SC200施工电梯爬升架设计.doc

1、题目：SC200施工电梯爬升架设计目 录1 绪论11.1 前言11.2 施工电梯在国内外相关研究情况11.3 课题的研究意义21.4 课题的研究内容21.5 方案设计和比较21.5.1 升降机驱动部分装置的要求21.5.2 传动方案22 SC200有限元分析42.1 SC200主体组成42.1.1 阳台板上的附墙62.1.2 在梁上的附墙72.1.3 后浇带上的附墙72.1.4 标准节之间的附墙82.2 SC型施工升降机基本参数92.3 SC200祥细参数92.4 SC200主体有限无分析102.5 本章总结193 驱动系统参数的确定203.1 SC200型施工升降机驱动装置的类型203.2

2、SC200型施工升降机机械传动系统总则203.3 SC200型施工升降机驱动系统参数的确定203.3.1 计算原理及说明204 结论23参考文献24致 谢26毕业设计（论文）知识产权声明27毕业设计（论文）独创性声明28SC200施工电梯爬升架设计摘 要现代高层建筑施工的速度快，对人、物料的运送速度要求很高，一般除配塔机外同时配备施工电梯。施工电梯的工作效率及安全运行对施工而言至关重要。施工电梯的爬升架的机械性能要求减低自重，保证安全，为施工提供设备保障。本次设计的建筑施工电梯具备了使用方便,拆装运输灵活,适应各种建筑高度,占地面积小,无特殊用电要求,操纵机构简单,其附墙装置安全耐用,适合施工

3、工地的使用条件,为高层建筑施工提供很大的方便。针对室外施工电梯的特点以及建筑工地的环境条件，建筑施工用室外电梯的设计制造多采用井字架做主承重结构（相当于室外电梯的梯井和导轨） ，电梯轿厢（梯笼） 和对重（平衡砣） 用钢丝绳连接后绕过井字架上端的天轮（主绳轮） 跨于井字架两侧，轿厢和对重的骨架上都装有滚轮，并卡于井字架的立管上（相当于导靴） ，井字架上设有固定的齿条，轿厢上设有交流电动机和减速器，并以一定的速比用齿轮伸出轿厢外与井字架上的齿条啮合传动。这种电梯也设有限速器，极限开关和限位装置等。关键词：施工电梯；齿轮齿条传动；防坠；操纵机构；附墙装置SC200 Design of constru

4、ction elevator climbing frameAbstractFaster construction of modern high-rise buildings, people, materials delivery speed is very high, General construction of addition to the distribution of tower crane at the same time equipped with elevators. Construction efficiency and safe operation of the eleva

5、tor are crucial for construction. Mechanical property requirements of construction elevator climbing frame to reduce weight, security, device protection for construction. The design of a construction elevator has the easy to use, disassembly transport flexible, adapt to all building height, cover an

6、 area of an area small, no special electricity requirement, operation simple, its enclosed wall device security for the construction site, durable, and using conditions for high-rise building construction, providing great convenience.For outdoor construction elevator of features and construction sit

7、e of environment conditions, building construction with outdoor elevator of design manufacturing more used well Word frame shots bearing structure (equivalent to outdoor elevator of ladder well and Guide), elevator car van (ladder cage) and on heavy (balance mound) with wire rope connection Hou bypa

8、ss well Word frame top of days wheel (main rope wheel) across Yu well Word frame on both sides of, car van and on heavy of skeleton Shang are with wheel, and card Yu well Word frame of State tube Shang (equivalent to guide boots), well Word frame Shang has fixed of tooth section, car van Shang has E

9、xchange motor and reducer, and to must of ratio with gear out car van outside and well Word frame Shang of tooth section meshing transmission. This elevator is also equipped with speed-limiting device, such as limit switches and limited device.Key Words: Tower crane; Rotating mechanism; Planetary ge

10、ar reducer;control mechanisms; Wall device attached Control mechanisms; Wall device attacI主要符号表z 齿轮齿数m 模数i 传动比b 齿宽 传动效率 电动机的超载倍数Z 驱动电机数 工作速度M 力矩T 回转阻力矩V 垂直力H 水平力d 分度圆直径1 绪论1 绪论16西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）1.1前言现代高层建筑施工的速度快，对人、物料的运送速度要求很高，一般除配塔机外同时配备施工电梯。施工电梯的工作效率及安全运行对施工而言至关重要。施工电梯的爬升架的机械性能要求减低自重，保证安全，为施

