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1、 目录第一章 绪论31.1课题的研究背景及意义31.2国内外发展状况31.3PLC在电梯上的应用31.4课题研究的内容4第二章 电梯的综述42.1电梯的定义42.2电梯的主要参数和性能指标52.3电梯的结构和组成部件6第三章 总体设计方案83.1总体方案的设计83.2电梯控制系统实现的功能9第四章 电梯的主要参数94.1曳引机是电梯的主要拖动机械,94.2曳引绳104.3曳引电动机114.5曳引轮164.6 轴164.8电动机的选择204.9对重21第五章 硬件的选择215.1PLC的选择215.2PLC的定义225.3易操作性225.4PLC的主要功能和应用245.5变频器的选择25第六章
2、PLC的设计及计算266.1PLC设计的基本原则266.2可编程控制器的选择266.3外部接线图控制电路图276.4变频器的参数设计28结论37致谢38参考文献39摘要此次毕业设计的主要内容有两个，一个是设计出一个能够控制四层楼电梯运动的程序,根据平时所知道的,四层楼电梯分为在1层,2层,3层,4层四个楼层停靠时的其他楼层呼叫的种种情况.这其中也包括了两层同时呼叫以及三层同时呼叫.另一个主要任务是设计出电梯的几个主要部件的零件图以及装配图.其中我主要通过可编程控制器(PLC)来实现四层楼电梯的启停以及那些呼叫的情况.而在电梯的机械部分设计上,我主要将重点放在了电梯的开门机,曳引机以及控制柜上.
3、当然,轿厢,对重这些部件的尺寸也涉及在内.我运用所学知识独立完成了四层楼电梯的机械以及电方面的设计.关键词: 电梯,可编程控制器(PLC),开门机,曳引机,控制柜AbstractThere are two primary coverages in this graduation project, one is to design a procedure which can control this four building elevator. According to which usually knew, four building elevator divides into at one
4、, two, three, four these four floors when other floors call all sorts of situations. This has also included two simultaneous calls as well as three simultaneous calls. Another primary mission is to design the several major components detail drawings as well as assembly drawings on the elevator. And
5、I mainly realized the four building elevators starting and stoping and those call situations through the programmable controller (PLC). But on the design of the elevators mechanical part, I put the emphasis on elevators door opener, tactor and cntrol cubicle. Of course, sdan theater box, weight thes
6、e parts sizes also in it. I used knowledge which I have studied to complete the design on mchinery as well as electricity aspect of the four building elevator by my ownself.Keywords: elevator, programmable controller (PLC), door opener, tactor, control cubicle第一章 绪论1.1课题的研究背景及意义 电梯是集机电一体的复杂系统，不仅涉及机械
7、传动、电气控制和土建等工程领域，还要考虑可靠性、舒适感和美学等问题。而对现代电梯而言，应具有高度的安全性。事实上，在电梯上已经采用了多项安全保护措施。在设计电梯的时候，对机械零部件和电器元件都采取了很大的安全系数和保险系数。然而，只有电梯的制造，安装调试、售后服务和维修保养都达到高质量，才能全面保证电梯的最终高质量。在国外，已“法规”实行电梯制造、安装和维修一体化，实行由制造造企业认可的、法规认证的专业安装队伍维修单位，承担安装调试、定期维修和输查试验，从而为电梯运行的可靠性和安全性提供了保证。因此，可以说乘坐电梯更安全。美国一家保险公司对电梯的安全性做过认真的调查和科学计算，其结论是：乘电梯
8、比走楼梯安全5倍。据资料统计，在美国乘其他交通工具的人数每年约为80亿人次，而乘电梯的人数每年却有540亿人次之多。日前，由可编程序控制器(PLC)和微机组成的电梯运行逻辑控制系统，正以很快的速度发展着。采用PLC控制的电梯可靠性高、维护方便、开发周期短，这种电梯运行更加可靠，并具有很大的灵活性，可以完成更为复杂的控制任务，己成为电梯控制的发展力向。1.2国内外发展状况 在经济不断发展，科学技术臼新月异的今天，楼的高度己和经济发展同样的速度成长起来。作为建筑的中枢神经，电梯起着不可或缺的作用，电梯作为建筑物内的主要运输工具，像其他的交通工具一样，己经成为我们日常生活的一个不可缺少的组成部分。一
