液壓舉升工作平臺畢業(yè)設(shè)計論文

1、<p>　　液壓舉升工作平臺設(shè)計</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本設(shè)計為液壓舉升工作平臺的一種，即液壓施工升降機。施工升降機是一種用吊籠(或平臺、料斗等)載人、載物沿導(dǎo)軌作上下運輸?shù)氖┕C械。它主要應(yīng)用于建筑工程施工時使用，尤其是高層建筑工程的施工或維修時使用更為廣泛。</p><p>　　本課題在現(xiàn)有

2、機型的基礎(chǔ)上通過優(yōu)化和改進(jìn)，設(shè)計出的一臺綜合使用性能好的載貨式液壓施工升降機，其提升形式采用鋼絲繩式，額定起重量為800千克，提升高度為48米。在總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，完成液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計，具體具有液壓執(zhí)行元件——液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計算、馬達(dá)排量和流量的計算與馬達(dá)的選型;制定液壓系統(tǒng)基本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖；液壓元件——液壓泵、液壓閥、管道以及油箱容量的計算與選擇；液壓系統(tǒng)性能驗算；PLC的選型，控制方案，梯形圖等。</p

3、><p>　　關(guān)鍵詞：施工升降機；液壓；PLC；S7-200</p><p>　　Hydraulic Lifting Working Platforms</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　The design of a hydraulic lifting platform, hydra

4、ulic construction hoist. Construction elevator is a kind of cage (or platform, hopper) manned, carrying along the rail transportation of construction machinery. It is mainly used in the building construction, particularl

5、y in high-rise building construction or repair is more widely used for.</p><p>　　The optimization and improvement of the existing models, designs a comprehensive performance good truck hydraulic construction

6、 hoist, which form the wire rope type, rated lifting weight of 800 kg, lifting height of 48 meters. Based on the integrated design, completed the design of the hydraulic control system, with the selection of specific hyd

7、raulic actuator -- Calculation and motor hydraulic motor load torque and calculation, motor capacity and flow; to formulate the basic scheme of hydraulic </p><p>　　Key words: Construction lifts;Hydraulic; PL

8、C;S7-200</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 .緒論1</b></p><p>　　1.1升降機發(fā)展歷史1</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義1</p><p>　　1.3施工升降機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p

9、><p>　　1.3.1電液比例技術(shù)的發(fā)展概況2</p><p>　　1.3.2我國施工升降機發(fā)展中存在的不足4</p><p>　　1.3.3我國施工升降機今后的發(fā)展方向6</p><p>　　1.3.4我國液壓施工升降機的發(fā)展6</p><p>　　1.4本課題的主要研究內(nèi)容7</p><

10、p>　　2.液壓施工升降機的總體設(shè)計8</p><p><b>　　2.1概述8</b></p><p>　　2.1.1國內(nèi)施工升降機的分類方法8</p><p>　　2.2總體方案設(shè)計10</p><p>　　2.2.1技術(shù)指標(biāo)10</p><p>　　2.2.2導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)形式

11、11</p><p>　　2.2.3吊籠的結(jié)構(gòu)形式12</p><p>　　2.2.4傳動裝置12</p><p>　　2.2.5安全保護(hù)裝置12</p><p>　　3.液壓施工升降機的總體設(shè)計14</p><p>　　3.1吊籠的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算14</p><p>　　3.1.1

12、吊籠結(jié)構(gòu)受力計算14</p><p>　　3.1.2吊籠總重量計算15</p><p>　　3.2導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算15</p><p>　　4.施工升降機液壓系統(tǒng)的設(shè)計18</p><p>　　4.1液壓傳動的主要優(yōu)、缺點18</p><p>　　4.1.1優(yōu)點18</p><p&

13、gt;　　4.1.2缺點18</p><p>　　4.2升降機對液壓傳動系統(tǒng)的要求19</p><p>　　4.3液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計19</p><p>　　4.3.1負(fù)載分析19</p><p>　　4.3.2初選系統(tǒng)工作壓力20</p><p>　　4.3.3液壓馬達(dá)的選取21</p>&l

14、t;p>　　4.3.4液壓泵的選取21</p><p>　　4.3.5電動機的選取22</p><p>　　4.3.6液壓閥的選取22</p><p>　　4.3.7管道尺寸的計算23</p><p>　　4.3.8油箱的容量確定23</p><p>　　4.4液壓系統(tǒng)性能驗算24</p>

15、<p>　　4.4.1液壓管路系統(tǒng)壓力損失的計算24</p><p>　　4.4.2系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗算25</p><p>　　4.5液壓系統(tǒng)圖26</p><p>　　4.6液壓系統(tǒng)工作原理26</p><p>　　5．PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計27</p><p>　　5.1電氣控制系統(tǒng)在液壓升降平

16、臺中的應(yīng)用27</p><p>　　5.2控制方案28</p><p>　　5.3硬件設(shè)計29</p><p>　　5.3.1 PLC簡介29</p><p>　　5.4軟件設(shè)計30</p><p>　　5.4.1 PLC程序設(shè)計31</p><p>　　5.4.2 PLC編程

17、32</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p><b>　　致謝40</b></p><p><b>　　1 .緒論</b></p><p>　　1.1升降機發(fā)展歷史</p><p>　　升降機同電梯、起重機一樣，是完成輸送

18、和起重任務(wù)中不可缺少的機電設(shè)備，但是他們的種類和承擔(dān)的具體任務(wù)并不相同。</p><p>　　從人類食用升降機械的歷史來看，最先使用的是簡單機械—絞車；后來是復(fù)雜一點的機械—升降機；再后來出現(xiàn)了機電一體化的設(shè)備—電梯和起重機?，F(xiàn)在已發(fā)展到使用計算機、應(yīng)用智能控制的現(xiàn)代電梯和起重機階段了。升降機械發(fā)展史大體上可分為四個階段：13世紀(jì)前的絞車階段，19世紀(jì)末葉以前的升降機階段，19世紀(jì)末葉以后的電梯和起重機階段，現(xiàn)代

19、電梯和起重機階段。</p><p>　　1.2課題研究的目的和意義</p><p>　　施工升降機是利用吊籠或平臺將人、物沿導(dǎo)軌上下運輸?shù)氖┕C械，它在建筑施工中是不可缺少的，同塔式起重機共同承擔(dān)著建筑施工中載人、載物的任務(wù)。它主要應(yīng)用于建筑施工與維修，還可以作為倉庫、碼頭、船塢、高塔等長期使用的垂直運輸機械。</p><p>　　自1973年第一臺國產(chǎn)齒輪齒條式施

20、工升降機誕生以來，歷經(jīng)30多年的不斷發(fā)展，升降機在結(jié)構(gòu)形式、功能、用途、安全裝置等多個方面都有了很大的變化和發(fā)展。</p><p>　　施工升降機主要用于城市高層和超高層的各類建筑中，這主要因為這樣的建筑高度對使用井子架、龍門架來完成作業(yè)時是十分困難的。今年來，隨著建筑高度的不斷增加，架設(shè)高度大的施工升降機的需求量也在不斷增加。建筑施工升降機除了應(yīng)用在高層建筑中還可以應(yīng)用在大橋的建設(shè)中，此外，它還可以應(yīng)用在大型化

