畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）四層樓電梯的PLC控制

1、目錄一. 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題介紹.5 二. 四層樓電梯plc控制及程序分析.71. 操作部分控制.72. 邏輯分析.73. 硬件設(shè)計(jì).74. 電梯的工作示意圖.85. 電梯的i/o接口圖.96. 四層樓電梯的情況分析.97. plc程序部分的小結(jié).18三. 電梯主要部件結(jié)構(gòu)及功能介紹.181. 電梯曳引系統(tǒng).182. 控制柜.313. 門系統(tǒng).344. 對(duì)重.375. 轎廂.386. 機(jī)械部分小結(jié).38四. 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié).39五. 參考文獻(xiàn).40六. 附錄1. 四層樓電梯控制程序2. 四層樓電梯梯形圖3. 主要零部件的裝配圖以及零件圖 四層樓電梯設(shè)計(jì)摘要：此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有兩個(gè)，一個(gè)是設(shè)計(jì)出一

2、個(gè)能夠控制四層樓電梯運(yùn)動(dòng)的程序,根據(jù)平時(shí)所知道的,四層樓電梯分為在1層,2層,3層,4層四個(gè)樓層?？繒r(shí)的其他樓層呼叫的種種情況.這其中也包括了兩層同時(shí)呼叫以及三層同時(shí)呼叫.另一個(gè)主要任務(wù)是設(shè)計(jì)出電梯的幾個(gè)主要部件的零件圖以及裝配圖.其中我主要通過可編程控制器(plc)來(lái)實(shí)現(xiàn)四層樓電梯的啟停以及那些呼叫的情況.而在電梯的機(jī)械部分設(shè)計(jì)上,我主要將重點(diǎn)放在了電梯的開門機(jī),曳引機(jī)以及控制柜上.當(dāng)然,轎廂,對(duì)重這些部件的尺寸也涉及在內(nèi).我運(yùn)用所學(xué)知識(shí)獨(dú)立完成了四層樓電梯的機(jī)械以及電方面的設(shè)計(jì). 關(guān)鍵詞: 電梯,可編程控制器(plc),開門機(jī),曳引機(jī),控制柜four building elevator d

3、esignabstract: there 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, two, three, four these four floors when other floors call all sorts of s

4、ituations. 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 i mainly realized the four building elevators starting and stoping and tho

5、se 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 these parts sizes also in it. i used knowledge which i have studied to complet

6、e 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一. 畢業(yè)設(shè)計(jì)課題介紹電梯(如圖1) 是隨著建筑業(yè)和運(yùn)輸業(yè)的興起而發(fā)展起來(lái)的一種運(yùn)輸工具.隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在電梯上的大量應(yīng)用,電梯成為了一種機(jī)電一體化的大型復(fù)雜設(shè)備.電梯給人們生活,生產(chǎn)帶來(lái)了諸多方便.但是有時(shí)候還是會(huì)出現(xiàn)一些小

7、的事故,但近年來(lái)電梯已經(jīng)趨于穩(wěn)定.現(xiàn)在的電梯已經(jīng)被使用的越來(lái)越廣泛了,有乘客電梯,載貨電梯,客貨電梯,病床電梯,住宅電梯,雜物電梯,船用電梯,觀光電梯,汽車電梯,自動(dòng)扶梯,自動(dòng)人行道等.當(dāng)然按驅(qū)動(dòng)方式來(lái)說又可分為曳引式電梯,強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)式電梯,液壓式電梯,感應(yīng)式電梯.目前還有許多地方可以用的到電梯.基于上述原因，根據(jù)指導(dǎo)老師的要求我就以“四層樓電梯控制”作為我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我主要做了如下設(shè)計(jì)工作。1. 使用可編程控制器(plc)來(lái)實(shí)現(xiàn)四層樓電梯的啟動(dòng),停止以及各個(gè)樓層的呼叫情況.2. 使用autocad圖形系統(tǒng)軟件來(lái)設(shè)計(jì)四層樓電梯的電氣控制圖.3. 使用ugs圖形系統(tǒng)軟件來(lái)繪制電

8、梯中的幾個(gè)重要組成部件的零件圖以及裝配圖.4. 計(jì)算出一些主要設(shè)計(jì)到的參數(shù).5. 編寫設(shè)計(jì)說明書.下面本說明書將首先詳細(xì)介紹利用可編程控制器(plc)來(lái)實(shí)現(xiàn)的電梯控制程序,并加以分析.并且將幾個(gè)主要組成部件進(jìn)行詳細(xì)介紹并加以設(shè)計(jì),計(jì)算在電梯設(shè)計(jì)過程中所需要的一些主要參數(shù).最后將敘述這次設(shè)計(jì)的體會(huì)并列出這次設(shè)計(jì)相關(guān)的參考資料. 圖11-減速箱；2-曳引輪； 3-曳引機(jī)底座；4-導(dǎo)向輪；5-限速器；6-機(jī)座； 7-導(dǎo)軌支架；8-曳引鋼絲繩；9-開關(guān)碰鐵；10-緊急終端開關(guān)；11-導(dǎo)靴； 12-轎架；13-轎門； 14-安全鉗； 15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合；17-對(duì)重， 18-補(bǔ)償鏈； 19-補(bǔ)償