11、工提供设备保障。1.2施工电梯在国内外相关研究情况升降机自古代就有，一个绞盘、一根绳子加上滑轮，就能够组成升降机了。但是，如果要用升降机载人，就必须解决防坠落问题，这是相当复杂的事，业内人士称防坠落问题是升降机发展道路上的世界难题。150年前，美国人奥的斯发明了安全钳，从此开创了升降机载客时代，他的名字也就是当今全球最大的电梯厂商的厂名。高楼里的电梯，运行自如由电脑控制，运行的平稳程度远远超过施工电梯，主要是使用钢丝绳传动的优点。但是100多年来，用钢丝绳传动的升降机在室外露天作业防坠落问题未能解决。室内电梯上的“安全钳”不能在环境恶劣的室外露天可靠工作，原因是这种限速器安全钳式防坠落装置用在

12、露天作业容易失灵，不能可靠地防止坠落。曾有许多人制造过钢丝绳传动式的施工电梯，但都没有成功，失败的主要原因，在于不能十分可靠地解决防坠落问题。半个世纪前，美国人又发明了齿轮齿条传动式施工电梯，解决了高楼施工的急需，是成功的创举。不过是属于在防坠落面前，绕道而行的发明，在当时受到推崇，是因为在钢丝绳传动式施工电梯坠落问题不能解决，而不敢使用，只是形成的“真空状态”需要填补。SC200施工升降机是中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院最新设计推出的新一代施工升降机产品。它具有技术性能先进、使用安全可靠、维护保养方便等显著特点。是现代建筑施工最理想的垂直运输设备。我国建筑施工用室外电梯是从20 实世纪

13、70 年代开始生产的。这种电梯与室内电梯有较大的区别，室内电梯必须有梯井，机房，并且以拽引方式驱动。室外施工电梯则不可能设梯井，机房等设施，驱动方式也不用拽引机。由于室外电梯的设计，制造和使用形式要满足建筑施工的要求，所以室外电梯具备以下几个基本特点：一是能适应建筑物的施工高度，运送一定数量的工人和建筑材料；二是电梯拆装方便，转移工地时运输灵活；三是操作方便，安全，耐用。1.3课题的研究意义现代高层建筑施工的速度快，对人、物料的运送速度要求很高，一般除配塔机外同时配备施工电梯。施工电梯的工作效率及安全运行对施工而言至关重要。施工电梯的爬升架的机械性能要求减低自重，保证安全，为施工提供设备保障1

14、.4课题的研究内容SC200施工电梯的额定载荷：20000N, 吊笼和爬升架自重估计22000N,升降速度36m/min，要求拟订传动方案，设计其传动，选用防坠设施。1.5方案设计和比较1.5.1 升降机驱动部分装置的要求,按其重要程度顺序归纳为下列几条:a. 每个吊笼至少应有一套驱动装置。b. 驱动电机应通过不会脱离啮合的直接传动系统与驱动齿轮相连接。c. 吊笼在工作中应始终由动力驱动上升或下降。d. 传动系统和制动系统中所有易疲劳的承载零件、连接件应作疲劳应力分析，如轴和齿轮。分析时需考虑应力幅和应力循环次数。应力循环次数为：(1) 50%额定载重量时，吊笼运行80000次；(2) 空载时

15、，吊笼运行80000次；(3) 人货两用施工升降机的工作循环次数易取1.6105；(4) 考虑所有裂痕的影响，每根轴相对于疲劳极限的最小安全系数应为2。1.5.2 传动方案：a. 第一种型式是用绞盘钢丝牵引。高楼里的电梯，运行自如由电脑控制，运行的平稳程度远远超过施工电梯，主要是使用钢丝绳传动的优点。但是100多年来，用钢丝绳传动的升降机在室外露天作业防坠落问题未能解决。室内电梯上的“安全钳”不能在环境恶劣的室外露天可靠工作，原因是这种限速器安全钳式防坠落装置用在露天作业容易失灵，不能可靠地防止坠落。曾有许多人制造过钢丝绳传动式的施工电梯，但都没有成功，失败的主要原因，在于不能十分可靠地解决防