21、工廠冷卻塔、發(fā)電成的煙囪、廣播電視塔以及煤礦等多種施工場合下，施工升降機已成為建筑行業(yè)中一種必不可少的機械設(shè)備。</p><p>　　本課題的最終目的是研制出一臺高性能、高效率、低成本的新型機、電、液一體化的液壓施工升降機，以彌補國內(nèi)施工升降機市場的不足。同時，為該施工升降機設(shè)計出一套符合規(guī)范要求、安全可靠、反映靈敏的液壓系統(tǒng)，為施工升降機的快速安全運行提供保障。液壓施工升降機運行速度快，可實現(xiàn)無級調(diào)速，起、制動

22、平穩(wěn)，啟動時對電網(wǎng)的要求和沖擊均很小，是高層建筑施工理想的垂直運輸機械。</p><p>　　1.3施工升降機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　近年來，國產(chǎn)施工升降機的發(fā)展比較迅速，國際市場上瑞典ALIMAK公司的產(chǎn)品也不能獨占鰲頭了。國產(chǎn)施工升降機以其先進(jìn)的技術(shù)性能，過硬的產(chǎn)品質(zhì)量，價格上的明顯優(yōu)勢等諸多因素的迅速發(fā)展極大程度地沖擊了它的市場。</p><p>

23、　　現(xiàn)代設(shè)計理論是是施工升降機發(fā)展的基礎(chǔ)。機械年來，隨著各種理論的迅速發(fā)展，給國產(chǎn)施工升降機的迅速崛起奠定了強大的理論基礎(chǔ)，特別是機構(gòu)動力分析、有限元模型計算、優(yōu)化方法、機械振動與模態(tài)分析、計算機輔助設(shè)計等。人們把這些理論應(yīng)用到施工升降機的研究與發(fā)展上，給施工升降機的發(fā)展帶來了巨大的變化，利用這些理論人們可以全面掌握任何高度位置上標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的任何部位的應(yīng)力狀態(tài)，可以得到施工升降機懸臂部分的動態(tài)特性以及由吊籠提升速度的加大給施工升降機帶來的影

24、響。總而言之，利用這些理論，可以完全掌握施工升降機各方面的結(jié)構(gòu)特性和工作狀態(tài)。</p><p>　　施工升降機作為垂直運送人員及物料的提升機械，它主要是由、導(dǎo)軌架、吊籠、起升機構(gòu)和附墻架組成，當(dāng)然施工升降機還包括控制系統(tǒng)和安全裝置。這些年來，施工升降機的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)一直沒有大的變化，并且不論多大的架設(shè)高度，采用的基本都是從上到下的規(guī)格相同的鋼材。吊籠雖然有多種形式，但都是型鋼焊接而成。近年來，國外施工升降機的提升速度已

25、由40m/min提高到了60m/min甚至高達(dá)96m/min，單籠額定載重量在3噸以上，而國產(chǎn)施工升降機的提升速度在24到36m/min之間，單籠額定載重量基本上不超過2噸。</p><p>　　1.3.1電液比例技術(shù)的發(fā)展概況</p><p>　　在應(yīng)用液壓傳動與控制和氣壓傳動與控制的工程系統(tǒng)中，凡是系統(tǒng)的輸出量，如壓力、流量、位移、轉(zhuǎn)速、速度、加速度、力、力矩等，能隨著輸入控制信號連續(xù)

26、成比例地得到控制的，都可稱為比例控制系統(tǒng)。在實際應(yīng)用中往往根據(jù)信號的不同，和系統(tǒng)構(gòu)成的特點等，將廣義的比例控制系統(tǒng)作出區(qū)分:根據(jù)輸入信號的方式，區(qū)分為手動(比例)控制和電液控制;根據(jù)控制系統(tǒng)構(gòu)成特點和技術(shù)特性，進(jìn)一步將廣義概念上的電液控制，區(qū)分為一般概念上的電液比例控制和電液伺服控制。</p><p>　　除了模擬式電液比例元件外，早在60年代人們就開始注意數(shù)字式或脈沖式比例元件的開發(fā)。這類元件的優(yōu)點是對介質(zhì)污染

27、不敏感，工作可靠，重復(fù)精度高，成批產(chǎn)品的性能一致性好。其主要缺點是由于按載頻原理實現(xiàn)控制，故控制信號頻寬比模擬器件低。數(shù)字式電液比例元件的電)機械轉(zhuǎn)換器主要是步進(jìn)馬達(dá)和按脈沖形式工作的動鐵式或動圈式力馬達(dá)。數(shù)字式電液比例系統(tǒng)實質(zhì)上是一種電液數(shù)/模轉(zhuǎn)換系統(tǒng)或載頻調(diào)制系統(tǒng)。其控制分辨精度取決于每一脈沖的當(dāng)量步長或調(diào)制精度。</p><p>　　從整體看，電液比例控制技術(shù)的開發(fā)與普及，使工程系統(tǒng)的控制技術(shù)進(jìn)入了現(xiàn)代控制

28、工程的新行列，不同程度地確立了機電一體化的技術(shù)優(yōu)勢。而構(gòu)成電液比例技相狗液壓元件，卻是在傳統(tǒng)開關(guān)型和伺服型元件基礎(chǔ)上的進(jìn)一步發(fā)展。它們所依據(jù)的基礎(chǔ)理論是一脈相承的，基本結(jié)構(gòu)也是相同或相近的。另外，電液比例控制器件的基本控制物理量，與開關(guān)型和伺服型器件一樣，.都是壓力P和流量Q。如果撇開采用電液比例技術(shù)帶來的能綜合發(fā)揮微電子技術(shù)!計算機技術(shù)和液壓技術(shù)優(yōu)勢，但從器件控制輸入信號角度來看，電液比例控制僅是諸多控制信號方式，如手動、液動、機動、

29、電動、電液等當(dāng)中的一種，特殊性存在于共性之中?？刂破骷l(fā)展到80年代的一個重要特征，就是應(yīng)用于多種控制輸入方式，使器件能滿足不同場合，不同技術(shù)層次的需要。</p><p>　　比例技術(shù)的發(fā)展大概可以分為三個階段:</p><p>　　從1967年瑞士Beringer公司生產(chǎn)KL比例復(fù)合閥起，到70年代初日本油研公司申請了壓力和流量兩項比例閥專利為止，標(biāo)志著比例技術(shù)的誕生時期。這一階段的比例

30、閥，僅僅將比例型的電)機械轉(zhuǎn)換器(如比例電磁鐵)用于工業(yè)液壓閥，以代替開關(guān)電磁鐵或調(diào)節(jié)手柄。閥的結(jié)構(gòu)和設(shè)計準(zhǔn)則幾乎沒有變化，一般不含受控參數(shù)的反饋閉環(huán)。其工作頻率僅在1~5Hz之間，穩(wěn)第二次世界大戰(zhàn)后期，由于噴氣式飛機的提速，對飛機液壓控制系統(tǒng)的快速性，動態(tài)精度和功率，重量比都提出了更高的要求。1940年底，在飛機上首先出現(xiàn)了電液伺服系統(tǒng)。經(jīng)過20余年的發(fā)展，到了60年代，各種結(jié)構(gòu)的電液伺服閥相繼問世，電液伺服技術(shù)日臻成熟。60年代后期