9、鏈導(dǎo)輪； 20-張緊裝置；21-緩沖器； 22-底坑； 23-層門； 24-呼梯盒；25-層樓指示燈； 26-隨行電纜； 27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱；29-開門機(jī)； 30-井道傳感器； 31-電源開關(guān)； 32-控制柜；33-曳引電機(jī)； 34-制動(dòng)器二. 四層樓電梯plc控制及程序分析 我使用可編程控制器(plc)來(lái)實(shí)現(xiàn)這次設(shè)計(jì)的電梯控制部分.首先我介紹一下我對(duì)于四層樓電梯編程的思路: 1. 操作部分的控制 1). 到達(dá)指定樓層自動(dòng)停層，自動(dòng)開門 2). 延時(shí)自動(dòng)關(guān)門，等候廳外召喚 3). 響應(yīng)順電梯行進(jìn)方向上的廳外召喚 4). 電梯到達(dá)頂層或底層時(shí)，自動(dòng)停止并改換方向 5). 門廳與轎廂內(nèi)

10、有樓層顯示2. 邏輯分析 電梯控制系統(tǒng)的換向換速控制主要取決于外部各個(gè)輸入信號(hào)之間的邏輯組合.針對(duì)輸入的4組信號(hào),可以分為3類考慮. 1). 第一類是輸入的樓層監(jiān)測(cè)信號(hào),首先這類信號(hào)可以提供電梯所在的樓層信息,使用它們進(jìn)行樓層指示.另外,還可以使用這類信號(hào)與另外兩組信號(hào)配合,實(shí)現(xiàn)樓層相關(guān)的控制指令以及拖動(dòng)電機(jī)的加減速控制. 2). 第二類信號(hào)是電梯轎內(nèi)的樓層選擇信號(hào),這幾個(gè)信號(hào)是由轎內(nèi)的數(shù)字按鈕發(fā)出的,它們與第一類信號(hào)配合實(shí)現(xiàn)對(duì)電梯升降的控制. 3). 第三類信號(hào)為電梯門廳的升降按鈕產(chǎn)生的上下信號(hào),包括2層向下,3層向下,4層向下以及1層向上,2層向上,3層向上.這里的6個(gè)信號(hào)與電機(jī)運(yùn)行的方向

11、信號(hào)以及第一類位置信號(hào)配合,可用于提供對(duì)電梯門廳升降按鈕的響應(yīng).3. 硬件方面的設(shè)計(jì) 1). 主要是轎內(nèi)的樓層選擇數(shù)字鍵1到4,各層門廳按鈕,除一層只設(shè)置上升按鈕,四層只設(shè)置下降按鈕,其他幾層設(shè)置上升和下降兩個(gè)按鈕. 2). 為確保電梯的正常停止,在各層設(shè)置位置監(jiān)測(cè)元件,當(dāng)電梯運(yùn)行到每層時(shí),對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)元件給出信號(hào)到plc 3). 對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制的輸出,包括正向控制,反向控制,快速控制和慢速控制4個(gè)輸出.其中正反向控制輸出點(diǎn)驅(qū)動(dòng)繼電器完成對(duì)電機(jī)方向的控制,快慢速輸出所驅(qū)動(dòng)的繼電器是實(shí)現(xiàn)對(duì)加減速電阻的控制,而具體的電機(jī)速度變化的實(shí)現(xiàn)方式依據(jù)實(shí)際情況不同而不同.而在我的設(shè)計(jì)中,只是加入了快速和慢速的

12、功能4. 電梯的工作示意圖 工作示意圖5. i/o接口圖 i/o接口圖 這次設(shè)計(jì)我采用的是fx2n-48mt型的plc,如工作示意圖與i/o接口圖所示的,1層到4層的轉(zhuǎn)換是由限位開關(guān)來(lái)完成的.同時(shí)控制四層的按鈕為x4,x5,x6,x7四個(gè)按鈕.在輸出端,首先是四層樓的四個(gè)指示燈,隨后是km1和km2兩個(gè)接觸器分別代表了電梯的上升和下降.n端與l端兩端是由變壓器接出的220v的電.6. 情況分析 這次設(shè)計(jì)最為重要的就是如何控制四層電梯面對(duì)各種情況下的動(dòng)作.首先明確的是電梯分上升和下降兩個(gè)情況.下面是我對(duì)于編程的分析.程序段1本段程序?yàn)?層到4層數(shù)碼管顯示的命令,程序的意思是將數(shù)字1,2,3,4分

13、別輸入數(shù)碼管,當(dāng)哪層得到命令時(shí),則對(duì)應(yīng)該層的數(shù)碼管顯示.最后一句的目的就是啟動(dòng)數(shù)碼管.1. 較為簡(jiǎn)單的單層呼叫.(詳見程序段2)1). 停在1層時(shí),2層,3層,4層分別呼叫,電梯下降,因?yàn)槭?層,所以電梯只是下降.2). 停在4層時(shí),1層,2層,3層分別呼叫,由于是在4層,所以電梯只是上升.3). 停在2層時(shí),當(dāng)1層呼叫時(shí),電梯下降,而當(dāng)3層和4層分別呼叫時(shí),電梯就上升.4). 停在3層時(shí),4層呼叫,電梯上升,而當(dāng)1層,2層分別呼叫時(shí),電梯則下降.程序段22. 接下來(lái)是2層同時(shí)呼叫的情況. 1). 停在1層時(shí),當(dāng)2層和3層同時(shí)呼叫時(shí),則看2層和3層哪一層率先呼叫,如果2層先呼叫,則先上升到2層

