高層建筑外墻清洗機-升降機部分的設(shè)計畢業(yè)論文

畢業(yè)設(shè)計說明書題目：高層建筑外墻清洗機升降機部分的設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計工藝設(shè)計方案設(shè)計√類型：學(xué)生姓名：學(xué)號：學(xué)院：電子信息工程學(xué)院專業(yè)：機電一體化班級：________學(xué)校指導(dǎo)教師：企業(yè)指導(dǎo)教師：2016年5月1日 摘要高層建筑外墻清洗機是一種投資小，成本低，安全可靠，工作效率高的機器。該機器分為兩部分，一部分是在大樓頂上的清洗機升降機，清洗機升降機通過鋼絲繩，吊鉤帶動另一部分，即清洗機附在高層建筑外墻壁上進行清洗工作。高層建筑外墻清洗機工作時，升降機的電機啟動，通過鋼繩帶動機架迅速上升，上升到預(yù)定位置，電機停止并制動，調(diào)整好清洗機的位置后，解除制動，電機反向啟動，機架則緩慢向下移動，與此同時，清洗機開始洗清外墻上的污漬，使外墻干凈潔白美觀。關(guān)鍵詞：蝸輪蝸桿；PLC;制動器；目錄TOC\o"1-3"\h\u1.緒論 .緒論隨著人類社會的不斷發(fā)展進步，城市規(guī)模不斷擴大，城市建筑更加規(guī)范，完美。千姿百態(tài)的各式建筑，尤其是高層建筑外墻都用各種建筑材料進行裝飾，如粘貼各色墻磚，瓷磚，馬賽克，或涂上涂料，但是，自然界的風吹雨打，日光輻射，塵埃污染，以及一些人為或偶然事故等原因，一段時間過后，建筑表面都將不同程度地變得污濁灰暗，破舊不堪，在環(huán)境差的地區(qū)，污染或損壞還相當嚴重。建筑表面就像人身上的外衣，要保持清潔，就需要經(jīng)常清洗，整理。為此，世界發(fā)達國家和地區(qū)，對保持建筑表面的清潔非常重視，并以法律的形式明確規(guī)定，每年必須定期清洗，否則將受到處罰。近年來，我國各級政府部門的環(huán)境保護意識已發(fā)生了很大改變，國內(nèi)一些大，中城市，特別是旅游，開放城市，旅游景點，為保持建筑表面清潔，也制定出臺了相應(yīng)的法規(guī)，全國范圍的衛(wèi)生評比活動，把保持建筑表面清潔列為考核的重要指標之一，其中高層建筑的外墻，醒目，突出，自然也就成為檢查的重中之重。高層建筑由于高空作業(yè)，給清洗工作帶來了極大的不方便。目前，我國大多數(shù)高層建筑清洗工作還是由人力完成，這類清洗工作主要由工人搭乘吊籃進行高空作業(yè)來完成，工人的環(huán)境惡劣，且有一定的危險性，工作效率低，成本高，耗時長，隨著機器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展以及人們自我保護意識的增強，各種清洗機出現(xiàn)，實現(xiàn)高層建筑外墻清洗機能夠上升下降。發(fā)達國家，對建筑表面保持清潔方面重視較早，對高層建筑的清洗，已淘汰了用提升設(shè)備載人進行的方法，開發(fā)出許多代替工人擦洗的機器人。中央電視臺曾報道了日本在這一領(lǐng)域的最新成果，是利用遙控熱氣球懸吊清洗機清洗高層建筑。用機械代替人工來清洗高側(cè)建筑外墻面，一方面不用工人高空作業(yè)，安全可靠，另一方面機器工作可大大提高工作效率。本產(chǎn)品改變了多年以來人工吊拉清洗或一根繩，一塊板，吊人清洗的高危作業(yè)現(xiàn)象，實現(xiàn)機電一體化。2.