31、，各類民用工程對電液控制技術(shù)的需求，顯得更加迫切與廣泛。但是，由于傳統(tǒng)的電液伺服閥對流體介質(zhì)的清潔度要求苛刻，制造成本和維護(hù)費用昂貴，系統(tǒng)能耗也比較大，難以為各工業(yè)用戶所接受。而傳統(tǒng)的電液開關(guān)控制(斷通控制)又不能滿足高質(zhì)量控制系統(tǒng)的要求。電液比例控制技術(shù)的提出，就是要開發(fā)一種可靠、廉價、控制精度和響應(yīng)特性均能滿足工程教術(shù)實際需要的電液控制技術(shù)。自70年代初以來，電液比例技術(shù)得以迅速發(fā)展，與此同時，</p><p&g

32、t;　　1975年到1980年間，可以認(rèn)為比例技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了第二階段。采用各種內(nèi)反饋原理的比例元件大量問世，耐高壓比例電磁鐵和比例放大器在技術(shù)上日趨成熟。比例元件的工作頻率已達(dá)到5~15Hz，穩(wěn)態(tài)滯環(huán)亦減小到3%左右。其應(yīng)用領(lǐng)域日漸擴(kuò)大，不僅用于開環(huán)控制，也應(yīng)用于閉環(huán)控制。80年代，比例技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入第三個階段。比例元件的設(shè)計原理進(jìn)一步完善，采用了壓力、流量、位移內(nèi)反饋和動壓反饋及電校正等手段，使閥的穩(wěn)態(tài)精度動態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)性都有了進(jìn)一

33、步的提高。除了因制造成本所限，比例閥在中位仍保留死區(qū)外，它的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性均已和工業(yè)伺服閥無異。另一項重大進(jìn)展是，比例技術(shù)開始和插裝閥相結(jié)合，開發(fā)出各種不同功能和規(guī)格的二通、三通型比例插裝閥，形成了80年代電液比例插裝技術(shù)。同時，由于傳感器和電子器件的小型化，還出現(xiàn)了電液一體化的比例元件，電液比例技術(shù)逐步形成了80年代的集成化趨勢。第三個值得指出的進(jìn)展是電液比例容積元件，各類比例控制泵和執(zhí)行元件相繼出現(xiàn)，為大功率工程控制系統(tǒng)的節(jié)能提供了

34、技術(shù)基礎(chǔ)。</p><p>　　1.3.2我國施工升降機發(fā)展中存在的不足</p><p>　　目前，雖然國產(chǎn)施工升降機已經(jīng)取得了很大的發(fā)展，但是仍然存在著許多不足之處。</p><p>　　首先沒有應(yīng)用不同公稱尺寸的材料作為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)來分段架設(shè)。根據(jù)現(xiàn)代設(shè)計理論可以全面地掌握施工升降機在每個架設(shè)高度任何截面上的應(yīng)力狀態(tài)，從結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)分析，無論架設(shè)高度是多高的施工升降機

35、其底部的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)都是承受應(yīng)力最大的部分，而隨著施工升降機架設(shè)高度的增加其應(yīng)力狀態(tài)更加惡劣。而當(dāng)架設(shè)高度一定時，施工升降機上部標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的應(yīng)力狀態(tài)要比下部的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)理想的多，通過對施工升降機結(jié)構(gòu)的有限元模型計算和模態(tài)分析也同樣可以驗證這一結(jié)論。因此，將施工升降機架設(shè)高度分段，選取不同界面形式的材料作為標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，可以大大減少施工升降機的鋼材消耗量、減輕自重、降低生產(chǎn)成本。</p><p>　　其次，產(chǎn)品形式較為單一，沒有根據(jù)建

36、筑工程與架設(shè)高度的需要而采用不同結(jié)構(gòu)的施工升降機。三角截面的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，由于少了一根主弦桿，在成本、鋼材消耗量、安裝的便利等方面有著很大優(yōu)勢，對于架設(shè)高度為100米以下的建筑，使用該這種施工升降機有著巨大的價格優(yōu)勢?？梢?，根據(jù)各種不同的建筑需要，采用不同截形狀的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，能夠真正提高性價比。根據(jù)建筑工程與架設(shè)高度的需求，可采用大額定提升重量的施工升降機，目前國內(nèi)絕大多數(shù)的廠家生產(chǎn)的施工升降機的最大額定起重量是2噸每籠，從提高工作效率的角度考慮

37、，可以選擇單籠的最大額定起重量為3噸或以上的機型。大額定起重量的需求已經(jīng)收到了施工升降機廠家的重視，瑞典ALIMAK公司生產(chǎn)的SCAND0650施工升降機的額定起重量已經(jīng)達(dá)到了3.2噸。</p><p>　　再次，升降機沒有廣泛地采用變頻器來改善施工升降機的速度特性。變頻器在改善速度特性方面是起著極其重要的作用。過去，變頻器由于技術(shù)還不成熟，而且價格較高，大多數(shù)施工升降機廠家是不會考慮安裝變頻器作為主要改變速度特

38、性的裝置。這些年來變頻器已廣泛使用在各種改變速度特性的場合，而且技術(shù)成熟了，體積減小了，價格降低了，這些都為施工升降機在改變提升速度的同時改善起、制動特性帶來了可能。正因為使用變頻器，對施工升降機可以實現(xiàn)理想的自動平層功能，而且大大提高了施工升降機的檔次以及整機的安全性和舒適性，產(chǎn)品性能、可靠性和壽命也進(jìn)一步提高。</p><p>　　最后，吊籠自重過大，影響了額定起升載重量。施工升降機作為垂直運送人員和物料的提

39、升機械，其吊籠是完成提升任務(wù)的具體執(zhí)行裝置。目前吊籠多事兩根主立柱焊接的鋼結(jié)構(gòu)，周圍有鋼絲保護(hù)網(wǎng)，吊籠前后分別安裝著單、雙開吊龍門，頂部有活動板門，配備的專用梯可作為緊急出口，也可以在頂部進(jìn)行架設(shè)、維修和保養(yǎng)等工作。目前吊籠的最主要缺陷是自重過大帶來的不良影響，特別是應(yīng)在高層或超高層建筑物上時影響尤其顯著。</p><p>　　1.3.3我國施工升降機今后的發(fā)展方向</p><p>　　施

40、工升降機是以各類鋼材為主結(jié)構(gòu)的組件，因此它的利潤空間是很小的。對于施工升降機，其利潤是隨其架設(shè)高度的增加而增加。如果在整個架設(shè)高度上都是用同樣規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和主弦桿，經(jīng)濟(jì)投入勢必較大，同時從整個結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)來說，它也是不理想的。而如果能夠根據(jù)載荷、危險截面位置、架設(shè)高度將結(jié)構(gòu)分成幾段為其分別選取不同公稱尺寸的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和主弦桿，則可大大地降低施工升降機的生產(chǎn)成本。將整個假設(shè)高度簡單的分成二段或三段，按受力狀態(tài)為各段的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和主弦桿選擇合理的公