16、坠落问题。b. 第二种型式是采用齿轮齿条传动，连接蜗杆减速器或齿轮减速器，减速器连接齿轮，齿轮与齿条啮合传动。SC200施工升降机也就是上面提到的是驱动部分采用齿轮齿条传动的新一代施工升降机产品。它具有技术性能先进、使用安全可靠、维护保养方便等显著特点，是现代建筑施工最理想的垂直运输设备。所以我们选用第二种型式即采用齿轮齿条传动的爬升架。2 SC200有限元分析2 SC200有限元分析需说明书、图纸等完整设计请加叩叩22158911512.1 SC200主体组成图2.1 标准节施工升降机的塔身是由若干标准节用螺栓连接而成的多支点的空间析架，其功能是用来传递和承受载荷。标准节的截面型式有正方形、

17、矩形和三角形。标准节的长度一般为1.5m左右，塔身的主弦杆、腹杆多选用等边角钢制造而成。按照塔身的结构施工升降机可分为单柱和双柱两种，本课题所研制的施工升降机采用单柱单吊笼，吊笼有自己的驱动装置，并可以上、下移动，可以提高运送客货的能力，效率远远超过双柱式施工升降机。标准节的截面型式为正方形，使其具有更高的承载能力。 图2.2 升降机施工升降机附墙架的作用有2种，一是保证导轨架的稳定性，二是调整导轨架的垂直度。一般生产厂家均有3种型号的附墙架供用户选择(附墙架种类如图2.3所示，附墙架与墙的连接如图2.4所示)，但使用中常常满足不了现场的要求。下面推荐几种经适当改制组成的附墙架，较为实用。图2

18、.3 附墙架的各类图2.4 附墙架与墙的连接2.1.1 阳台板上的附墙阳台边有的有上反梁或下反梁。施工升降机附墙时，为不破坏梁的结构且保持附墙架的水平，如图2.6所示需增加附墙支撑架，支撑架如图2.6所示。 图2.5 阳台板上的附墙图2.6 支撑架2.1.2 在梁上的附墙根据现场需要，有时需将附墙架固定在上反梁或下反梁，或固定在墙板上，如图2.5所示。其优点是附墙架的固定点距导轨架的水平距离小、稳定性好、实用性好、安装方便。其中主架5可自行设计，也可由型附墙架的主架改造而成，在主架上焊4个卡箍即可。需要指出梁板的厚度必须在150ml以上。2.1.3 后浇带上的附墙 主体结构施工到一定程度就可进

19、行装修，形成联合作业。根据施工的需要，有时需将施工升降机安装在后浇带处，此时附墙座需进行加固。即将附墙座放在加强座上面，二者同时用M24螺栓固定在阳台板上，如图2.8所示图2.7 阳台反梁上的附墙图2.8 后浇带上附着2.1.4 标准节之间的附墙 附墙架的水平倾斜度不得大于7，为此有时需在标准节的之间固定附墙架臂杆。此时就需要用U形螺栓，如图2.9所示。目前市场上已有U形螺栓的成品出售，也可自行制造。图2.9 附墙架与标准节的连接2.2 SC型施工升降机基本参数表2.1 升降机的基本参数项目 单位 参数值额定载重量 Kg 2000额定载人数 人 24额定起升速度 m/min 36最大架设高度

20、m 450吊笼内尺寸 m 31.32.5吊笼重量 Kg 2400标准节尺寸 m 0.80.81.508标准节重量 Kg 170外笼尺寸 m 3x4齿轮模数 8齿轮齿数 个 15分度圆直径 mm 120电机型号 Y180M-4电机额定功率 Kw 3x18.5电机额定转速 r/min 1500减速器型号 PW125-16减速器中心距 mm 125减速器传动比 1:162.3 SC200详细参数齿轮齿条驱动的一种结构是有装在吊笼内的两套完全相同的驱动装置构成，每套驱动装置是由带有内装盘式制动器的电动驱动。电动机的动力经一级涡轮传动的涡轮减速箱及其输出轴上的开式齿轮，传给导轨架上的齿条。从而驱动工作笼

21、沿导轨架上下移动。齿轮齿条的技术参数如表2.2所示。表2.2 齿条技术参数项目 单位 设计值 备注模数 mm 8齿数 60齿型角 20齿顶高系数千 1精度等级 B-FG（JB179-83）硬度 HB217255材料 LG60 轮箍钢长度 mm 1508宽度 mm 40高度 mm 60齿顶高 mm 8齿根高 mm 10齿高 mm 18节距 25.22.4 SC200主体有限元分析本文对主体在有限元分析软件ANSYS中进行有限元分析，ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。能够进行包括结构、热、流体、声场、电磁场等多学科的研究，广泛应用于核工业、铁道、航空

