PLC控制三層酒店電梯畢業(yè)設(shè)計(jì)論文1

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1、 目錄 第一章 緒論 1 1.1 課題的背景及研究意義 1 第二章：電梯的的設(shè)計(jì)算 4 2.1 安全系數(shù)計(jì)算 4 2.2 裝載工況 5 2.3 緊急制動(dòng)工況 6 2.4 轎廂在各種位置計(jì)算 6 2.5 轎廂導(dǎo)軌驗(yàn)算 7 2.6 正常使用，裝載 10 2.7 頂層高度和地坑深度計(jì)算 12 2.8 曳引機(jī)功率計(jì)算 14 2.9 轎頂繩頭板的受力 14 2.10 梁的計(jì)算 15 2.11 軸 17 第三章 軟件控制部分：硬件方面的設(shè)計(jì) 22 3.1 外部接線圖控制電路圖 22 3.2 I/O借口 23 3.3 程序控制 24 結(jié)

2、束語(yǔ) 33 致謝 34 參考文獻(xiàn) 35 1 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(guò)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(kāi)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

3、詞： 電梯，可編程控制器(PLC)，開(kāi)門機(jī)，曳引機(jī) Abstract 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 floo

4、rs 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 I mainly realized the four building elevator’s star

5、ting and stoping and those call situations through the programmable controller (PLC)。 But on the design of the elevator’s mechanical part， I put the emphasis on elevator’s door opener， tactor and cntrol cubicle。 Of course， sdan theater box， weight these parts’ sizes also in it。 I used knowledge whic

6、h 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， tacto 第一章 緒論 1.1課題的背景及研究意義 電梯是高層賓館、商店、住宅、多層廠房和倉(cāng)庫(kù)等高層建筑不可缺少的垂直方向 交通工具。隨若社會(huì)的發(fā)展，建筑物規(guī)模越來(lái)越大，樓層越來(lái)越多，對(duì)電梯的調(diào) 速精度

7、、調(diào)速范圍等靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。 電梯是集機(jī)電一體的復(fù)雜系統(tǒng)，不僅涉及機(jī)械傳動(dòng)、電氣控制和土建等工程 領(lǐng)域，還要考慮可靠性、舒適感和美學(xué)等問(wèn)題。而對(duì)現(xiàn)代電梯而言，應(yīng)具有高度 的安全性。事實(shí)上，在電梯上已經(jīng)采用了多項(xiàng)安全保護(hù)措施。在設(shè)計(jì)電梯的時(shí)候， 對(duì)機(jī)械零部件和電器元件都采取了很大的安全系數(shù)和保險(xiǎn)系數(shù)。然而，只有電梯 的制造，安裝調(diào)試、售后服務(wù)和維修保養(yǎng)都達(dá)到高質(zhì)量，才能全面保證電梯的最 終高質(zhì)量。在國(guó)外，已“法規(guī)”實(shí)行電梯制造、安裝和維修一體化，實(shí)行由制造 造企業(yè)認(rèn)可的、法規(guī)認(rèn)證的專業(yè)安裝隊(duì)伍維修單位，承擔(dān)安裝調(diào)試、定期維修和 輸查試驗(yàn)，從而為電梯運(yùn)行的可

8、靠性和安全性提供了保證。因此，可以說(shuō)乘坐電 梯更安全。美國(guó)一家保險(xiǎn)公司對(duì)電梯的安全性做過(guò)認(rèn)真的調(diào)查和科學(xué)計(jì)算，其結(jié) 論是：乘電梯比走樓梯安全5倍。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，在美國(guó)乘其他交通工具的人數(shù)每 年約為80億人次，而乘電梯的人數(shù)每年卻有540億人次之多。日前，由可編程 序控制器(PLC)}和微機(jī)組成的電梯運(yùn)行邏輯控制系統(tǒng)，正以很快的速度發(fā)展著。 采用PLC控制的電梯可靠性高、維護(hù)方便、開(kāi)發(fā)周期短，這種電梯運(yùn)行更加可 靠，并具有很大的靈活性，可以完成更為復(fù)雜的控制任務(wù)，己成為電梯控制的發(fā) 展力向。 可編程序控制器，是微機(jī)技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是在順 序控制器和微