14、,再上升到3層.若3層先呼叫,則先上升到3層,隨后再下降到2層.當(dāng)2層和4層以及3層和4層同時(shí)呼叫時(shí),情況和上面2層和3層同時(shí)呼叫時(shí)的情況相同. 2). 當(dāng)電梯停在4層時(shí), 當(dāng)2層和3層同時(shí)呼叫時(shí),則也是先看哪層率先呼叫,2層先則先下降到2層再上升3層,若3層先呼叫則先下降到3層再下降到2層.停在4層時(shí)的情況也是這樣.3). 停在2層時(shí),也是看哪一層率先呼叫,率先呼叫的層先運(yùn)動(dòng). 4). 停在3層時(shí),同樣也是看哪一層先呼叫,先呼叫的層先運(yùn)動(dòng).程序段3如程序段3所示,我列出的是電梯在四層時(shí)的兩層同時(shí)呼叫的情況,電梯停在其余層時(shí)的情況和停在四層的情況是一樣的.(電梯停在1層時(shí)不可能).比如說1層與

15、2層同時(shí)呼叫時(shí),則按上面所說的看哪層率先呼叫,假設(shè)第2層先呼叫,則程序段3中最后1段里的m7接通,(雖然上面的m6也接通,但是由于是2層先呼叫,所以當(dāng)?shù)?層時(shí),只有最后1段里的接通,接通的同時(shí),時(shí)間繼電器t2也得電,延時(shí)之后,程序段3中最上面1段里的t2接通了,這時(shí)本來(lái)由于斷開而斷開的線路又由t2這路接通了,電梯則開始下降到1層再停止.這里要說明的是y11是下降的線圈.程序段4再如程序段4所示的,這是當(dāng)電梯停在1層時(shí),2層同時(shí)呼叫時(shí)的情況.比如當(dāng)電梯停在1層時(shí),2層與3層同時(shí)呼叫,按上面說的看哪一層率先呼叫,假設(shè)2層率先呼叫,則先上升到2層,當(dāng)上升到2層之后,程序段5中的x12接通,接通的同時(shí)

16、,時(shí)間繼電器t6也接通,程序段上半段里的本來(lái)由于x12斷開而失電的y12又由t6得電了,這樣電梯就又能開始運(yùn)行到3層了.程序段5這里需要提到的是另外的一種情況,如果電梯停在2樓或3樓時(shí),就會(huì)有一定的概率出現(xiàn)既要下降又要上升的情況.比如說當(dāng)電梯停在2樓時(shí),1樓和3樓同時(shí)呼叫的情況.程序段6如程序段6所示,3層先1層后則先上升到3層再下降到1層.由于無(wú)論是y11下降還是y12上升,其中都有m3,由于是在第2層,所以顯然y11下降端的m3在電梯停在2層時(shí)是不會(huì)接通的,所以在這里我放了一段程序如程序段6中的上半段,當(dāng)x12接通時(shí)(也就是當(dāng)電梯停在第2層時(shí)),m20就會(huì)得電接通,當(dāng)m20接通是,程序段6

17、下半段中的就會(huì)斷開,這樣在y11下降這一路的m3在電梯停在2層呼叫時(shí)是不會(huì)接通的. 當(dāng)電梯停在3層時(shí),2層和4層同時(shí)呼叫的情況如下程序段7程序段7 情況和當(dāng)電梯停在第2層時(shí)差不多,當(dāng)2層率先呼叫時(shí),由于是在3層,所以電梯應(yīng)該首先下降,但由于y11下降和y12上升這里都有m2,所以無(wú)法判斷到底是上升還是下降,如程序段7,當(dāng)電梯停在3樓時(shí),m26接通了,當(dāng)m26接通時(shí),程序段7下半段中m2之后的斷開了,這樣當(dāng)電梯停在3層呼叫時(shí),上升時(shí)的m2就會(huì)由于m26的斷開而無(wú)法接通了.其他的在2層或3層時(shí)到底上升還是下降與我剛才說的一樣,主要是看哪層率先呼叫,先呼叫的就先運(yùn)動(dòng).其中既有先上升再上升的,先下降再

18、下降的,也有我上面提到的先下降后上升的以及先上升后下降的.3. 最后是3層同時(shí)呼叫的情況 1). 停在1層時(shí),2層,3層,4層同時(shí)呼叫時(shí),也是按照上面的思路看哪一層率先呼叫,由于有3層,所以做比較的就有6種情況了.2-3-4,2-4-3,3-2-4,3-4-2,4-2-3,4-3-2. 2). 停在4層時(shí),1層,2層,3層同時(shí)呼叫時(shí),則有1-2-3,1-3-2,2-1-3,2-3-1,3-1-2,3-2-1. 3). 停在2層時(shí),1層,3層,4層同時(shí)呼叫時(shí),則有1-3-4,1-4-3,3-1-4,3-4-1,4-1-3,4-3-1. 4). 停在3層時(shí),1層,2層,4層同時(shí)呼叫時(shí),則有1-2-