41、稱尺寸，則可達(dá)到這個目標(biāo)。</p><p>　　改進(jìn)施工升降機的速度特性是改善其產(chǎn)品綜合性能的一個主要方面，它可以提高施工效率。隨著高層和超高層的建筑量的不斷增加，改進(jìn)施工升降機的速度特性顯得尤為重要。而速度特性的改進(jìn)，絕不能以影響其產(chǎn)品性能為代價，提升速度增加的同時，還要具備良好的運行性能、安全性和可靠性。因此，變頻器在現(xiàn)代施工升降機上應(yīng)用得越來越廣泛。</p><p>　　提高額定起重

42、量對國產(chǎn)施工升降機來說，是在今后發(fā)展中需要解決的主要問題之一。施工升降機經(jīng)過了多年的發(fā)展，仍然基本上沿用原來的機型模式，真正意義上的突破還不多見，目前對大額定起重量施工升降機的需求已初現(xiàn)端倪，提高額定載重量將是今后施工升降機的發(fā)展方向。</p><p>　　1.3.4我國液壓施工升降機的發(fā)展</p><p>　　我國自行設(shè)計制造的第一臺液壓施工升降機是上海寶達(dá)工程機械有限公司與建設(shè)部長沙建

43、設(shè)機械研究院聯(lián)合研制的SCD200/200Y型液壓施工升降機，它于1996年5月問世，樣機經(jīng)國家建筑與城建機械質(zhì)量監(jiān)督檢測中心進(jìn)行了全面的性能測試、結(jié)構(gòu)應(yīng)力測水和可靠性試驗，確認(rèn)該機在使用性能、結(jié)構(gòu)強度和安全可靠性等方面均符合計劃任務(wù)書的要求和油管國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。</p><p>　　SCD200/200Y型液壓施工升降機經(jīng)過工業(yè)考核顯示出設(shè)計先進(jìn)、性能優(yōu)越、安全可靠，耐用性和可維修性強。尤其該機調(diào)速性能優(yōu)良、起

44、制動平穩(wěn)?？己似趦?nèi)未發(fā)現(xiàn)任何影響安全使用的情況，易損件的磨損周期均在設(shè)計范圍內(nèi)，整機工作效率高、檢修維護(hù)十分方便。與鄰近工地使用的ALMAK進(jìn)口液壓升降機相比，SCD200/200Y的運行平穩(wěn)性更好、噪音更低、齒條更耐磨，在當(dāng)時該機達(dá)到了世界上同種產(chǎn)品的先進(jìn)水平。</p><p>　　1.4本課題的主要研究內(nèi)容</p><p>　　本課題的主要設(shè)計內(nèi)容包括：</p><

45、p>　　1．總體設(shè)計 綜合各方面因素及用戶需求，完成液壓施工升降機總體方案的設(shè)計以及起升機構(gòu)的設(shè)計。</p><p>　　2.機械系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計 在總體設(shè)計方案的技術(shù)上，完成吊籠和導(dǎo)軌架結(jié)構(gòu)的設(shè)計。</p><p>　　3.液壓系統(tǒng)的設(shè)計 在總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，完成液壓控制系統(tǒng)的設(shè)計，具體有液壓執(zhí)行元件——液壓馬達(dá)載荷力矩的組成與計算、馬達(dá)排量和流量的計算與馬達(dá)選型;制定液壓系統(tǒng)基

46、本方案和繪制液壓系統(tǒng)圖；液壓元件——液壓泵、液壓閥、管道以及油箱容量的計算與選擇；液壓系統(tǒng)的性能驗算。</p><p>　　4.PLC的設(shè)計 在總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，完成PLC對液壓升降機的控制。包括控制系統(tǒng)的設(shè)計，及電路圖，電氣元件的選型，控制電路硬件設(shè)計，PLC程序設(shè)計。</p><p>　　2.液壓施工升降機的總體設(shè)計</p><p><b>　　2

47、.1概述</b></p><p>　　施工升降機主要應(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)著垂直運輸施工人員及貨物的工作。</p><p>　　施工升降機使用用途廣泛且有著比較復(fù)雜的機、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，因此較難全面掌握，國內(nèi)外的分類方法不同，一般以上降級驅(qū)動方式、使用用

48、途、升降速度、牽引電動機供電電源、傳動機械位置、控制方式等進(jìn)行分類。</p><p>　　2.1.1國內(nèi)施工升降機的分類方法</p><p>　　中華人名共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB10052對施工升降機的分類方法是按其傳動形式分為三大類型：</p><p>　　1.齒輪齒條式。此類型升降機的電動機在兼具齒條的導(dǎo)軌上轉(zhuǎn)動齒輪，帶動吊籠作上下運行。</p><

49、;p>　　2.鋼絲繩式。由曳引電動機通過蝸桿、蝸輪、曳引繩輪、驅(qū)動曳引鋼絲兩端的吊籠和對重裝置做上下運行。具有結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)制造，性價比高的特點，在建筑行業(yè)中得到廣泛地應(yīng)用。同時，鋼絲繩具有強度高、彈性大、韌性好、耐磨并能承受沖擊載荷等特點，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。</p><p>　　3.混合式。一般采用雙吊籠，一個吊籠采用齒輪齒條驅(qū)動，另一個吊籠采用鋼絲繩驅(qū)動。</p

50、><p>　　本課題設(shè)計的施工升降機為液壓驅(qū)動的雙籠鋼絲繩提升式施工升降機，用于載貨。施工升降機系統(tǒng)組成包括機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全裝置。機械系統(tǒng)主要由吊籠、導(dǎo)軌架、液壓傳動起升機構(gòu)組成?？刂葡到y(tǒng)用來控制升降機運行、啟停、調(diào)速等。安全裝置用來保證升降機的運行安全，避免事故的發(fā)生。</p><p><b>　　2.2總體方案設(shè)計</b></p><p&g

51、t;　　本設(shè)計采用鋼絲繩式施工升降機，即電動機帶動液壓泵液壓馬達(dá)曳引輪轉(zhuǎn)動，通過鋼絲繩提升或降落吊籠。曳引機中不設(shè)置減速齒輪，因為液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩足夠大；同時，導(dǎo)軌架中不設(shè)置對重，設(shè)置對重雖然可以節(jié)約20%~30%的電力，但是設(shè)置對重安裝拆卸麻煩對技術(shù)人員要求較高，費工費時，整機售價高于不帶對重的升降機，故本設(shè)計不采用對重。</p><p>　　在同樣的提升能力、剛性、強度、穩(wěn)定性的前提下，升降機需要做到用料更合

52、理、提升功率盡量可以降低。施工升降機主要由導(dǎo)軌架、驅(qū)動裝置、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、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：單導(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2.3所示。</p><p>　　不同的方案對驅(qū)動裝置的功率消耗、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

53、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，（c）方案更適合于本設(shè)計的鋼絲繩式施工升降機。</p><p><b>　　2.2.1技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　本課題設(shè)計的液壓施工升降機技術(shù)指標(biāo)如下表2.1所示。</p><p>　　表 2.1 技術(shù)指標(biāo)&l