22、航天、石油化工、机械制造、能源、交通汽车、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、家用电器等工业和科学研究领域，是世界上拥有用户最多、最成功的有限元软件之一。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer、 NASTRAN、Alogor、IDEAS、 AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAD工具之一。有限元技术能够克服传统设计方法的诸多弊端，是一种更科学、有效的设计方法。为设计出重量轻、强度高、实际运行安全可靠的标准节和附墙架，将有限元技术应用于附墙架和标准节的计算、分析中，能够为

23、钢结构的选择等提供科学依据，钢结构尺寸设计中的盲目性，这对提高钢结构的整体设计水平有重要意义。如果实现有限元参数化建模，可以大大减轻工作强度，缩短了设计周期，为钢结构的合理设计提供了仿真平台，具有一定的实用价值。本文直接在ANSYS中进行建模，采用自底向上的建模方法，即先建立关键点，有关键点生成线，再由线生成面，由面生成体的建模顺序。在进行建模前先定义结构的材料属性和所需的单元类型，根据模型的特点选用的单元类型为梁单元。在Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete命令，出现Element Type对话框，单击【Add】按钮，出现Librar

24、y of Element Types对话框中选择梁单元。在Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models命令，出现Define Material Model Behavior对话框。在Material Model Available一栏中一次双击Structural、Linear、Elastic、Isotropic选项，出现Linear Isotropic for Material Number1对话框，在EX输入材料的弹性模量，在PRXY输入材料的泊松比，单击【OK】按钮关闭该对话框。基于本模型的特点，采用直接法建立有限元模型。具体建模过

25、程如下：Main MenuPreprocessorModelingCreateKeypointsIn Active CS，定义模型的7个节点，编号以及坐标如表2.3所示。输入完结点后如图2.10所示，将这些节点连接成线条：Main MenuPreprocessorModelingCreateLinesIn Active Coord，将这些线连成面：Main MenuPreprocessorModelingCreateAreasArbitraryBy Lines，通过点-线-面-体的步骤，逐步实现模型的建立。图2.11为建完后附墙架三维立体模型，图2.12为标准节的三维模型，建模方法如上所示。图

26、2.13导轨架的有限元模型，图2.14导轨架的局部放大示意图。建立的关键点位置需说明书、图纸等完整设计请加叩叩2215891151亲，由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD/PROE、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:2215891151，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要. 此处删除XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX约5000字,需完整说明书联系Q2215891151。4 结论通过查阅资料，选定

27、最初几种传动方案，经过各种方案的比较和选择，确定了比较好的传动方案。确定了传动类型和各个传动部件。通过对传动装置的受力分析和计算，并对驱动力的计算确定了传动的类型和驱动电机的功率，并选定了传动方案和电机减速器的类型，选定传动大齿轮的结构和类型。设计并校核蜗杆减速器。通过一系列的设计计算，确定减速器的减速比，设计齿轮的参数并验算和校核，还计算了传动效率，并验证了装配条件，验证了齿轮的强度。通过校核计算确定了传动方案和设计的正确性。由于时间紧促和自己的能力有限，没能把回转机构的各个部分详细的设计和校核计算，使得结果不是很完美。 安全保护装置齐全、可靠。设有防坠安全器 ，使本机工作可靠性居同类产品之

28、首。组合式设计，经过不同搭配 ，可组合出不同速度、不同起重量的升降机规格。产品的标准性、实用性及其通用化程度大大提高。运行平稳、乘坐舒适。由于本机将驱动单元置于笼顶上方，使笼内净空增大；同时也使传动更加平稳、机械振动更小，给施工操作人员带来一个舒适宽敞的环境。超重保护，更有效的保证了设备使用安全。参考文献1 成大先主编. 机械设计手册. 减（变）速器电机与电器. 北京：化学工业出版社，2004.2 成大先主编. 机械设计手册. 单行本弹簧起重运输件，五金件. 北京：化学工业出版社，2004.3 成大先主编. 机械设计手册. 单行本机械传动. 北京：化学工业出版社，2004.4 成大先主编. 机