19、4,1-4-2,2-1-4,2-4-1,4-1-2,4-2-1. 程序段8如程序段8所示,前面2段部分為這些情況所有匯總起來(lái)的程序段,下面一小段是我要介紹的當(dāng)電梯停在第3層時(shí),1層,2層,4層同時(shí)呼叫時(shí)的情況.首先這3層同時(shí)呼叫了,則m31接通了,則在程序段8中有四處m31接通了,可以看到這四處m31后都跟著樓層的限位開關(guān),不同的是分別跟的有x11,x14和兩個(gè)x12,這里要說明的是為什么要跟兩個(gè)x12,因?yàn)榫蛒11和x14來(lái)說,這兩個(gè)樓層不是下降就是上升,只有一種情況,而x12則不同,其有可能上升也有可能下降.所以這里要跟兩個(gè)x12,為了區(qū)別,我在x12后分別跟了和.也就是說當(dāng)?shù)搅?層,則跟

20、x11這一路就會(huì)斷開,則電梯繼續(xù)向4層走,反之,當(dāng)先到了4層,則跟x14這一路就會(huì)斷開,則電梯繼續(xù)向1層走.假設(shè)2-1-4這個(gè)順序,電梯先到了第2層,則這里2個(gè)x12都接通,隨后到達(dá)第1層,到達(dá)后跟在x12后面x11就會(huì)斷開,斷開后就只有后面跟x14的這一路接通了.其他幾種三層同時(shí)呼叫的情況和這個(gè)差不多,唯一要注意的就是第二層和第三層,這兩層既有上升的情況也有下降的情況,這就是看是上升先按還是下降先按了.程序段9如程序段9所示,這里我還設(shè)計(jì)了開門和關(guān)門的簡(jiǎn)單程序,y1為開門,開門接通的同時(shí)t0也接通,這樣延時(shí)之后,y2關(guān)門也就接通了,接通的同時(shí),m5被y2斷開了,這樣整個(gè)就斷開了.這樣往復(fù).7

21、. 程序部分小結(jié) 四層樓電梯在編程方面遇到的最大問題就在于越到呼叫層數(shù)越多,也就越容易混淆.首先必須要明確有哪些情況要考慮,考慮這個(gè)的同時(shí)還要同時(shí)兼顧是不是在另外的指令上發(fā)生沖突之類的.其次要考慮的是同時(shí)呼叫時(shí)的順序問題,在這里需要注意的是當(dāng)電梯出現(xiàn)?？吭诘诙踊虻谌龑訒r(shí)的一些情況,比如?？吭诘诙訒r(shí),第三層呼叫,則需要防止出現(xiàn)電梯可能走下降這一路的問題,停靠在第三層時(shí)也有這個(gè)問題,也就是第二層呼叫時(shí)的問題.還要考慮的是在3層同時(shí)呼叫時(shí)的電梯?？繒r(shí)間,這里很容易就忽視了.最后必須要注意的是也就是比較重要的是不能搞亂情況.三. 電梯主要部件結(jié)構(gòu)及功能介紹1. 電梯曳引系統(tǒng)電梯曳引系統(tǒng)的作用是輸出

22、動(dòng)力并且傳遞動(dòng)力,從而使電梯完成向上或向下的運(yùn)動(dòng).電梯曳引系統(tǒng)的主要組成部分有:曳引輪,曳引繩,曳引電動(dòng)機(jī),制動(dòng)器等.1.1 曳引機(jī)曳引機(jī)是電梯的主要拖動(dòng)機(jī)械,它驅(qū)動(dòng)電梯的轎廂和對(duì)重裝置作上,下運(yùn)動(dòng).其組成部分主要有:曳引電動(dòng)機(jī),制動(dòng)器,減速箱,曳引輪和底座.根據(jù)需要有的曳引機(jī)還裝有冷卻分機(jī),速度反饋裝置,慣性輪等.根據(jù)電動(dòng)機(jī)與曳引輪之間是否有減速箱,又可分為有齒曳引機(jī)(如圖2)和無(wú)齒曳引機(jī).圖2有齒曳引機(jī)和無(wú)齒曳引機(jī)的區(qū)別主要在于無(wú)齒曳引機(jī)過去一般是以直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力,而且由于沒有減速箱這一中間傳動(dòng)環(huán)節(jié),所以傳動(dòng)效率高,噪聲小,傳動(dòng)平穩(wěn).但同時(shí)也存在能耗大,造價(jià)高,維修不便等缺點(diǎn).而有齒曳