9、機(jī)控制器的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型控制器，是一種以微處理器為核 心用作數(shù)字控制的專用計(jì)算算機(jī)。1969年針對(duì)工業(yè)自動(dòng)控制的特點(diǎn)和需要而開(kāi)發(fā) 的第一臺(tái)PLC問(wèn)世以來(lái)，迄今己30多年，它的發(fā)展雖然包含了前期控制技術(shù)的繼承和演變，但又不同于順序控制器和通用的微機(jī)控制裝置。它不僅充分利用微處理器的優(yōu)點(diǎn)來(lái)滿足符種工業(yè)領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制要求，同時(shí)也照顧到現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維護(hù)人員的{技能和習(xí)慣，摒棄了微機(jī)常用的訓(xùn)算機(jī)編程語(yǔ)言的表達(dá)方式，獨(dú)風(fēng)格地形成一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的形緣編程語(yǔ)言和模塊化的軟什結(jié)構(gòu)，使用戶程序的編制清晰直觀、力便易學(xué)，調(diào)試和查錯(cuò)都很容易。用戶所買到所需PLC后，只需按說(shuō)明書(shū)或提示，做少量的安裝

10、接線和用戶程序的編制工作，就可靈活而方便地將PLC麻利于生產(chǎn)實(shí)踐。而且用戶程序的編制、修改和調(diào)試不需要具有專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)。這樣就破除了“電腦”的神秘感，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用?？删幊绦蚩刂破鱌LC在現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制，是最值得重視的先進(jìn)控制技術(shù)。 PLC現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制三大支村(PLC、CAD／CAM、ROBOT)之一， 以其可靠性、邏輯功能強(qiáng)、體積小、可在線修改控制程序、具有遠(yuǎn)程通信聯(lián)網(wǎng)功 能，易與計(jì)算機(jī)接口、能對(duì)模擬量進(jìn)行控制、具備高速計(jì)數(shù)與位控等高性能模塊 等優(yōu)異性能，同益取代由大量中間繼電器、時(shí)問(wèn)繼電器、計(jì)數(shù)數(shù)繼電器等組成的傳統(tǒng)的繼電一接觸控制系統(tǒng)，在

11、機(jī)械、化工石油、冶金、輕工，電子、紡織、食 品、交通等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。PLC的應(yīng)用深度和廣度已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)先 進(jìn)水平的重要標(biāo)志之一。 總之，電梯的控制是比較復(fù)雜的，可編程控制器的使用為電梯的控制提供了 廣闊的空間。PLC是專門為工業(yè)過(guò)程控制而設(shè)計(jì)的控制設(shè)備，隨著PLC應(yīng)用技術(shù) 的不斷發(fā)展，將使得它的體積：大大減小，功能不斷完善，過(guò)程的控制更平穩(wěn)、可靠，抗干擾性能增強(qiáng)、機(jī)械與電氣部有機(jī)地結(jié)合在一個(gè)設(shè)備內(nèi)，把儀表、電子 和計(jì)算機(jī)的功能綜合在一起。因此，它已經(jīng)成為電梯運(yùn)行中的關(guān)鍵技術(shù)。 李方園在<>認(rèn)為，PLC是以微處理器為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制

12、管理技術(shù)。是將計(jì)算機(jī)應(yīng)用于工業(yè)管理環(huán)境下的嶄新產(chǎn)品。他把邏輯運(yùn)算，數(shù)序控制，定時(shí)，計(jì)數(shù)算數(shù)運(yùn)算等功能，以一系列指令的形式存在存儲(chǔ)器中。然后根據(jù)存儲(chǔ)器的程序，通過(guò)數(shù)字或模擬量輸入輸出對(duì)程序進(jìn)行控制。利用PLC進(jìn)行電梯的設(shè)計(jì)，可以方便的進(jìn)行修改，控制模式的轉(zhuǎn)換，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的可靠性，靈活性，通用性等。 題目介紹：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，樓房越來(lái)越高，而電梯成為了高層樓房的必須設(shè)備。電梯從手柄開(kāi)關(guān)操縱電梯、按鈕控制電梯發(fā)展到了現(xiàn)在的群控電梯，為高層運(yùn)輸做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)。 PLC在電梯控制上的應(yīng)用主要體現(xiàn)在它的邏輯開(kāi)關(guān)控制功能。由于PLC具有邏輯運(yùn)算，計(jì)數(shù)和定時(shí)以及數(shù)據(jù)輸入輸出的功能。在電梯控