29、械设计手册 单行本机械制图极限与配合. 北京：化学业出版社，2004.5 席伟光，杨光，李波主编. 机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社，2003.6 符伟主编. 机构设计学.长沙：湖南大学出版社，2000.7 孙开元，李长娜主编. 北京：化学工业出版社，2006.8 纪名刚主编. 机械设计（第七版. 北京：高等教育出版社，2001.9 崔洪斌，高伟，王瑜主编. AutoCAD 2005机械图形设计. 北京：清华大学出版社，1985.10 高为国主编. 机械工程材料基础. 长沙:中南大学出版社，2004.11 成大先主编. 机械设计手册单行本联接与紧固. 北京：化学工业出版，2004.12

30、 孙建广. 工程机械专利信息之塔式起重机M. 北京:工程机械文摘,2007.13 起重机设计手册编写组. 机床设计手册M. 北京：机械工业出版社,199814 赵松年. 工程机械专利信息之塔式起重机M. 北京：机械工业出社,199915 张海峰. 塔式起重机回转支承系统的有限元分析M. 湖南：湘潭大学,200316 徐斌,吴振彪. QY25型汽车起重机设计M. 辽宁：大连理工大学,200317 李壮. 中国机械设计大典M. 北京：机械工业出版社,199818 张新义,成大先. 机械设计手册第4版M. 北京：化学工业出版社,2002.19 王槐德. 机械制图新旧标准代换教程M. 北京：中国标准出

31、版社,2003.20 濮良贵,纪名刚. 机械设计学习指南M. 4版. 北京：高等教育出版社，2001.21 邱宣怀. 机械设计M. 北京：高等教育出版社,2002.22 薛严成. 公差配合与技术测量M. 北京：上海科学技术出版社,1999.23 孙恒，陈作模，葛文杰. 机械原理M. 北京：机械工业出版社,1994.24 Hindhede IUff. Machine Design Fundamentals: A Practicl Approach. New York: Wiley,1983.25 Kollmann F.G. Rotating Elasto-Plastic Interference

32、 Fits. Trans. ASME, 80-C2/DET-11.26 Orlov P. Fundamentals of Machine Design. Moscow: Mir Pub. House,1987.27 K.Varghese,P.V. Dharwadkar,J. Woffhope.J.T. OConnor,A heavy lift planning system for crane lifts，Microcomputers in Civil Engineering,1997. 28 Tucker CJ Red and photographic infrared linear com

33、binations for monitoring vegetation. Remote Sens Environ，1979.31 K.Varghese，P.V. Dharwadkar，J. Woffhope，J.T. OConnor，A heavy lift planning system for crane lifts，Microcomputers in Civil Engineering 12 (1) (1997) 31 42.致 谢本文是在导师田老师的悉心指导下完成的。田老师不仅在百忙之中坚持给我们每个星期按时辅导，特别是给我指明了课题的方向，而且针对课题的内容做了很多的指导工作，给了我

34、相应的参考书籍，对课题中所出现的问题和困难给予了耐心的指导， 给论文提出了不少的修改意见，在此，作者衷心感谢田老师给予的精心指导和亲切关怀。在作者攻读学士学位期间，机电工程学院的各位老师给予的关心和指导。在此，谨对他们表示衷心的感谢。同时在学校良好的硬件和软件环境下，作者能够充分地发挥自身的能力，顺利地完成了课题的研究设计工作。最后，田老师在工作中优秀的学术风范和极高的敬业精神时刻督促作者在今后的学习工作中努力拼搏、精益求精。在此谨向恩师致以最诚挚的感谢。毕业设计（论文）知识产权声明本人完全了解西安工业大学北方信息工程学院有关保护知识产权的规定，即：本科学生在校攻读学士学位期间毕业设计（论文）

35、工作的知识产权属于西安工业大学信息工程学院。本人保证毕业离校后，使用毕业设计（论文）工作成果或用毕业设计（论文）工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工业大学信息工程学院。学校有权保留送交的毕业设计（论文）的原文或复印件，允许毕业设计（论文）被查阅和借阅；学校可以公布毕业设计（论文）的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文）。（保密的毕业设计（论文）在解密后应遵守此规定）毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：日期：毕业设计（论文）独创性声明秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的毕业设计（论文）是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计（论文）中不包含其他人已经发表或撰写过的成果，不包含他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。毕业设计（论文）与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。毕业设计（论文）作者签名：指导教师签名：日期：18