54、t;/p><p>　　2.2.2導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　施工升降機的導(dǎo)軌架是該機的承載系統(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。</p><p>　　按照導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)施工升降

55、機可分為單柱和雙柱兩種，本課題所研制的施工升降機采用單柱雙吊籠，每個吊籠各有自己的驅(qū)動裝置，并可以獨立的上、下移動，可以提高運貨的能力，效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過雙柱式施工升降機。</p><p>　　2.2.3吊籠的結(jié)構(gòu)形式</p><p>　　吊籠是施工升降機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

56、側(cè)面由鋼絲網(wǎng)圍成。吊籠的一般形式如下圖2.4所示。</p><p><b>　　2.2.4傳動裝置</b></p><p>　　傳動裝置是驅(qū)動工作機構(gòu)，隨著液壓技術(shù)的不斷發(fā)展，在施工升降機上出現(xiàn)了原動機——液壓傳動方式的傳動裝置。本課題即采用這種傳動形式。傳動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)計采用內(nèi)布置式。&

57、lt;/p><p>　　2.2.5安全保護(hù)裝置</p><p>　　本設(shè)計設(shè)計的為貨用升降機，對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)計上提高安全系數(shù)來保障機械安全運行外，還要設(shè)置多種安全保護(hù)裝置，包括機械安全保護(hù)裝置和電氣安全保護(hù)裝置。</p><p>　　機械安全保護(hù)裝置有防墜安全器、限速器、及斷繩保護(hù)、制動器、緩沖器、籠門連鎖等。<

58、/p><p>　　1.防墜安全器 當(dāng)驅(qū)動吊籠的鋼絲繩松弛或斷裂時，防墜安全器的制動楔塊在彈簧的作用下向上托起，與導(dǎo)軌架摩擦而實現(xiàn)制動，將吊籠停止在導(dǎo)軌架上。當(dāng)驅(qū)動吊籠的鋼絲繩張緊并向上拉時，制動楔塊對導(dǎo)軌產(chǎn)生的壓力消除，回到原位。制動楔塊與滑道間要定期加潤滑油防止生銹，保證動作的靈活性。防墜安全器是施工升降機最為重要的安全保護(hù)裝置，其性能好壞決定著吊籠發(fā)生墜落事故時施工人員及貨物的安全，所以對其性能有比較高的要求。&

59、lt;/p><p>　　2.限速器及斷繩保護(hù) 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。一旦升降機出現(xiàn)非正常加速運行，使吊籠運行的瞬時速度達(dá)到限速器調(diào)定的動作速度時，即產(chǎn)生制動動作，將吊籠剎在導(dǎo)軌架上或使吊籠緩慢下降。</p><p>　　3.制動器 在吊籠上裝有手動制動裝置，當(dāng)扳動制動手柄時，制動楔塊與導(dǎo)軌架的無

60、縫鋼管之間產(chǎn)生摩擦力，實現(xiàn)制動。</p><p>　　4.緩沖器 它是設(shè)在圍欄內(nèi)。在吊籠和對重底部對應(yīng)的位置上，當(dāng)下限位開關(guān)失靈。吊籠下行撞底時起緩沖作用。</p><p>　　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。</p><p>　　1.上、下限位開關(guān) 施工升降機均設(shè)置了上、下限位開關(guān)，其作用是當(dāng)?shù)趸\運行超出限位開

61、關(guān)位置時，限位裝置將切斷總電源而使施工升降機停止工作。限位開關(guān)為自動復(fù)位型，安裝在導(dǎo)軌架和吊籠上。</p><p>　　2.極限開關(guān) 吊籠運行超過限位開關(guān)并達(dá)到越程最終點時，使吊籠停止運行的一種緊急開關(guān)。極限開關(guān)是非自動復(fù)位型。動作時，切斷總電源開關(guān)；動作后，只能手動復(fù)位才能使吊籠重新啟動，安裝在導(dǎo)軌架或吊籠上。</p><p>　　3.防松繩開關(guān)和斷繩開關(guān) 升降機在鋼絲繩組的一端設(shè)置張力

62、均衡裝置，并裝有由相對伸長量控制的非自行復(fù)位型的松繩開關(guān)，如果其中一條鋼絲繩出現(xiàn)的相對伸長量超過允許值或斷繩時，該開關(guān)將切斷控制電路，吊籠停車。升降機的對重鋼絲繩設(shè)置斷繩開關(guān)。當(dāng)斷繩時，該開關(guān)切斷控制電路，制動器抱閘。</p><p>　　4.吊籠門連鎖裝置 吊籠門有電氣或機械聯(lián)鎖裝置，只有當(dāng)?shù)趸\門完全關(guān)閉后，吊籠才能啟動?；A(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，基礎(chǔ)圍欄門才能開啟

63、。</p><p>　　3.液壓施工升降機的總體設(shè)計</p><p>　　本課題所設(shè)計的施工升降機為不經(jīng)常繁忙使用，故確定其工作級別為A6級。</p><p>　　結(jié)構(gòu)是機械系統(tǒng)的重要組成部分，是各種機構(gòu)的承載部件，它對保證機械系統(tǒng)的穩(wěn)定、安全運行起到至關(guān)重要的作用，施工升降機機械系統(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、

64、承載能力大的優(yōu)點。</p><p>　　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。</p><p>　　3.1吊籠的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算</p><p>　　吊籠作為提升物品的承重部件，是施工升降機工作過程中運送貨物的載體，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，所以對其承載能力必須嚴(yán)格要求，必須保證

65、具有一定的強度。同時還應(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)。</p><p>　　3.1.1吊籠結(jié)構(gòu)受力計算</p><p>　　吊籠底部主要受力構(gòu)件選擇Q235普通碳素鋼。根據(jù)GB26557-2011選擇安全系數(shù)為1.5。許用應(yīng)力: </p><p><b>　　式中 —安全系數(shù)；</b></p&g

66、t;<p>　　—極限應(yīng)力（MPa）。</p><p>　　吊籠底部采用四根型鋼，最大彎矩：</p><p>　　式中 —額定載重量(N)</p><p><b>　　L—吊籠寬度(m)</b></p><p><b>　　要求抗彎截面系數(shù)</b></p><p&g

67、t;　　選擇受力構(gòu)件為5號槽鋼，其抗彎截面系數(shù)為10.4符合彎曲正應(yīng)力強度條件。其余構(gòu)件采用L40*40*4角鋼。</p><p>　　3.1.2吊籠總重量計算</p><p><b>　　吊籠自重：</b></p><p>　　式中 —吊籠自重（kg）；</p><p>　　—4根鋼槽質(zhì)量（kg）；</p>

68、<p>　　—17根角鋼質(zhì)量（kg）。</p><p><b>　　吊籠的總質(zhì)量：</b></p><p><b>　　式中 為吊籠自重；</b></p><p>　　為其他部件質(zhì)量（吊籠門，鋼絲網(wǎng)，安全防墜器） 。</p><p><b>　　故吊籠總質(zhì)量為：</b&