23、引機(jī)的技術(shù)就比較成熟了,其拖動(dòng)裝置的動(dòng)力是通過中間減速器傳遞到曳引輪上的.由于存在著減速箱,其作用是降低電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速,同時(shí)提高輸出力矩.減速箱常采用蝸輪蝸桿傳動(dòng),這種傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)比大,運(yùn)行平穩(wěn),噪聲低,體積小的優(yōu)點(diǎn).1.2 曳引繩這里我主要研究并計(jì)算了有關(guān)曳引繩的張力問題.曳引繩的張力不均會(huì)造成轎廂抖動(dòng),磨損曳引輪,所以懸掛曳引繩后應(yīng)該進(jìn)行張力檢測(cè),電梯投入使用后也應(yīng)定期對(duì)曳引繩張力進(jìn)行檢測(cè).根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定(gb10060-93中4.3.3條)其張力平均值偏差均不大于5%.1). 首先將曳引繩按一定順序予以編號(hào),如a,b,c,d,e等以便于記錄數(shù)據(jù).其次我使用了200n的測(cè)力計(jì),測(cè)量每

24、根鋼絲繩等距離狀態(tài)下的力.現(xiàn)在我將五根曳引繩都沿水平方向拉離原位150mm,分別記下這五根曳引繩在測(cè)力計(jì)上的力,得到a為120n,b為125n,c為130n,d為135n,e為140n,當(dāng)然,測(cè)量時(shí)各繩受力點(diǎn)都在同一水平上.2). 做完上述準(zhǔn)備工作后,就開始進(jìn)入計(jì)算.首先計(jì)算曳引力的平均值fk=(fa+fb+fc+fd+fe)/ns式中fk : 曳引繩張力的平均值(n)fa- fe: 各曳引繩等距離的張力(n)ns : 曳引繩數(shù)量,被測(cè)電梯有5根繩隨后將數(shù)據(jù)代入fk=(120+125+130+135+140)/5=130n3). 平均值算完后計(jì)算曳引繩張力的偏差值,偏差值的計(jì)算公式就是用測(cè)得的

25、每根曳引繩的等距離張力減去曳引繩張力的平均值,減完的結(jié)果就是各繩的張力偏差值.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: 各繩張力與平均值張力偏差值(n) fk : 曳引繩張力平均值(n)4). 之后就是開始計(jì)算各曳引繩張力與平均值偏差百分比a= ta/ fk= (-10)/130= -7.7%b= tb/ fk= (-5)/130= -3.8%c= tc/ fk= 0/130=0d= td/ fk= 5/13

26、0= 3.8%e= te/ fk= 10/130=7.7% 式中 a-e: 曳引繩張力百分比(%)5). 計(jì)算部分已經(jīng)全部完成了,接下來(lái)最后就是判斷部分了 經(jīng)計(jì)算結(jié)果得a,b,c,d,e五根繩的張力數(shù)值,根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)張力平均值偏差均不大于5%可知,a和e都不符合,這兩根繩為7.7%,都超過了5%.1.3曳引電動(dòng)機(jī) 曳引電動(dòng)機(jī)是電梯的動(dòng)力來(lái)源,是電梯的關(guān)鍵部件之一,所以在選用前一定要了解電梯的拖動(dòng)特點(diǎn)和電梯對(duì)曳引電動(dòng)機(jī)的要求.我根據(jù)查閱的資料列出了以下四點(diǎn):1) 電梯是一個(gè)大慣量的拖動(dòng)系統(tǒng),要求電動(dòng)機(jī)有較大的過載能力在電梯中,通常要求曳引電動(dòng)機(jī)的過載倍數(shù)m為3到4倍,過載能力的加大是由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

27、,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的增加也就是系統(tǒng)飛輪矩的增加,使得在加,減速階段電梯的動(dòng)態(tài)負(fù)載(如圖3)轉(zhuǎn)矩加大.圖3 在圖3中,所有的曲線都為速度曲線,整個(gè)為電梯的動(dòng)態(tài)負(fù)載機(jī)械特性曲線.我以ae段進(jìn)行了計(jì)算: 由圖我假設(shè)ae段的速度曲線為v=kt, 電動(dòng)機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)加速度dn/dt=2kt, 把其代入動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩方程得: m=2gdkt/375. 說明在啟動(dòng)的ae段內(nèi),動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩與時(shí)間成正比.隨后將v入整理得: v(187.5/gd)*m/k . 在ae段的動(dòng)態(tài)特性曲線v=f(m)為一條拋物線.ef:為一條直線,所以相應(yīng)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩為常數(shù).fb:與ae段對(duì)稱,為一段反拋物線bc:恒速運(yùn)行段,其加速度為零,所以動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩也為零

28、.另外一邊則與此邊對(duì)稱.2). 動(dòng)機(jī)必須要承受電梯的頻繁起停. 由于頻繁起停,所以經(jīng)常導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)發(fā)熱,所以有必要改進(jìn)起,制動(dòng)方法來(lái)減少加,減速過度過程中電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱量.3). 電梯做的是周期運(yùn)動(dòng),所以在選擇電動(dòng)機(jī)上也要選用周期斷續(xù)工作制的電動(dòng)機(jī).(見圖4,電梯的運(yùn)行步驟)圖4在這方面,主要是由負(fù)載持續(xù)率決定的,也就是說工作時(shí)間占周期時(shí)間的百分比.其公式為: fs=tg/t*100%式中 fs: 負(fù)載持續(xù)率 t : 周期 tg: 電動(dòng)機(jī)工作時(shí)間4). 對(duì)于交流電梯,要求曳引電動(dòng)機(jī)有足夠的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和盡量小的起動(dòng)電流. 接下來(lái),我分析一下我在選用電動(dòng)機(jī)額定功率時(shí)的做法. 首先由圖3電梯的動(dòng)態(tài)負(fù)載曲線