9、个国家的梯需求总量，主要受其经济增长速度、城市化水平、人口密度及数量、国家产业结构等综合因素的影响。 我国电梯行业已经具备了很强的生产能力口兴旺的电梯市场吸引了全世界所有的知名电梯公司，美国奥的斯、瑞士迅达、芬兰通力、德国蒂森、同木三菱、编程语言知识。国产电梯以其高质量，低成本的优势赢得了越来越多的国内外客户，为逐步进入国际市场创造了有利条件。中国电梯在亚洲市场占有越来越重要的位置，每年销售量己达1万台左右，约占亚洲市场的1/50，一些合资企业在出口创汇方面也做出了贡献。当今世界，电梯的生产情况与使用数量已经成为衡量一个国家工业现代化程度的标志之一。在一些发达的工业国家，电梯的使用相当普遍。世
10、界上有名的几家电梯公司，诸如:美国奥的斯公司、瑞士讯达公司、日本三菱和日立公司、芬兰科恩等，其电梯的产量已占世界市场的51%a其中，奥的斯公司和三菱公司是世界上最大的电梯生产企业。目前，国外除了以交流电梯取代直流电梯以外，在低层楼房越来越多的使用液压电梯。此外，家用小型电梯将成走电梯家族中新的组成部分。1.3PLC在电梯上的应用 目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种而PIC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作;又山于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PL
11、C系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。 随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐目前意义上的“绿色”，一般是强调“天然”的
12、一面，强调与环境的协调与和谐。电梯属于纯粹的工业产品，其天然性应表现为对环境影响的尽可能小，与环境的协调与平衡，以及电梯本身的人性化。这也应是绿色电梯的发展方向。1.4课题研究的内容首先对电梯系统及可编程控制器(PLC)作了比较全面的总结和介绍。对电梯的性能做简要的计算和概括。接着阐述了电梯控制系统的分类及特点，电梯的控制系统分为调速和信号控制两大部分。确定了系统的总体结构，山PLC来实现电梯信号控制，有双速电机实现调速，完成了电机和可编程控制器(PLC)的选择。然后是系统硬件开发，完成了PLC的选型、I/0点数分配与PLC的连接。在分析了电梯系统的软件设计方法基础上，设计出了软件流程图，提出
13、了模块化编程思想，介绍了系统的软件开发。最后对改造后的电梯系统进行模拟调试。第二章 电梯的综述2.1电梯的定义 一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯 服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于150的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物 习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称 近凡年来，随着国际社会对环保认识的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料，自动开门功能外，尚其有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，
14、顺向截停和自动换向等功能集选控制电梯:是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的要区别在于能实现无司机操纵。并联控制电梯:2-3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能群控电梯:是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式2.2电梯的主要参数和性能指标(1)安全性 电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。(2)可靠性 电梯的可靠性很重要，如果一
15、部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的隐患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的(3) 停站的准确性 江自动开门功能外，尚其有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。集选控制电梯:是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵并联控制电梯:2-3台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能群控电梯:是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的
16、程序控制、梯群智能控制等形式参数额定载重量(kg):制造和设计规定的电梯载重量。 2)轿厢尺寸(mm):宽X深X高 3)轿厢形式:有单或双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等 4)轿门形式:有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等 5)开门宽度(mm):轿厢门和厅门完全开启的净宽度 6)开门方向:人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。 7)曳引方式:常用的有半绕1: 1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2: 1吊索法，轿厢的运行速度等于钢