13、制過(guò)程中，各種邏輯開(kāi)關(guān)控制與PLC很好的結(jié)合，很好的實(shí)現(xiàn)了對(duì)電梯的控制。 本文主要討論研究利用三菱公司的可編程控制器對(duì)五層電梯的控制，形成電梯控制系統(tǒng)。 1. 電梯門圖（1），電梯層門和轎廂門一般由門、導(dǎo)軌架、滑輪、滑塊，門框、地坎等部件組成。門一般由薄鋼板制成，為了使門具有一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛性，在門的背面配有加強(qiáng)筋。為減小門運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的噪聲，門板背面涂貼防振材料。門導(dǎo)軌有扁鋼和C型折邊導(dǎo)軌兩種;門通過(guò)滑輪與導(dǎo)軌相聯(lián)，門的下部裝有滑塊，插入地坎的滑槽中;門的下部導(dǎo)向用的地坎由鑄鐵、鋁或銅型材制作，貨梯一般用鑄鐵地坎、客梯可采用鋁或銅地坎。 2. 轎廂圖（1）， 3. 轎廂一般由轎廂架，

14、轎底，轎壁，轎頂?shù)戎饕獦?gòu)件組成。 4. 轎廂運(yùn)行軌道（1），轎廂導(dǎo)靴安裝在轎廂上梁和轎底安全鉗座下面，對(duì)重導(dǎo)靴安裝在對(duì)重架上部和底部，一般每組四個(gè)。 5. 電動(dòng)機(jī)示意圖 6. 緩沖裝置圖（1），緩沖器是電梯極限位置的安全裝置，當(dāng)電梯超越底層或者頂層時(shí)，由緩沖器消耗或吸收電梯的能量，從而使轎廂減速安全停止。 7. 總體布置示意圖 PLC控制電梯上下運(yùn)行 1. 程序梯形圖 2. 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 3. 電器控制總回路原理圖 1.2設(shè)計(jì)方案介紹。 PLC控制電梯是由電梯和控制系統(tǒng)兩部分組成， 1.3現(xiàn)場(chǎng)條件的主要參數(shù)： 額定載荷1000kg 鋼絲繩數(shù)量5根 鋼絲

15、繩直徑 13mm 曳引機(jī)直徑 640mm 導(dǎo)向輪直徑 520mm 提升高度 7.9m 第二章：電梯的的設(shè)計(jì)算 電梯是機(jī)電一體化產(chǎn)品。其機(jī)械部分好比是人的軀體，電氣部分相當(dāng)于人的神經(jīng)，控制部分相當(dāng)于人的大腦。各部分通過(guò)控制部分調(diào)度，密切協(xié)同，使電梯可靠運(yùn)行。盡管電梯的品種繁多，但目前使用的電梯絕大多數(shù)為電力拖動(dòng)、鋼絲繩拽引式結(jié)構(gòu)，其機(jī)械部分由拽引系統(tǒng)，轎廂和門系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)，導(dǎo)向系統(tǒng)以及機(jī)械安全保護(hù)裝置組成;而電氣控制部分山電力拖動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行邏輯功能控制系統(tǒng)和電氣安全保護(hù)等系統(tǒng)組成。 1控制柜2曳引機(jī)3鋼絲繩4限速器5限速器鋼絲繩6限速器裝緊裝置 7轎廂8安全剪9

16、轎廂門安全觸板10導(dǎo)軌11廳門 12減速器 2.1安全系數(shù)計(jì)算 根據(jù)GB7588-2003附件N，安全系數(shù)計(jì)算如下（GB7588-2003 安全系不能小于13） Sf=10*（26834-log（695.85*10*6*Nequiv/（dt/dr）*8.567）/log（77.09*（dt/dr）*（-2.894）））=13.705 取安全系數(shù)：13.705 其中: Sf 理論安全系數(shù) Nequiv 滑輪等效數(shù)量 Dt 曳引機(jī)直徑 Dr 鋼絲繩直徑 Nequiv = Nequiv（t）+ Nequiv（p) = 7.6

17、9 + 2.2946 = .9846 Nequiv(p) =kp(Nps+4Npr) =2.2946 *1 = 2.2946 Nps = 1 簡(jiǎn)單彎折滑輪數(shù)量 Npr = 0 反向彎折滑輪數(shù)量 Kp = 2.2946 單根鋼絲繩受力計(jì)算如下： Tmax=（（P+Q）/rn+qH）*9.8 = 2103.4(N) 其中：Tmax 轎廂以額定載荷停在底層時(shí)，在曳引機(jī)高度出鋼絲繩所承受鋼絲繩的最大張力 P 100轎廂自重（kg） Q 1000 電梯額定載荷（kg） R 2曳引機(jī)