29、,我將其變化成轉(zhuǎn)矩與時(shí)間的變化曲線,如圖5圖5 我在選用電動(dòng)機(jī)時(shí)是根據(jù)abcd段這段工作區(qū)間來(lái)選的,不過由于同時(shí)存在加速階段aefb段與減速階段cfed,所以我覺得工作區(qū)間的負(fù)載轉(zhuǎn)矩等于勻速運(yùn)行階段的負(fù)載轉(zhuǎn)矩,也就是靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩,所以開始的時(shí)候可以用平均負(fù)載來(lái)代替等效負(fù)載. 根據(jù)圖6中的力學(xué)關(guān)系,列出曳引電動(dòng)機(jī)的額定功率方程:pn=k(1-kp)*mn*vn/ 102kp=(qp-qj)/qn=(mp-mj)/ mn 式中 qp , mp: 電梯對(duì)重的重量和質(zhì)量 qj , mj: 電梯轎廂的重量和質(zhì)量 qn, mn: 電梯承重的重量和質(zhì)量 kp=0.4-0.5 k : 1.1-1.6 傳動(dòng)系統(tǒng)

30、的效率與轎廂的懸吊方式及曳引類型有關(guān).(參見表1)1:1繞法2:1繞法有齒曳引機(jī)=0.5-0.6=0.45-0.55 無(wú)齒曳引機(jī)=0.85=0.8表1 圖6 我設(shè)計(jì)的電梯采用的是1:1的繞法,設(shè)電梯的額定梯速為1m/s,而額定載重量為1000kg,查表1并代入得:pn=k(1-kp)*mn*vn/ 102 =(1.1-1.6)(1-0.45)*1000*1/(102*0.55) =10.79-15.69(kw)所以參見1表3-2取yptd變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)系列里的yptd160l2-6,其額定功率為13kw.1.4 制動(dòng)器 制動(dòng)器是電梯的一個(gè)重要安全裝置,對(duì)主動(dòng)轉(zhuǎn)軸起制動(dòng)作用,還能使工作中的轎

31、廂停止運(yùn)行,還對(duì)轎廂與廳門地坎平層時(shí)的準(zhǔn)確度起著重要作用.對(duì)于有齒曳引機(jī),制動(dòng)器安裝在電動(dòng)機(jī)的旁邊,而對(duì)于無(wú)齒曳引機(jī)來(lái)說,制動(dòng)器則安裝在電動(dòng)機(jī)與曳引輪之間.制動(dòng)器的工作原理是:當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí),曳引電動(dòng)機(jī),電磁制動(dòng)器的鐵心之間會(huì)變得沒有吸引力,這樣就保證了電梯處于不工作的靜止?fàn)顟B(tài).而當(dāng)曳引電動(dòng)機(jī)通電旋轉(zhuǎn)的瞬間,制動(dòng)電磁鐵中的線圈也同時(shí)通上電流,電磁鐵心迅速磁化吸合,從而使電梯在無(wú)制動(dòng)力的情況下得以運(yùn)行,當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需層站停下時(shí),曳引電動(dòng)機(jī)失電,制動(dòng)電磁鐵中的線圈也同時(shí)失電,電磁鐵心中的磁力迅速消失,所以此時(shí)電梯又再次停止工作了.1.5 曳引輪 曳引輪是嵌掛曳引鋼絲繩的輪子,也稱曳引繩輪

32、或驅(qū)繩輪,繩的兩端分別與轎廂和對(duì)重裝置連接.當(dāng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過曳引繩和曳引輪之間的摩擦力或者說是曳引力,驅(qū)動(dòng)轎廂和對(duì)重裝置上下運(yùn)動(dòng).1.6 軸 首先我要說明的是這里的減速器是用在曳引機(jī)上的,目的是將電動(dòng)機(jī)軸輸出的較高轉(zhuǎn)速降低到曳引輪所需的較低轉(zhuǎn)速,同時(shí)得到較大的曳引轉(zhuǎn)矩,以此來(lái)適應(yīng)電梯的運(yùn)行要求.在這里,我主要將設(shè)計(jì)方向放在了軸的繪制與校核上了.這根軸是套在曳引輪之上的.如圖7,在這張圖上,我只是簡(jiǎn)單的標(biāo)注了幾個(gè)長(zhǎng)度以及直徑的尺寸,為了便于計(jì)算.在這次設(shè)計(jì)中,我選用的每級(jí)齒輪傳動(dòng)的效率為0.97,根據(jù)上面選擇的曳引電動(dòng)機(jī)的功率為13kw,轉(zhuǎn)速為967r/min,由此計(jì)算出輸出軸上的功率p=1

