的轉(zhuǎn)角 A? 為負(fù)。 第三章 插桿式擦窗機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 22 最大撓度：當(dāng) 0??dxdw? 時， w 為極值。 21221 xbllFbE Iw ???? （ o） )(6 212211 xbllF b xE Iw ???? （ p） ])(3)3[(639。39。 DxCaxFxlFbE Iw ????? (4) 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 21 積分出現(xiàn)的四個積分常數(shù)，需要四個條件來確定。 CaxFxlFbE Iw ???? (3) 22232322 6 )(639。 2222 axFxlFbME Iw ???? 222222 2 )(239。 DxClF bxE Iw ???? (2) )(39。 ClFbxEIw ??? (1) 111311 639。 xlFbMEIw ?? 1211 239。積分結(jié)果如下： AC段 )0( 1 ax ?? CB 段 )( 2 lxa ?? 11139。同時可以從彎矩圖上看出，最大彎矩在截面 B上，且 Mmax= 將吊臂受力化為參數(shù)，如圖所示： 第三章 插桿式擦窗機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 20 圖 37 吊臂彎曲變形 lFaFlFbF RBRA ?? , （ 310） 分段列出彎矩方程 AC段 11 xlFbM ? )0( 1 ax ?? （ 311） CB段