18、比 N 5 曳引鋼絲繩根數(shù) Q 0.586曳引鋼絲繩每米的質(zhì)量 （kg) H 7.9提升高度 理論最小破斷載荷： Pbreak = 28826.68N 實(shí)際最小破斷載荷：[Pbreak] = 74300N 判定：符合要求 載重量為 1000kg曳引鋼絲繩為條件的設(shè)計(jì)計(jì)算 原始數(shù)據(jù) P 1100轎廂自重（kg） Q 1000 電梯額定載荷（kg） R 2曳引機(jī)比 N 5 曳引鋼絲繩根數(shù) Q 0.586曳引鋼絲繩每米的質(zhì)量 （kg) H

19、 7.9提升高度 A 鋼絲繩在曳引機(jī)上的包角154 r 兩鋼絲繩的倍率 ns 5鋼絲繩的數(shù)量 Qmsr 0.586每米鋼絲繩的質(zhì)量 Nc 零補(bǔ)償鏈的數(shù)量 Qmcr 零補(bǔ)償鏈每米質(zhì)量 Mcomp 零補(bǔ)償鏈裝緊裝置的質(zhì)量 Nt 1 隨行電纜的數(shù)量 Qmtrav 2 隨行電纜每米的質(zhì)量 2.2裝載工況 轎廂裝有125%額定載荷在底層時(shí) y = -3.95m Mcrcar 0kg 轎廂側(cè)補(bǔ)償鏈的質(zhì)量

20、 Mtrav 0kg 隨行電纜的質(zhì)量 Msrcar 23.146kg 轎廂側(cè)鋼絲繩的質(zhì)量 Mcwt 1575 對(duì)重質(zhì)量 Msrcwt 0kg 對(duì)重側(cè)鋼絲繩的質(zhì)量 Mcrcwt 0kg 對(duì)重側(cè)補(bǔ)償鏈的質(zhì)量 根據(jù)GB7588—2003附錄M有關(guān)T1及T2的計(jì)算公式 可得 T1 = 11742 N T2 = 7717.5 N T1/T2 = 1.5215 E*fa = 1.6905 判定： 符合要

21、求 2.3緊急制動(dòng)工況 轎廂裝有125%額定載荷在底層時(shí) y = -3.95m Mcrcar 0kg 轎廂側(cè)補(bǔ)償鏈的質(zhì)量 Mtrav 0kg 隨行電纜的質(zhì)量 Msrcar 23.146kg 轎廂側(cè)鋼絲繩的質(zhì)量 Mcwt 1575 對(duì)重質(zhì)量 Msrcwt 0kg 對(duì)重側(cè)鋼絲繩的質(zhì)量 Mcrcwt 0kg 對(duì)重側(cè)補(bǔ)償鏈的質(zhì)量 根據(jù)GB7588—2003附錄M有關(guān)T1及T2的計(jì)算公式 可得 T1 =10901 N

22、 T2 =7441.9 N E*fa = T1/T2 = 1.6617 判定： 符合要求 2.4轎廂在各種位置計(jì)算 空置轎廂在頂層時(shí) 轎廂裝有125%額定載荷在底層時(shí) y = 3.95m Mcrcar 0kg 轎廂側(cè)補(bǔ)償鏈的質(zhì)量 Mtrav 0kg 隨行電纜的質(zhì)量 Msrcar 23.146kg 轎廂側(cè)鋼絲繩的質(zhì)量 Mcwt 1575 對(duì)重質(zhì)量 Msrcwt 0kg 對(duì)重側(cè)鋼絲繩的質(zhì)量

23、 Mcrcwt 0kg 對(duì)重側(cè)補(bǔ)償鏈的質(zhì)量 根據(jù)GB7588—2003附錄M有關(guān)T1及T2的計(jì)算公式 可得 T1 = 5272.2 N T2 = 8236 N T2/T1 = 1.5622 E*fa = T1/T2 = 1.6117 判定： 符合要求 轎廂滯留工況 轎廂裝有125%額定載荷在底層時(shí) y = 3.95m Mcrcar 0kg 轎廂側(cè)補(bǔ)償鏈的質(zhì)量 Mtrav 0kg 隨行電纜的質(zhì)量