69、gt;</p><p>　　3.2導(dǎo)軌架的結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算</p><p>　　導(dǎo)軌架是施工升降機最重要的承載部件，吊籠在其上做上下運動，實現(xiàn)物品的垂直輸送，其在承受吊籠作用力的同時還受到風(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安全防墜器對其的瞬時沖擊的能力，為了保證施工升降機的正常工作，導(dǎo)軌架必須有足夠的強度，剛度和穩(wěn)定性。</p><p><b&

70、gt;　　起重載荷：</b></p><p>　　式中 —吊籠總重量（N）；</p><p>　　—額定載重量（N）。</p><p>　　根據(jù)GB/T3811和GB26657-2011設(shè)計風(fēng)載</p><p><b>　　導(dǎo)軌架受到的風(fēng)載：</b></p><p>　　式中 —導(dǎo)軌架

71、風(fēng)載（N）；</p><p><b>　　—風(fēng)力系數(shù)；</b></p><p>　　為風(fēng)壓高度系數(shù)變化；</p><p>　　為計算風(fēng)壓（N/㎡）。</p><p>　　為導(dǎo)軌架垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積（㎡）。</p><p><b>　　吊籠受到的風(fēng)載：</b></p&g

72、t;<p>　　式中 —吊籠風(fēng)載（N）；</p><p><b>　　—風(fēng)力系數(shù)；</b></p><p>　　—風(fēng)壓高度系數(shù)變化；</p><p>　　—計算風(fēng)壓（N/㎡）；</p><p>　　—吊籠垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積（㎡）。</p><p><b>　　風(fēng)力產(chǎn)生的剪

73、力：</b></p><p><b>　　風(fēng)力產(chǎn)生的彎矩：</b></p><p>　　主弦桿為只要導(dǎo)軌架上主要受力構(gòu)件，以下對主弦桿進(jìn)行計算</p><p>　　主弦桿受到的合力為：</p><p>　　式中 —主弦桿受到的合力（N）；</p><p>　　—主弦桿兩肢距離（m）。&

74、lt;/p><p>　　式中 A—型鋼的截面積；</p><p><b>　　—許用應(yīng)力。</b></p><p>　　由上式得=4.865故選擇L80×5的角鋼。</p><p>　　斜腹桿受到的合力為：</p><p><b>　　為橫腹桿所受合力</b></

75、p><p><b>　　式中 —穩(wěn)定系數(shù)</b></p><p>　　得1.875，故選擇L36×36×3號角鋼。</p><p>　　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，在施工升降機工作承受載荷比較大，上布置有導(dǎo)向滑輪。撐桿對整個導(dǎo)軌架起

76、到支撐作用。</p><p>　　4.施工升降機液壓系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　本課題所設(shè)計的升降機其傳動系統(tǒng)采用液壓傳動，液壓傳動使升降機運行速度快，可實行無級調(diào)速，起制動平穩(wěn)，起動時對電網(wǎng)的要求和沖擊均很小，液壓施工升降機是20Om以上高層建筑施工理想的垂直運輸機械。</p><p>　　4.1液壓傳動的主要優(yōu)、缺點</p><p>

77、<b>　　4.1.1優(yōu)點</b></p><p>　　1.能夠方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。</p><p>　　2.與機械傳動和電氣傳動相比，在相同功率情況下，液壓傳動系統(tǒng)的體積小，重量輕。</p><p>　　3.工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實現(xiàn)頻繁換向。</p><p>　　4.便于實現(xiàn)過載保護(hù)，而且工作油液能夠

78、使傳動零件實現(xiàn)自潤滑，因此使用壽命較長。</p><p>　　5.操縱簡單，便于實現(xiàn)自動化，特別是與電氣控制聯(lián)合使用，易于實現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)。</p><p>　　6.液壓元件實現(xiàn)了系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，易于設(shè)計、制造和推廣使用。</p><p><b>　　4.1.2缺點</b></p><p>　　1.液壓傳動

79、中不可避免地會出現(xiàn)泄漏，液體也不可能絕對不可壓縮，故無法保證嚴(yán)格的傳動比。</p><p>　　2.液壓傳動有較多的能量損失（泄漏損失、摩擦損失等），故傳動效率不高，不宜作遠(yuǎn)距離傳動。</p><p>　　3.液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在很高和很低的溫度下工作。</p><p>　　4.液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因。</p><p>

80、;　　4.2升降機對液壓傳動系統(tǒng)的要求</p><p>　　本課題所設(shè)計的升降機液壓傳動系統(tǒng)的主要任務(wù)是通過對液壓馬達(dá)的控制，以足夠的功率來實現(xiàn)對載物的吊籠升和降的控制。本設(shè)計的液壓系統(tǒng)應(yīng)該滿足下面的條件:</p><p>　　1.執(zhí)行元件液壓馬達(dá)必須實現(xiàn)自身的工作循環(huán)，被驅(qū)動輪應(yīng)該使吊籠的工作速度和工作時間滿足設(shè)計的要求，且整個目標(biāo)的實現(xiàn)必須在機械系統(tǒng)的輔助及電氣控制系統(tǒng)的操作下來完成。

81、</p><p>　　2.整個液壓系統(tǒng)能在建筑施工的環(huán)境條件下隨時實現(xiàn)升降機載人載物的要，基本上達(dá)到自動化，有完善的循環(huán)過程。在吊籠運行過程中應(yīng)該保證其運行的平穩(wěn)可靠。</p><p>　　3.液壓系統(tǒng)能滿足泄漏、防塵、噪聲、安全可靠性的要求。</p><p>　　4.3液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　本設(shè)計的液壓系統(tǒng)主要由油源供給部分

82、、控制調(diào)節(jié)部分、輔助部分和執(zhí)行部分組成。每一部分的形式和相互關(guān)系都通過整個系統(tǒng)回路的動作來實現(xiàn)而完成的。</p><p><b>　　4.3.1負(fù)載分析</b></p><p>　　本設(shè)計吊籠的額定速度為37m/min，啟動加速、制動減速2s，故加速階段和減速階段的加速度</p><p>　　圖中0~表示吊籠從靜止到勻加速上升（下降）~表示吊籠

83、勻速上升（下降）~表示吊籠勻減速上升（下降）。分析以上過程，可知道液壓馬達(dá)在吊籠滿載上升加速階段（0~）所需要輸出的轉(zhuǎn)矩最大。 </p><p><b>　　沖擊系數(shù)：</b></p><p><b>　　式中 —沖擊系數(shù)；</b></p><p>　　—額定速度（m/s）。</p><p><

84、;b>　　運動載荷的作用力：</b></p><p>　　式中 —運動載荷的作用力(N)；</p><p><b>　　—起重載荷(N)；</b></p><p><b>　　—鋼絲繩重(N)。</b></p><p><b>　　運動載荷力矩：</b><

85、;/p><p>　　式中 —曳引輪半徑(m)</p><p>　　定滑輪軸頸摩擦力矩：</p><p><b>　　式中 —摩擦系數(shù)</b></p><p><b>　　式中 —徑向載荷</b></p><p><b>　　慣性力矩：</b></p&g