33、3*9.67=12.23kw.而在齒輪機(jī)構(gòu)的選用上,我選用的高速級(jí)齒輪為z1為20,z2為75,模數(shù)為3.5 .而低速級(jí)齒輪我所選用的為z1為23,z2為90,模數(shù)為4 .為8.0634”,n為20.由此計(jì)算出輸出軸上的轉(zhuǎn)速n=967*20/75*23/95=62.43r/min,由上兩個(gè)結(jié)果可算出轉(zhuǎn)矩t=9550000*12.23/62.43=1870839n.mm.大齒輪的分度圓直徑為d=4*95=380mm根據(jù)上述所算出的結(jié)果可得:ft=2*t/d=9748n fr=ft*tgn/cos=3584n fa=ft*tg=1389n圖7首先我根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖(圖7)作出了軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖(如圖8)

34、所示,在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),我從手冊(cè)中查取了a值,對(duì)于角接觸球軸承,由手冊(cè)中查得a=16mm,因此作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距l(xiāng)2+l3=204mm+80mm=284mm.根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖(如圖8).圖8圖中 a-計(jì)算簡(jiǎn)圖 b-彎矩mh圖 c-彎矩mv圖 d-總彎矩m圖 e-扭矩圖根據(jù)圖8中的力的關(guān)系,有以下關(guān)系式: fnh1+fnh2=ft fnv1+fnv2=fr fnv1=fa因?yàn)閷?duì)于d點(diǎn): fnh1*0.290= ft*0.083; fnv1*0.290= fad/2+ fr*0.083對(duì)于b點(diǎn): fnh2*0.290= ft*0.207; fnv2*0.290+f

35、ad/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根據(jù)計(jì)算可得:載荷水平面h垂直面v 支反力ffnh1=2790n, fnh2=6958nfnv1=118

36、8.63n, fnv2=2395.37n 彎矩m mh=577514nmv1=246046.4n,mv2=195827.71n 總彎矩m1=(5775142+246046.42)1/2=627742.98nmmm2=(5775142+195827.72)1/2=609812.19nmm 扭矩tt=1870839nmm 其次是按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度,進(jìn)行校核時(shí),通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度.根據(jù)參考文獻(xiàn)可知,軸的彎扭合成強(qiáng)度條件為: 式中：-軸的計(jì)算應(yīng)力 m1-軸所受的彎矩 w-軸的抗彎截面系數(shù)， -折合系數(shù)，當(dāng)扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取0.6 -對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)軸的許

37、用彎曲應(yīng)力由于選定軸的材料為45鋼,采用調(diào)質(zhì)處理,所以由參考文獻(xiàn)中的表15-1可查得=60mpa.所以 =(627742.982+(0.6*1870839)2)1/2/w =40.90mpa60mpa符合要求,所以安全. 接下去我是進(jìn)行了軸的剛度校核計(jì)算1). 軸的彎曲剛度校核計(jì)算 常見的軸大多可視為簡(jiǎn)支梁,若是光軸,可直接利用公式計(jì)算.若是階梯軸,可用當(dāng)量直徑法作近似計(jì)算.根據(jù)參考文獻(xiàn)可得: 式中：li階梯軸第段的長(zhǎng)度；di階梯軸第段的直徑；l階梯軸的計(jì)算長(zhǎng)度；z階梯軸計(jì)算長(zhǎng)度內(nèi)的軸段數(shù)；根據(jù)圖7所示: l1=60 d1=60 l2=70 d2=68 l3=16 d3=76 l4=80 d4

38、=68 l5=28 d5=56 l6=60 d6=48 l7=80 d7=40式中l(wèi)=394代入計(jì)算當(dāng)量dv=51.16根據(jù)參考文獻(xiàn)可知軸的彎曲剛度條件為:撓度： yy 偏轉(zhuǎn)角： 撓度、偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式： y=pl3/48ei =pl2/16ei 式中：e材料的彈性模量對(duì)鋼材e=210gpa；i軸截面的極慣性矩，對(duì)于圓軸，；l階梯軸的長(zhǎng)度；p階梯軸所受的力, p=3584n許用撓度根據(jù)參考文獻(xiàn)15-5,由于低速軸是安裝蝸輪的軸,所以y= （0.020.05）ma, 由于是安裝蝸輪處軸的截面，所以允許偏轉(zhuǎn)角=0.0010.002.我在設(shè)計(jì)中取y=0.03*6.3(蝸輪的端面模數(shù))=0.189mm

39、y=3584*3943*64/48*210000*684*=0.020y=3584*3942*64/16*210000*684*=0.00016所以彎曲剛度是合格的.2). 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計(jì)算由參考文獻(xiàn)可知: 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來(lái)表示，圓軸扭轉(zhuǎn)角單位為的計(jì)算公式為：階梯軸： 式中：g軸的材料的剪切彈性摸量，單位為mpa,對(duì)于鋼材，g=；l階梯軸所受扭矩作用的長(zhǎng)度z階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。分別代表階梯軸第i段上所受的扭矩、長(zhǎng)度和極慣性矩。軸截面的極慣性矩，對(duì)于圓軸: 由上述代入可計(jì)算出=0.63 這里要說明的是:首先低速軸只是一般的傳動(dòng)軸.其次是式中的為每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角,與軸的使