24、 Msrcar 23.146kg 轎廂側(cè)鋼絲繩的質(zhì)量 Mcwt 1575 對(duì)重質(zhì)量 Msrcwt 0kg 對(duì)重側(cè)鋼絲繩的質(zhì)量 Mcrcwt 0kg 對(duì)重側(cè)補(bǔ)償鏈的質(zhì)量 根據(jù)GB7588—2003附錄M有關(guān)T1及T2的計(jì)算公式 可得 T1 = 5467.4 N T2 = 226.84 N T1/T2 = 24.012 E*fa = T1/T2 = 2.8577 判定： 符合要求 2.5轎廂導(dǎo)軌驗(yàn)算

25、 導(dǎo)軌型號(hào) T90/B Wx = 20900mm*3 x軸的截面模量 Wy = 11900mm*3 y軸的截面模量 A = 1720mm*2 導(dǎo)軌截面面積 Ix = 1022000* 4 x軸的截面慣性距 Iy = 5200000* 4 y軸的截面慣性距 Ix = 25mm x軸的回轉(zhuǎn)半徑 Iy =

26、 17.6mm y軸回轉(zhuǎn)半徑 E = 210000Mpa 彈性模量 W = 2.2 w 數(shù)值 查表得 nperm = 165Mpa 正常使用時(shí)許用應(yīng)力 sperm = 205Mpa 安全鈕動(dòng)作時(shí)許用應(yīng)力 Mperm = 5mm 最大允許變形量 C = 10mm 導(dǎo)軌連接部分寬度 L = 2000mm

27、 導(dǎo)軌支架間距 N = 2 導(dǎo)軌數(shù)量 Rm = 30Mpa 導(dǎo)軌抗拉強(qiáng)度 A5 >= 12% 導(dǎo)軌延伸率 K1 = 2 安全鈕動(dòng)作時(shí)沖擊系數(shù) K2 = 1.2 正常運(yùn)動(dòng)時(shí)沖擊系數(shù) K3 = 1.1 附加系數(shù) 空轎廂質(zhì)量P 1100kg 額定載荷Q 1000kg 附加裝置作用于導(dǎo)軌M

28、 20kg 作用于地坎的力Fs 0.4g Q = 3920N 小于2500kg 不用叉車裝載 作用于地坎的力Fs 0.6g Q = 3920N 小于5800kg 不用叉車裝載 作用于地坎的力Fs 0.85g Q = 3920N 大于2500kg 用叉車裝載 轎廂尺寸： 轎廂外深： Dx = 2000mm 轎廂外寬度 Dy = 1500mm 轎廂中心至導(dǎo)軌距離Xc = 1000mm 轎廂中心至導(dǎo)軌距離 Yc = 750mm 轎廂重心對(duì)轎廂中心的距離Xc1=

29、 40mm 轎廂重心對(duì)轎廂中心的距離Yc1= 18.75mm 轎廂懸掛點(diǎn)至導(dǎo)軌的距離 Xs= 0.00mm 轎廂懸掛點(diǎn)至導(dǎo)軌的距離 Ys= 0.00mm 轎廂量心至導(dǎo)軌的距離 Xp= 40mm 轎廂量心至導(dǎo)軌的距離 Yp= 40mm 裝載力至導(dǎo)軌的距離 X1= 900mm 裝載力至導(dǎo)軌的距離 Y1= 250mm 上下導(dǎo)軌間距 h = 3602.00mm 第一種情況：相對(duì)于x軸 Xq ＝Dx/8= 250 mm Yq= 0 mm 第二種情況：相對(duì)于

30、y軸） Yq = Dy/8 = 187.5 mm Xq= 0 mm 彎曲應(yīng)力 1.1由導(dǎo)向力引起的y軸上的彎曲應(yīng)力為： Fx = K1g(QXq+PXp)/nh = 799.89 N My = 3Fxl/16 = 299958 3565 Nmm Σy = My/Wy = 25.21Mpa 由導(dǎo)向力引起的X軸上的彎曲應(yīng)力為： Fy = 2k1g(Qyq+Pyp)/nh = 2142.6 N Mx = 3Fyl/16 = 803459.883