17、丝运行速度的一半。全绕1: 1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度 8)额定速度(m/6):制造和设计所规定的电梯运行速度。 9)电气控制系统:包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等 10)停层站数(站):凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站 11)提升高度(mm):由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离 12)顶层高度(mm):由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高 13)底坑深度(mm):由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，底坑一般越深。 14
18、)井逝深度(mm):由井过底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。 15巧)井逝尺寸(mm):宽X深2.3电梯的结构和组成部件电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成;而电气控制部分山电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。1控制柜 2曳引机 3钢丝绳 4限速器 5限速器钢丝绳 6限速器装紧装置7轿厢 8
19、安全剪 9轿厢门安全触板 10导轨 11厅门 12减速器一、拽引系统 电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要山拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。二、导向系统 导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动三、门系统 门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨
20、架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源四、轿厢 轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定。五、重量平衡系统 重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引TIXI丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。六、电力拖动系统 电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈
21、装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。七、电气控制系统 电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的
22、停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。八、安全保护系统 安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。机械方面的有:限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现第三章 总体设计方案3.1总体方案的设计 电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-t为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、
23、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等 系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井进及安全保护信号通过PL输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号桥加操纵盘 信号控制系统 电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图3-2所示，输入到PLC的控制信号有:运行方式选择(如自动、有月己司机、检修、消防运行方式等)、运行控制、轿内令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。3.2电梯控制系统实现的功能电梯的控制系统实现如下功能1)行车方向由内选信号决定，顺向优先执行;2)行
24、车途中如遇呼梯信号时，顺向截车，反向不截车;3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能，执行后解除4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示5)停层时可延时自动开门、乎动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门;6)有内选信号时延时自动关门，关门后延时自动行车;7)无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车;8)行车时不能乎动开门或本层呼梯开门，开门不能行车第四章 电梯的主要参数4.1曳引机是电梯的主要拖动机械,它驱动电梯的轿厢和对重装置作上,下运动.其组成部分主要有:曳引电动机,制动器,减速箱,曳引轮和底座.根据需要有的曳引机还装有冷却分机,速度反馈装置,惯性轮等.根据电动机与曳引轮之间