40、用場(chǎng)合有關(guān),而對(duì)于像低速軸這樣的一般傳動(dòng)軸來(lái)說,其的允許范圍是0.51之間,而對(duì)于一些精密的傳動(dòng)軸來(lái)說, 的允許范圍則為0.250.5之間,而對(duì)于一些精度要求不高的軸來(lái)說,其甚至可以取到1.2. 控制柜 控制柜里面主要為電梯的運(yùn)行信息控制系統(tǒng),速度控制系統(tǒng),群控制系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控的檢測(cè)系統(tǒng),還有電源處理裝置等. 在控制柜的設(shè)計(jì)上,我主要將重點(diǎn)放在了整個(gè)電路的控制部分.1. 主電路(如圖9) 圖9 km1,km2代表的是電梯的上樓與下樓,上樓時(shí),km1得電吸合,下樓時(shí),km2得電吸合.fu為熔斷器,qs為空氣開關(guān),起保護(hù)作用.這里使用變頻器的原因是首先因?yàn)殡娞萆舷露紩?huì)有加速與減速的過程,所以我安裝

41、了一個(gè)變頻器來(lái)改變電梯的速度,其次變頻器本身存在著保護(hù)的作用,所以這里就直接使用變頻器來(lái)代替熱繼電器fr了.在這里,我選擇的變頻器是三菱系列的fr-f540的,其適用電機(jī)的額定功率是0.5kw到55kw.2. 電源電路圖(如圖10)圖10 電源電路圖主要是變壓器的接法,b1,c1為主電路的線,n1,n2則接到控制電路.n3,n4則接24v直流電.3. 控制電路圖(如圖11)圖11為控制電路,由n1,n2接入,接plc與控制電路正反轉(zhuǎn)端.其中x0為超重的行程開關(guān),x11,x12,x13,x14為1樓至4樓的行程開關(guān).x4,x5,x6,x7則分別為1樓到4樓的按鈕.x10為啟動(dòng)數(shù)碼管的按鈕.輸出端

42、方面,y13,y14,y15,y16為1樓至4樓的指示燈.y11為電梯的上升,y12為電梯的下降.plc在接一個(gè)變頻器,變頻器主要來(lái)控制電梯上升與下降時(shí)的加速與減速的控制.圖113. 門系統(tǒng) 電梯的門系統(tǒng)主要包括轎門(轎廂門),廳門(層門),開門關(guān)門機(jī)構(gòu),安全裝置以及附屬的零,部件.對(duì)于電梯來(lái)講,門系統(tǒng)是不可或缺的安全保護(hù)設(shè)施,它可以防止一些可能發(fā)生的危險(xiǎn)情況.1. 開門機(jī) 如圖12所示為開門機(jī)的一些形式圖12由左至右依次為單扇側(cè)開門,單扇中分門,雙扇側(cè)開門,雙扇中分門,多扇側(cè)開門,外敞式門以及蛇腹形式門.我所選用的是單扇中分門這種形式.中分門的意思是門由中間向兩側(cè)分開,開門時(shí),左右門扇以相同

43、的速度向兩側(cè)開啟,關(guān)閉的時(shí)候,左右門扇也是同樣以相同的速度向兩側(cè)關(guān)閉.現(xiàn)在社會(huì)當(dāng)中這種形式也被越來(lái)越多的使用了. 在開門機(jī)的設(shè)計(jì)中,我主要是進(jìn)行了一些主要部件的繪制,如皮帶輪,搖桿,連桿,行程開關(guān)等.如圖13為我設(shè)計(jì)的一個(gè)較為簡(jiǎn)單的開門機(jī)的系統(tǒng).圖13圖中1為轎廂門,2為行程開關(guān),3為電動(dòng)機(jī),4為曲柄輪,5為搖桿,6為連桿,7為皮帶輪.這個(gè)開門機(jī)的工作原理是當(dāng)電梯到達(dá)了指定樓層時(shí),電動(dòng)機(jī)使下面的曲柄輪轉(zhuǎn)動(dòng),由于曲柄輪的轉(zhuǎn)動(dòng),致使連在其上的搖桿進(jìn)行擺動(dòng),隨著搖桿的擺動(dòng),連桿也會(huì)跟著一起擺動(dòng),而與連桿連在一起的行程開關(guān)此時(shí)也會(huì)隨著擺動(dòng)而運(yùn)動(dòng),行程開關(guān)這時(shí)將帶動(dòng)皮帶輪帶動(dòng)兩扇門向左右移動(dòng).2. 在開門機(jī)的設(shè)計(jì)中需要提到是我這里的搖桿與連桿的連接方式,也就是曲柄連桿的連接方式.我使用的是比較簡(jiǎn)單的光桿連接,使用螺母緊固的形式.如圖14圖14此種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，兩連桿間的縱向以及軸向的固定是通過螺母與螺桿軸肩的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的.當(dāng)需要改變兩桿間的距離時(shí)，只需將緊固螺母放松，便可上下翕動(dòng)連桿實(shí)現(xiàn)調(diào)整了.3. 電動(dòng)機(jī)的選擇 對(duì)于開門機(jī)來(lái)說,由于開門的速度不用太快,所以電動(dòng)機(jī)