高層建筑外墻清洗機--升降機原理部分2.1PLC控制系統(tǒng)高層建筑外墻清洗機--升降機的PLC控制系統(tǒng)主要由信號控制系統(tǒng)和動作控制系統(tǒng)兩部分組成，其基本組成結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。制動器制動器工作環(huán)境傳感器chuanggan工作環(huán)境傳感器chuanggan顯示輸出接口Plc顯示輸出接口Plc輸入接口報警信號運行模式的選擇報警信號運行模式的選擇電動機變頻器安全保護信號電動機變頻器安全保護信號電源電源編碼器 圖2.1PLC控制系統(tǒng)編碼器外部信號通過輸入接口送人PLC內(nèi)部，PLC進行邏輯運算與處理，再進過輸入單元分別向變頻器發(fā)出上升，下降，停止，加速，減速等一系列信號，故障發(fā)生是也會報警信號，有需要也可以顯示運行高度，從而更安全可靠實現(xiàn)清洗機能夠上升下降運行狀態(tài)。2.2變頻器變頻器通過改變電源頻率實現(xiàn)三相異步電動機的無極調(diào)速，使三相異步電動機的調(diào)速性能大大改善，并且節(jié)約一定的能量。由于是使清洗機完成上升下降，其加速減速過程中的舒適性無需考慮。有些高的地方特別的臟，需要多清洗幾遍。盡量讓電梯快速移動到那附近，以提高工作效率，其運行速度根據(jù)距離遠近自適應(yīng)，清洗機能夠上升下降等調(diào)整。2.3編碼器旋轉(zhuǎn)編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式測量裝置，安裝在被測軸上并隨被測軸一起轉(zhuǎn)動，用來測量轉(zhuǎn)動量，并將它們轉(zhuǎn)換成脈沖信號輸出。把旋轉(zhuǎn)編碼器的轉(zhuǎn)軸與電動機的轉(zhuǎn)軸直接相連，就可以檢測到清洗機已經(jīng)上升和下降高度，所處高度，運行速度等一系列。大大提高了系統(tǒng)運行可靠性。2.4工作原理高層建筑外墻清洗機--升降機系統(tǒng)原理如圖2.4所示：曳引鋼繩繞在固定在至高點滑輪上，且兩端連著清洗機和對重物。當滑輪逆時針轉(zhuǎn)動，由于滑輪和鋼繩之間產(chǎn)生的摩擦力使清洗機上行，同時帶動對重下行；反之，則使對重上行，同時帶動清洗機下行。清洗機對重清洗機對重滑輪鋼繩圖2.2高層建筑外墻清洗機--升降機系統(tǒng)原理3.高層建筑外墻清洗機—升降機保護部分通過各種傳感器進行檢測，檢測結(jié)果反饋給PLC,PLC把檢測結(jié)果與預(yù)設(shè)值進行對比。3.1制動器鼓動式制動器是利用制動傳動機構(gòu)使制動蹄將制動摩擦片壓緊在制動鼓內(nèi)側(cè)，從而產(chǎn)生制動力，根據(jù)需要使滑輪減速或在最短的時間停止。鼓動式制動器由底板、液壓缸、彈簧、梢釘、剎車鼓所組成3.2蝸輪蝸桿蝸輪蝸桿齒輪在結(jié)構(gòu)設(shè)計上打破了傳統(tǒng)繩索設(shè)計理念，在結(jié)構(gòu)上采用了蝸輪蝸桿和齒輪齒條的組合傳動方式，使清洗機在整個運行過程中平穩(wěn)而高效。由于渦輪蝸桿自身的巧妙自鎖結(jié)構(gòu)設(shè)計，在很大程度上提高了清洗機的安全性。在清洗機在上升或下降過程中，電機斷電或者電機損壞不能工作，清洗機不會做自由落體，反而停止。3.3安全緊鉗高層建筑外墻清洗機—升降機4根鋼繩，每根鋼繩都能獨立承擔清洗機和對重物，每根鋼繩都安裝傳感器，一旦鋼繩斷裂，即刻報警，迫使安全緊鉗夾緊鋼繩動作，電機停止，保護停止。當滑輪的運行速度達到或超過設(shè)定的極限時，PLC給制動器發(fā)出信號，同時迫使安全緊鉗夾緊鋼繩動作，從而使清洗機停止上升下降動作。