86、t;<p>　　式中 —滑輪轉(zhuǎn)動慣量</p><p><b>　　—滑輪角加速度</b></p><p>　　故液壓馬達(dá)實際輸出轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　液壓馬達(dá)理論輸出轉(zhuǎn)矩：</p><p>　　式中 —理論輸出轉(zhuǎn)矩</p><p>　　—馬達(dá)的機械效率，選擇0.95</p

87、><p>　　4.3.2初選系統(tǒng)工作壓力</p><p>　　本課題設(shè)計的設(shè)備類型屬于重型機械起重運輸機械，選擇系統(tǒng)壓力為20MPa?；赜吐飞显O(shè)置背壓閥，初定背壓值</p><p>　　4.3.3液壓馬達(dá)的選取</p><p>　　式中 —液壓馬達(dá)排量（mL/r）</p><p>　　—馬達(dá)進(jìn)出口壓差，即</p>

88、;<p>　　選擇液壓馬達(dá)：由以上知液壓馬達(dá)排量為1239.3mL/r，額定壓力20MPa，理論轉(zhuǎn)矩3848.0N·m。查機械手冊，選擇DMQ-1250/31.5徑向柱塞馬達(dá)，其技術(shù)參數(shù)如下表4.1所示。</p><p>　　表4.1 液壓馬達(dá)技術(shù)參數(shù)</p><p>　　液壓馬達(dá)的實際流量:</p><p>　　式中 n—馬達(dá)額定轉(zhuǎn)速<

89、;/p><p>　　4.3.4液壓泵的選取</p><p><b>　　液壓泵工作壓力：</b></p><p>　　式中 —最高工作壓力，在本系統(tǒng)中最高壓力為20MPa</p><p>　　從液壓泵到液壓馬達(dá)總的壓力損失，取</p><p><b>　　液壓泵流量：</b>&l

90、t;/p><p>　　式中 —同時動作的各執(zhí)行元件所需流量之和的最大值，由以上可知最大流量為液壓馬達(dá)的流量1.4L/s</p><p>　　—泄露系數(shù)，一般取K=1.1~13，這里取為1.2</p><p>　　選用63MCY14-1B型斜盤式軸向柱塞泵</p><p>　　4.3.5電動機的選取</p><p>　　降機

91、在在整個過程中，系統(tǒng)的壓力和流量都在變化，所需功率變化較大，為滿足整個工作循環(huán)的需求，按較大功率段來確定電動機功率。</p><p>　　從整個工況中可以知道升降機在加速上升階段系統(tǒng)的壓力和流量均需求較大，此時，泵的供油壓力為，取泵的總效率，因此，按此工況求出系統(tǒng)的功率為：</p><p>　　考慮到啟動時間較短，而電動機一般允許短時間超載25%，這樣電動機功率還能降低一些</p&g

92、t;<p>　　選取Y200M-4三相異步電動機，額定功率37Kw</p><p>　　4.3.6液壓閥的選取</p><p>　　選擇液壓閥主要根據(jù)閥的工作壓力和通過閥的流量，本系統(tǒng)的工作壓力在20.5Mpa左右，所以液壓閥都選用高壓閥。系統(tǒng)所選各閥見表4.2。</p><p>　　表4.2 液壓閥的選擇</p><p>&l

93、t;b>　　安全輔助液壓閥：</b></p><p><b>　　1．安全溢流閥</b></p><p>　　安全溢流閥是液壓系統(tǒng)中所必需的過載保護(hù)元件，系統(tǒng)中安全溢流閥并聯(lián)安裝在液壓泵出油口上，以限制液壓泵出油口的最大工作壓力。液壓泵出油口壓力因故障而急劇升高時（例如控制閥未正常開啟），閥卸荷至油箱。</p><p><

94、;b>　　2.防吸空單向閥</b></p><p>　　與安全溢流閥類似，在液壓泵出口安裝防吸空單向閥。當(dāng)電動機帶動液壓泵運轉(zhuǎn)，而控制閥未能正常開啟時，液壓泵可以從該控制閥側(cè)的防吸空單向閥處吸取液壓油，從而保護(hù)液壓泵不會吸空而損壞。</p><p>　　4.3.7管道尺寸的計算</p><p><b>　　管道內(nèi)徑: </b>

95、</p><p>　　式中 —流經(jīng)油管的流量</p><p>　　—在允許的壓力損失下允許的液流速度</p><p>　　系統(tǒng)所選管道見表4.3</p><p>　　表4.3 系統(tǒng)所選管道</p><p>　　4.3.8油箱的容量確定</p><p>　　油箱有效容積的確定一般根據(jù)泵的額定流量進(jìn)

96、行，本設(shè)計時高壓系統(tǒng)，故</p><p>　　這里根據(jù)工作條件比較惡劣，故采用閉式油箱，又考慮到有關(guān)部件要裝于油箱之上，為安裝檢修方便，設(shè)計油箱尺寸為:800x1000x1100。</p><p>　　選擇液壓油：考慮工作環(huán)境溫度的影響，選用32號抗磨液壓油。</p><p>　　4.4液壓系統(tǒng)性能驗算</p><p>　　4.4.1液壓管路

97、系統(tǒng)壓力損失的計算</p><p><b>　　1.沿程壓力損失</b></p><p>　　本系統(tǒng)較為簡單，可按照最大工作流量及最小管徑來判斷流動類型。系統(tǒng)選用選用32號液壓油，其運動粘度。</p><p>　　油在管道中的平均流速為：</p><p><b>　　雷諾數(shù)：</b></p&g

98、t;<p>　　式中 —平均流速（m/s）；</p><p><b>　　—運動粘度（）。</b></p><p>　　故油在管路中呈層流狀態(tài)，其沿程阻力系數(shù)為：</p><p><b>　　則沿程壓力損失為：</b></p><p>　　式中 —管道長度（m）；</p>

99、<p>　　—液體密度（kg/m³）。</p><p><b>　　2.局部壓力損失</b></p><p>　　局部壓力損失包括通過管路中折管和管接頭等處的管路局部壓力損失，以及通過控制閥的局部壓力損失。其中相對來說小得多，故主要計算通過控制閥的局部壓力損失。局部壓力損失的計算見下表4.4。</p><p>　　表4.4

100、 局部壓力損失計算</p><p>　　注：式中 —通過各閥閥的實際流量（L/S）；</p><p>　　—各閥的額定流量（L/S）；</p><p>　　—各閥在額定流量下的壓力損失（MPa）。</p><p>　　4.4.2系統(tǒng)發(fā)熱溫升驗算</p><p>　　液壓系統(tǒng)工作時，液壓泵和執(zhí)行元件存在著容積損失和機械損

101、失，管路和各種閥類元件通過液流時要產(chǎn)生壓力損失和泄漏。所有的這樣損失所消耗的能量均轉(zhuǎn)變成熱能，使油溫升高。連續(xù)工作一段時間后，系統(tǒng)所產(chǎn)生的熱量與散發(fā)到空氣中的熱量相等即達(dá)到平衡狀態(tài)，此后溫度不再升高。不同的主機，因工作條件與工況的不同，最高允許油溫是不同的，系統(tǒng)發(fā)熱溫升的驗算，就是計算系統(tǒng)的實際油溫，如果實際油溫小于最高允許溫度，則系統(tǒng)滿足要求。系統(tǒng)中散發(fā)熱量的元件主要是油箱。</p><p>　　系統(tǒng)單位時間的