31、4 Nmm Σx = Mx/Wx = 38.44 Mpa 壓彎應(yīng)力為： Fk = k1g(P+Q)/n = 20580N σk = (Fk+k3M)ω/A= 26.35 Mpa 復(fù)合應(yīng)力： σm = σx+σy = 63.65 Mpa 判定：符合要求 σ = σm+(Fk+k3M)/A = 75.63 Mpa 判定：符合要求 σ = σk+0.9σm = 83.64Mpa 判定：符合要求 正常使用，運(yùn)行 彎曲應(yīng)力 由導(dǎo)向力引起的Y軸上的彎曲應(yīng)力為：

32、 Fx = K2g(QXq+PXp)/nh = 479.93 N M = 3F l/16 = 179975.01N σy = My/Wy = 15.12 Mpa 由導(dǎo)向力引起的X軸上的彎曲應(yīng)力為： Fy = 2K2g(QYq+PYp)/nh = 679.50 N Mx = 3Fyl/16 = 254811.56 Nmm 679.50 Σx = Mx/Wx = 12.19 Mpa 壓彎應(yīng)力

33、 在“正常使用，運(yùn)行”工況下，不發(fā)生壓彎情況。 復(fù)合應(yīng)力 σm = σx+σy = 27.32 Mpa 判定：符合要求 σ = σm+K3M/A =27.33Mpa 判定： 符合要求 2.6正常使用，裝載 彎曲應(yīng)力 由導(dǎo)向力引起的Y軸上的彎曲應(yīng)力為： Fx = (gPXp+FsX1)/2h 794.45 = N（Fs根據(jù)情況不同選擇H212、H213、H214） My = 3Fxl/16 = 297917.82 Nmm Σy = My/Wy

34、 = 25.04 Mpa 由導(dǎo)向力引起的X軸上的彎曲應(yīng)力為： Fy = (gPYp+FsY1)/464 22 N（Fs、根據(jù)情況不同選擇H212 H213 H214）、 Mx = 3Fyl/16 = 174082.97 Nmm σx= Mx/Wx = 8.33Mpa 在“正常使用，裝載”工況，不發(fā)生壓彎情況。 正常使用 導(dǎo)靴在Y方向作用在導(dǎo)軌上的力： Fx = K2gGBTFx/(2h)=68.10 N My = 3FxL/16=25535.8

35、5 Nmm Σy = My/Wy= 3.62Mpa 導(dǎo)靴在X方向作用在導(dǎo)軌上的力： Fy = K2gGDBGy/h= 232.61N M = 3F L/16=87230.45 N Mx = 3FyL/87230 45 Nmm Σx = Mx/Wx= 9.39Mpa 彎曲應(yīng)力 在正常使用工況下，不發(fā)生彎曲情況。 復(fù)合應(yīng)力 Σm = σx+σy= 13.01 Mpa

36、Σ = σm+K3M/A=13.01 Mpa 判定： 符合要求 導(dǎo)靴在Y方向作用在導(dǎo)軌上的力： Fx = K1gGBTFx/(2h)=113.49 N My = 3FxL/16=42559.74 Nmm Σ = My/Wy=6.03 Mpa 導(dǎo)靴在X方向作用在導(dǎo)軌上的力： Fy = K1gGDBGy/h=387.69 N Mx = 3FyL/16=145384.08 Nmm

37、 σx = Mx/Wx=15.65 Mpa 彎曲應(yīng)力 Fk = k1g(P+ψQ)/n=1525 N σk = (Fk+k3M)ω/A= 14 04 M 復(fù)合應(yīng)力 σm = σx+σy=21.68 Mpa 判定：符合要求 σ = σm+K3M/A=21.68 Mpa 判定：符合要求 σc= σk+σm =35.72 Mpa 判定：符合要求 2.7頂層高度和地坑深度計(jì)算 原始

38、數(shù)據(jù) 電梯載重： 1000.00 kg 電梯速度： 1.00m/s 轎底至最高部件的距離： H1=3304.00mm 轎底至上梁的距離： H2=3044.00mm 轎底至轎頂水平面的距離： H3= 2428.00mm 轎底至緩沖板下面的距離： H4= 258.00mm 轎底至護(hù)腳板下沿的距離： H5=850.00mm 轎廂緩沖間隙：

39、 Hc=300.00mm 轎廂緩沖器高度： Hb= 1442.00mm 轎廂緩沖器行程 ： Hs= 80 00 mm 對(duì)重緩沖間隙： Hw=300.00mm 對(duì)重緩沖器高度： Hwb=650 mm 對(duì)重緩沖器行程： Hws=80.00mm 轎廂導(dǎo)靴高度： Hu=300.00mm 對(duì)重導(dǎo)靴高度： Hwu=200.00mm