25、是否有减速箱,又可分为有齿曳引机(如图2)和无齿曳引机.有齿曳引机和无齿曳引机的区别主要在于无齿曳引机过去一般是以直流电动机作为动力,而且由于没有减速箱这一中间传动环节,所以传动效率高,噪声小,传动平稳.但同时也存在能耗大,造价高,维修不便等缺点.而有齿曳引机的技术就比较成熟了,其拖动装置的动力是通过中间减速器传递到曳引轮上的.由于存在着减速箱,其作用是降低电动机输出转速,同时提高输出力矩.减速箱常采用蜗轮蜗杆传动,这种传动方式具有传动比大,运行平稳,噪声低,体积小的优点4.2曳引绳这里我主要研究并计算了有关曳引绳的张力问题.曳引绳的张力不均会造成轿厢抖动,磨损曳引轮,所以悬挂曳引绳后应该进行
26、张力检测,电梯投入使用后也应定期对曳引绳张力进行检测.根据国家标准规定(GB10060-93中4.3.3条)其张力平均值偏差均不大于5%.1). 首先将曳引绳按一定顺序予以编号,如A,B,C,D,E等以便于记录数据.其次我使用了200N的测力计,测量每根钢丝绳等距离状态下的力.现在我将五根曳引绳都沿水平方向拉离原位150mm,分别记下这五根曳引绳在测力计上的力,得到A为120N,B为125N,C为130N,D为135N,E为140N,当然,测量时各绳受力点都在同一水平上.2). 做完上述准备工作后,就开始进入计算.首先计算曳引力的平均值Fk=(FA+FB+FC+FD+FE)/ns式中Fk :
27、曳引绳张力的平均值(N)FA- FE: 各曳引绳等距离的张力(N)ns : 曳引绳数量,被测电梯有5根绳随后将数据代入Fk=(120+125+130+135+140)/5=130N3). 平均值算完后计算曳引绳张力的偏差值,偏差值的计算公式就是用测得的每根曳引绳的等距离张力减去曳引绳张力的平均值,减完的结果就是各绳的张力偏差值.TA=FA-FK=120-130= -10NTB=FB-FK=125-130= -5NTC=FC-FK=130-130= 0NTD=FD-FK=135-130= 5NTE=FE-FK=140-130= 10N式中 TA- TE: 各绳张力与平均值张力偏差值(N) FK
28、: 曳引绳张力平均值(N)4). 之后就是开始计算各曳引绳张力与平均值偏差百分比A= TA/ FK= (-10)/130= -7.7%B= TB/ FK= (-5)/130= -3.8%C= TC/ FK= 0/130=0D= TD/ FK= 5/130= 3.8%E= TE/ FK= 10/130=7.7% 式中 A-E: 曳引绳张力百分比(%)5). 计算部分已经全部完成了,接下来最后就是判断部分了 经计算结果得A,B,C,D,E五根绳的张力数值,根据国家标准张力平均值偏差均不大于5%可知,A和E都不符合,这两根绳为7.7%,都超过了5%.4.3曳引电动机曳引电动机 曳引电动机是电梯的动力
29、来源,是电梯的关键部件之一,所以在选用前一定要了解电梯的拖动特点和电梯对曳引电动机的要求.我根据查阅的资料列出了以下四点:1) 电梯是一个大惯量的拖动系统,要求电动机有较大的过载能力在电梯中,通常要求曳引电动机的过载倍数m为3到4倍,过载能力的加大是由于转动惯量,转动惯量的增加也就是系统飞轮矩的增加,使得在加,减速阶段电梯的动态负载(如图3)转矩加大.图3 在图3中,所有的曲线都为速度曲线,整个为电梯的动态负载机械特性曲线.我以AE段进行了计算: 由图我假设AE段的速度曲线为v=kt, 电动机轴的旋转加速度dn/dt=2kt, 把其代入动态转矩方程得: M=2GDkt/375. 说明在启动的A
30、E段内,动态转矩与时间成正比.随后将v入整理得: v(187.5/GD)*M/k . 在AE段的动态特性曲线v=f(M)为一条抛物线.EF:为一条直线,所以相应的动态转矩为常数.FB:与AE段对称,为一段反抛物线BC:恒速运行段,其加速度为零,所以动态转矩也为零.另外一边则与此边对称.2). 动机必须要承受电梯的频繁起停. 由于频繁起停,所以经常导致电动机发热,所以有必要改进起,制动方法来减少加,减速过度过程中电动机的发热量.3). 电梯做的是周期运动,所以在选择电动机上也要选用周期断续工作制的电动机.(见图4,电梯的运行步骤)图4在这方面,主要是由负载持续率决定的,也就是说工作时间占周期时间
31、的百分比.其公式为: FS=tg/T*100%式中 FS: 负载持续率 T : 周期 tg: 电动机工作时间4). 对于交流电梯,要求曳引电动机有足够的起动转矩和尽量小的起动电流. 接下来,我分析一下我在选用电动机额定功率时的做法. 首先由图3电梯的动态负载曲线,我将其变化成转矩与时间的变化曲线,如图5图5 我在选用电动机时是根据ABCD段这段工作区间来选的,不过由于同时存在加速阶段AEFB段与减速阶段CFED,所以我觉得工作区间的负载转矩等于匀速运行阶段的负载转矩,也就是静态负载转矩,所以开始的时候可以用平均负载来代替等效负载. 根据图6中的力学关系,列出曳引电动机的额定功率方程:PN=K(
32、1-KP)*mN*vN/ 102KP=(Qp-Qj)/QN=(mp-mj)/ mN 式中 Qp , mp: 电梯对重的重量和质量 Qj , mj: 电梯轿厢的重量和质量 QN, mN: 电梯承重的重量和质量 KP=0.4-0.5 K : 1.1-1.6 传动系统的效率与轿厢的悬吊方式及曳引类型有关.(参见表1)1:1绕法2:1绕法有齿曳引机=0.5-0.6=0.45-0.55 无齿曳引机=0.85=0.8表1 图6 我设计的电梯采用的是1:1的绕法,设电梯的额定梯速为1m/s,而额定载重量为1000kg,查表1并代入得:PN=K(1-KP)*mN*vN/ 102 =(1.1-1.6)(1-0.