102、發(fā)熱量：</p><p>　　式中 —液壓泵的輸入功率（kW）；</p><p>　　—系統(tǒng)的輸出功率（kW）。</p><p><b>　　系統(tǒng)溫升：</b></p><p>　　式中 為油箱散熱系數(shù) ，這里取；</p><p>　　為油箱散熱面積，油箱尺寸為800x1000x1100，故面積A

103、(㎡）近似為：</p><p><b>　　故：</b></p><p><b>　　為最高允許油溫</b></p><p>　　為環(huán)境溫度(℃)，這里取</p><p>　　所以油箱散熱達(dá)到要求。</p><p><b>　　4.5液壓系統(tǒng)圖</b>&

104、lt;/p><p>　　4.6液壓系統(tǒng)工作原理</p><p>　　當(dāng)?shù)趸\未工作時，液壓油經(jīng)過過濾器，變量泵，單向閥，電磁換向閥油口P連T，油液回到油箱，平衡閥關(guān)閉吊籠不會自行下滑。當(dāng)PLC控制器收到指令，吊籠開始上升，此時換向閥P接A，B接T，油液帶動液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動。當(dāng)?shù)趸\下行時，電磁閥油口P接B，A接T，帶動液壓馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)。完成吊籠的上下運行。</p><p>　　

105、5．PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　5.1電氣控制系統(tǒng)在液壓升降平臺中的應(yīng)用</p><p>　　在電氣控制系統(tǒng)上，首先介紹PLC。PLC指的是可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，簡稱PLC）。PLC的發(fā)明是可以用來取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置。自六十年代以來，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。另外，隨著用戶對PLC 的要求越來越

106、高，PLC的功能也在不斷完善，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能，到目前為止，PLC的通信功能已經(jīng)很強大。</p><p>　　其次，在電機控制領(lǐng)域的最大變革就是變頻器的誕生。變頻器的主要作用是實現(xiàn)平滑控制電動機轉(zhuǎn)速。變頻器使得原來比較復(fù)雜的調(diào)速控制系統(tǒng)變得簡單化，降低了維修率，縮小了體積。</p><p>　　最后，觸摸屏技術(shù)。觸摸屏技術(shù)是一種新型的人機交互輸入方

107、式，與傳統(tǒng)的面板控制系統(tǒng)相比，觸摸屏技術(shù)有很大的優(yōu)點就是可以實時監(jiān)控運行中的各種信息。配合識別軟件，觸摸屏還可以實現(xiàn)手寫輸入。目前觸摸屏已經(jīng)由單點觸屏發(fā)展到實現(xiàn)多點觸屏了。</p><p>　　本次液壓升降平臺采用的就是這三種種主要的技術(shù)。</p><p>　?。?）工業(yè)化程度高，觸摸屏控制，功能齊全、工作效率高、運行定位準(zhǔn)確。</p><p>　　（2）變頻控制，

108、運行穩(wěn)定，放置由于過載引起的電機損壞。</p><p>　?。?）提升機的電機電流監(jiān)控，跑偏檢測，急?？刂疲姍C剎車等功能，使得電氣控制系統(tǒng)的安全性和可靠性大大提升。</p><p><b>　　5.2控制方案</b></p><p>　　首先在典型的控制器（傳統(tǒng)的模擬電路控制、PLC電路控制、單片機電路控制和計算機控制）中選用PLC控制系統(tǒng)。

109、因為PLC變成比較簡單，采用類似繼電器控制系統(tǒng)圖的梯形圖語言，易學(xué)易懂，而且，PLC有較強的可靠性和抗震、防潮、耐熱等能力。</p><p>　　本設(shè)計以西門子PLC（S7- 200）為控制核心，結(jié)合模擬量輸入輸出、電磁閥、液壓制動器、電液比例變量泵及上位工控機等，設(shè)計液壓升降平臺控制系統(tǒng)。其中人機界面替代傳統(tǒng)控制按鈕面板，節(jié)省了面板空間，并能詳細(xì)的監(jiān)控系統(tǒng)運行，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如上圖所示。</p><

110、;p>　　系統(tǒng)運行說明：上位機（人機界面）與PLC通訊，并對S7-200進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測和運行控制；人機界面里的按鈕可以控制啟動提升機；PLC可以通過模擬量輸出4-20mA的電流給電液比例變量泵，控制液壓升降平臺的速度；同時PLC能夠通過接近開關(guān)檢測平臺運行過程的位置信號。 </p><p><b>　　5.3硬件設(shè)計</b></p><p>　　5.3.1 PL

111、C簡介</p><p>　　PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器），它采用一類可編程的存儲器，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。</p><p>　　當(dāng)可編程邏輯控制器投入運行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出

112、刷新三個階段。完成三個階段稱為一個掃描周期。在整個運行過程中，可編程邏輯控制器的CPU以一定的掃描速度重復(fù)上述的三個階段。</p><p>　　德國西門子自動化生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也很廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子集團(tuán)的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-400、S7-300、S7-200、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、人機界面、工業(yè)軟件等。 其中西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，并且具有網(wǎng)絡(luò)通

113、信能力，所以功能更強，可靠性更高。S7系列的PLC產(chǎn)品主要可分為微型PLC（如200系列），小規(guī)模性能要求的PLC（300系列）和中、高性能要求的PLC（400系列）等。</p><p>　　S7-200 是一種小型的可編程序控制器，可以適用于各行各業(yè)，在各種場合中實現(xiàn)檢測、監(jiān)測及控制的自動化。S7-200系列的相當(dāng)強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)雜控制功能。所以S7-200系列具有極高的性價

114、比。</p><p>　　S7-200系列的PLC非常經(jīng)濟(jì)適用，性價比很多，已經(jīng)廣泛的替代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)，升級到自動控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中充分發(fā)揮重要的作用。S7-200系列PLC的應(yīng)用領(lǐng)域也相當(dāng)?shù)膹V泛，覆蓋了大部分工業(yè)領(lǐng)域，如：各種機械、機床、環(huán)境保護(hù)、民用設(shè)施、電力設(shè)施設(shè)備等等。</p><p>　　本系統(tǒng)選用CPU 224XP，可連接最多七個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168個數(shù)

115、字量輸入輸出點或38個模擬量輸入輸出點。2個100KHz的高速脈沖輸出端口， RS485通訊口，與PPI協(xié)議，MPI通信協(xié)議和自由方式通訊能力。該機還加入了各種功能，如內(nèi)置的模擬I / O，數(shù)字控制功能，PID自整定功能，數(shù)據(jù)記錄和配方功能。具有模擬I / O和強大的控制能力。主要用于控制系統(tǒng)的更高要求，更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴(kuò)展能力，更快的速度和更強大的綜合特殊功能。一些復(fù)雜的，可以完全適應(yīng)中小型控制系統(tǒng)。</p>