只有當所有的安全開關(guān)恢復(fù)正常狀態(tài)，安全緊鉗松開鋼繩。3.4終端超越程保護裝置終端超越程保護裝置是為了防止高層建筑外墻清洗機—升降機系統(tǒng)失靈，清洗機越過上、下端后依然繼續(xù)運行，繼而發(fā)生沖頂或撞底事故。在上下兩端安裝極限行程開關(guān)。一旦越程，直接切斷電源。4高層建筑外墻清洗機—升降機機械設(shè)計部分4.1桿臂的設(shè)計及強度校核圖4.1桿臂示意圖桿臂的截面是一矩形，高h=60mm，寬b=30mm，其長度方向的尺寸如圖4.1桿臂示意圖，校核桿臂的強度。為了方便計算，我們可以將此桿臂的彎曲度忽略掉，從而分析桿臂的受力分析其中Q是鋼繩通過滑輪而產(chǎn)生的兩個大小相同的力，則可以得到Q=200X9.8X66%=1306.7N通過桿臂的受力圖可知，只有在Fy的方向上才有彎曲應(yīng)力。彎矩圖如下M(y) Mmax=745797N.mm 0 X 470圖4.3桿臂受力彎矩圖如圖可知最大彎矩在中間部分的鉸接處產(chǎn)生，其值為Mmax=745797N.mm桿臂的抗彎截面系數(shù)W根據(jù)文獻【4】的公式（5.5）可以求得W===18000彎曲的強度條件是桿臂的材料是鑄鋼，則許用彎曲應(yīng)力根據(jù)文獻【4】查的其值為60Mpa=41.44N因此桿臂的強度滿足使用要求。5PR作用簡單介紹PR作用PR作用對清洗干凈的玻璃進行圖片采集，用以清洗完成后進行比較清洗裝置自動識別系統(tǒng)，用以控制光學(xué)系統(tǒng)對清洗的玻璃進行檢測對清洗干凈的玻璃進行圖片采集，用以清洗完成后進行比較清洗裝置自動識別系統(tǒng)，用以控制光學(xué)系統(tǒng)對清洗的玻璃進行檢測 5.1PR攝像機工作原理光學(xué)系統(tǒng)CCD攝像機的工作原理：被攝物體反射光線，傳播到鏡頭，經(jīng)鏡頭聚焦到CCD芯片上，CCD根據(jù)光的強弱積聚相應(yīng)的電荷，經(jīng)周期性放電，產(chǎn)生表示一幅幅畫面的電信號，經(jīng)過濾波、放大處理，通過攝像頭的輸出端子輸出一個標準的復(fù)合視頻信號。攝像機對我們生產(chǎn)中目前影響最大的是角度和燈光亮度。系統(tǒng)工作流程選取一個標準的玻璃樣本圖像，清洗后的玻璃與其對照。如果不符合，證明不干凈，則會報警且升降裝置不會啟動。5.結(jié)論歷經(jīng)兩個月的努力，我的畢業(yè)設(shè)計終于接近尾聲，大學(xué)生涯圓滿結(jié)束。在這次設(shè)計過程中不僅要把大學(xué)知識鞏固復(fù)習一下，還要在所學(xué)知識上更進一步深究來達到融會貫通。雖然過程辛酸，但培養(yǎng)我發(fā)現(xiàn)問題，自學(xué)，解決問題的能力，以及完成后對我大學(xué)學(xué)習的一種肯定。單獨設(shè)計一個機電一體化的機器，它涉及知識面廣，工作量大，而且許多東西都是要按設(shè)計手冊規(guī)劃，任務(wù)比較繁瑣。本次設(shè)計的內(nèi)容是高層建筑外墻清洗機升降機部分的設(shè)計，這套機器的整體不僅僅光是機械部分，它是采用傳感器監(jiān)控，PLC控制，電器動作來實現(xiàn)，通過設(shè)計翻閱大量資料，對力學(xué)、材料及電氣液壓控制方面的知識有了更進一步的理解，鍛煉了運用資料及查閱文獻和設(shè)計手冊的能力。參考文獻成大先主編.機械設(shè)計手冊.減（變）速器.電機與電器.北京：化學(xué)工業(yè)出版社.2004成大先主編.機械設(shè)計手冊.單行本.彈簧.起重運輸件.北京：化學(xué)工業(yè)出版