33、45)*1000*1/(102*0.55) =10.79-15.69(KW)所以参见1表3-2取YPTD变频调速异步电动机系列里的YPTD160L2-6,其额定4.4制动器 制动器是电梯的一个重要安全装置,对主动转轴起制动作用,还能使工作中的轿厢停止运行,还对轿厢与厅门地坎平层时的准确度起着重要作用.对于有齿曳引机,制动器安装在电动机的旁边,而对于无齿曳引机来说,制动器则安装在电动机与曳引轮之间.制动器的工作原理是:当电梯处于静止状态时,曳引电动机,电磁制动器的铁心之间会变得没有吸引力,这样就保证了电梯处于不工作的静止状态.而当曳引电动机通电旋转的瞬间,制动电磁铁中的线圈也同时通上电流,电磁铁
34、心迅速磁化吸合,从而使电梯在无制动力的情况下得以运行,当电梯轿厢到达所需层站停下时,曳引电动机失电,制动电磁铁中的线圈也同时失电,电磁铁心中的磁力迅速消失,所以此时电梯又再次停止工作了.4.5曳引轮 曳引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子,也称曳引绳轮或驱绳轮,绳的两端分别与轿厢和对重装置连接.当曳引轮转动时,通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力或者说是曳引力,驱动轿厢和对重装置上下运动.为13KW.4.6 轴 首先我要说明的是这里的减速器是用在曳引机上的,目的是将电动机轴输出的较高转速降低到曳引轮所需的较低转速,同时得到较大的曳引转矩,以此来适应电梯的运行要求.在这里,我主要将设计方向放在了轴的绘制与校核上
35、了.这根轴是套在曳引轮之上的.如图7,在这张图上,我只是简单的标注了几个长度以及直径的尺寸,为了便于计算.在这次设计中,我选用的每级齿轮传动的效率为0.97,根据上面选择的曳引电动机的功率为13KW,转速为967r/min,由此计算出输出轴上的功率P=13*9.67=12.23KW.而在齿轮机构的选用上,我选用的高速级齿轮为z1为20,z2为75,模数为3.5 .而低速级齿轮我所选用的为z1为23,z2为90,模数为4 .为8.0634”,n为20.由此计算出输出轴上的转速n=967*20/75*23/95=62.43r/min,由上两个结果可算出转矩T=9550000*12.23/62.43
36、=1870839N.mm.大齿轮的分度圆直径为d=4*95=380mm根据上述所算出的结果可得:Ft=2*T/d=9748N Fr=Ft*tgn/cos=3584N Fa=Ft*tg=1389N图7首先我根据轴的结构图(图7)作出了轴的计算简图(如图8)所示,在确定轴承的支点位置时,我从手册中查取了a值,对于角接触球轴承,由手册中查得a=16mm,因此作为简支梁的轴的支承跨距L2+L3=204mm+80mm=284mm. FNH1+FNH2=Ft FNV1+FNV2=Fr FNV1=Fa因为对于D点: FNH1*0.290= Ft*0.083; FNV1*0.290= FaD/2+ Fr*0.
37、083对于B点: FNH2*0.290= Ft*0.207; FNV2*0.290+FaD/2= Fr*0.207所以 FNH1=Ft*0.083/.290=9748*0.083/.290=2790N FNH2=Ft*0.207/0.290=9748*0.207/0.290=6958N Ma=FaD/2=1389*0.068/2=47.23N FNV1=(FaD/2+Fr*0.083)/.290=(47.23+3584*0.083)/.290=1188.63N FNV2=(Fr*0.207-Ma)/0.290=(3584*0.207-47.23)/0.290=2395.37N根据计算可得:载荷
38、水平面H垂直面V 支反力FFNH1=2790N, FNH2=6958NFNV1=1188.63N, FNV2=2395.37N 弯矩M MH=577514NMV1=246046.4N,MV2=195827.71N 总弯矩M1=(5775142+246046.42)1/2=627742.98NmmM2=(5775142+195827.72)1/2=609812.19Nmm 扭矩TT=1870839Nmm 其次是按弯扭合成应力校核轴的强度,进行校核时,通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度.根据参考文献可知,轴的弯扭合成强度条件为: 式中：-轴的计算应力 M1-轴所受的弯矩 W-轴的抗弯截面
39、系数， -折合系数，当扭转切应力为脉动循环变应力时，取0.6 -对称循环变应力时轴的许用弯曲应力由于选定轴的材料为45钢,采用调质处理,所以由参考文献中的表15-1可查得=60Mpa.所以 =(627742.982+(0.6*1870839)2)1/2/W =40.90Mpa60Mpa轴的弯曲刚度校核计算 常见的轴大多可视为简支梁,若是光轴,可直接利用公式计算.若是阶梯轴,可用当量直径法作近似计算.根据参考文献可得: 式中：li阶梯轴第段的长度；di阶梯轴第段的直径；L阶梯轴的计算长度；Z阶梯轴计算长度内的轴段数； l1=60 d1=60 l2=70 d2=68 l3=16 d3=76 l4=
40、80 d4=68 l5=28 d5=56 l6=60 d6=48 l7=80 d7=40式中L=394代入计算当量dv=51.16根据参考文献可知轴的弯曲刚度条件为:挠度： yy 偏转角： 挠度、偏转角的计算公式： y=PL3/48EI =PL2/16EI 式中：E材料的弹性模量对钢材E=210Gpa；I轴截面的极惯性矩，对于圆轴，；L阶梯轴的长度；P阶梯轴所受的力, P=3584N许用挠度根据参考文献15-5,由于低速轴是安装蜗轮的轴,所以y= （0.020.05）ma, 由于是安装蜗轮处轴的截面，所以允许偏转角=0.0010.002.我在设计中取y=0.03*6.3(蜗轮的端面模数)=0.
41、189mmy=3584*3943*64/48*210000*684*=0.020y=3584*3942*64/16*210000*684*=0.00016所以弯曲刚度是合格的.2). 轴的扭转刚度校核计算由参考文献可知: 轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示，圆轴扭转角单位为的计算公式为：阶梯轴： 式中：G轴的材料的剪切弹性摸量，单位为Mpa,对于钢材，G=；L阶梯轴所受扭矩作用的长度Z阶梯轴受扭矩作用的轴段数。分别代表阶梯轴第I段上所受的扭矩、长度和极惯性矩。轴截面的极惯性矩，对于圆轴: 由上述代入可计算出=0.63 这里要说明的是:首先低速轴只是一般的传动轴.其次是式中的为每米长的允许扭转角
42、,与轴的使用场合有关,而对于像低速轴这样的一般传动轴来说,其的允许范围是0.51之间,而对于一些精密的传动轴来说, 的允许范围则为0.250.5之间,而对于一些精度要求不高的轴来说,其甚至可以取到1.4.8电动机的选择电动机的选择 对于开门机来说,由于开门的速度不用太快,所以电动机的选择方面我选了功率并不太大的.这里我选择的是Y系列三相异步电动机. 对于工作机的阻力F,我设计为500kg*9.8=4900N,工作速度由于不需要太快,所以我设计为1m/s,这时计算工作机的有效功率为Pw=Fv/1000=4.9KW.设计中的传动效率设计为0.97,所以电动机所需的功率为P=Pw/0.97=5.05
43、KW.在一般机械中,用的最多的还是同步转速为1500或1000的.这里我选了同步转速为1000r/min的,功率为5.5的Y132M2-6.4.9对重 对重装置安装在电梯井道内,在电梯运行中起到平衡轿厢及电梯负载重量并减少电动机功率的作用,是曳引电梯不可缺少的一部分.对重架两侧装有导靴,对重依靠导靴在导轨上滑行.对重的重量值可按1中得到: P=G+KQ式中: P-对重的总重量(kg) G-轿厢自重(kg) K-平衡系数,K=0.450.55 Q-电梯的额定载重(kg)在我的设计中,G=1000kg,K=0.5,Q=1000kg所以P=1000+0.5*1000=1500kg第五章 硬件的选择5.1PLC的选择一、可靠性。可靠性包括产品的有效性和可维修性。PLC的可靠性高，表现在下列几方面:(l)与继电器逻辑控制系统比较，PLC可靠性提高的主要原因: l)PLC不需要大量的活动部件和电子元器件，它的接线也大大减少。与此同时，系统的维修简单、维修时间缩短，因此可靠性得到提高。 2)PLC采用了一系列可靠性设计的方法进行设计，例如，冗余设计、掉电保护、故障诊断和信息保护及恢复等，使可靠性得到提高。 3)PLC有较强的易操作性，它具有编程简单、操作方便、维修容易等特点，因对操作和维修人员的技能要求降低，容易学习和掌握，不容易发生操作的失误，可靠性高。2)与通用的计算机控制系统比较，PL