40、 對(duì)重架高度： Hcw=3500.00mm 假設(shè)地坑深度： Hp=2000.00mm 假設(shè)頂層高度： Hh= 4800.00mm 頂層高度驗(yàn)算 1GB7588-2003第5.7.1.1對(duì)重完全壓在緩沖器上時(shí)，應(yīng)滿足下面4個(gè)條件： a)轎廂導(dǎo)軌的制導(dǎo)行程： Hi = Hh-Hw-Hws-Hu-H2= 1076.00 mm 標(biāo)準(zhǔn)要求的制導(dǎo)行程為： 0.1+0.035V^2= 135.00 mm 判定： 符合要求 b)井道頂最

41、低部件與轎廂頂水平面之間的自由垂直距離： Hk = Hh-H3-Hw-Hws= 1992.00mm 標(biāo)準(zhǔn)要求的最小自由垂直距離為： 1.0＋0.035V^2=1035.00mm 判定：符合要求 C)井道頂?shù)淖畹筒考c轎廂頂上設(shè)備的最高部件的自由垂直距離： HL = Hh-H1-Hw-Hws= 1116.00 mm 標(biāo)準(zhǔn)要求的最小自由垂直距離為： 0.3+0.035V^2=335mm 判定：符合要求 同時(shí)，井道的最低部件與導(dǎo)靴或滾輪、曳引繩附件和垂直滑動(dòng)門的橫梁的最高部件的自由垂直距離：HL=Hh-H1

42、-Hw-Hws= 1116.00mm 標(biāo)準(zhǔn)要求的最小自由垂直距離為0.1+0.035V^2=135mm 判定：符合要求 d)轎頂上有足夠的空間，能容納一個(gè)不小于0.50m0.60m0.80m的長(zhǎng)方體，任一面朝下即可： 判定：符合要求 2GB7588-2003第5.7.1.2條，當(dāng)轎廂完全壓在緩沖器上時(shí)，對(duì)重導(dǎo)軌的制導(dǎo)行程： Hm=Hh-Hc-Hs-Hwu--Hcw=720.00mm 標(biāo)準(zhǔn)要求的距離為： 0.1+0.035V^2=135.00mm 判定：符合要求 地坑深度驗(yàn)算 根據(jù)GB7588-2003第5.7.3.3條，當(dāng)轎廂 完全壓在緩沖器上時(shí)，應(yīng)同時(shí)滿足下面 三個(gè)條

43、件： a)地坑應(yīng)有足夠的空間，能容納一個(gè) 0.50m0.60m1.0m的長(zhǎng)方體 判定：符合要求 b)地坑底與轎廂最低部件之間的自由垂直距離： He = Hp-Hc-Hs-H4= 1362.00mm 標(biāo)準(zhǔn)要求的距離為： 500.00 判定：符合要求 C)地坑底與護(hù)腳板下沿之間的自由垂直距離： Hf = Hp-Hc-Hs-H5= 770.00mm 標(biāo)準(zhǔn)要求的距離為： 10

44、0mm 判定： 符合要求 2.8曳引機(jī)功率計(jì)算 曳引機(jī)電動(dòng)機(jī)按靜功率計(jì)算即 選用型號(hào)： YJ240C 生產(chǎn)廠家寧波欣達(dá)電梯配件廠 N = QV(1-ψ)/(102η) = 8.1473 Kw 式中： Q………………………………………………電梯額定載重量（kg） V………………………………………………電梯運(yùn)行速度（m/s） η………………………………………………電梯運(yùn)行總效率 ψ………………………………………………電梯的平衡系數(shù) Η = η1η2η3

45、 = 0.6318 η1………………………………………………曳引機(jī)效率0.7 η2………………………………………………滑輪組效率0.95 η3………………………………………………導(dǎo)軌及其他阻力0.95 實(shí)際曳引機(jī)功率N = 11 Kw 判定： 符合要求 2.9轎頂繩頭板的受力 受力計(jì)算 轎頂繩頭板所受的總拉力： a)考慮到慣性力的作用： F = （P+1.1Q)(1+amax/g)g/r = 11880.00 N 式中： P………………………………………………轎廂自重（kg） Q…………………………………

46、……………額定載荷的110％（kg） amax…………………………………………運(yùn)行中最大加速度（m/s^2) Amax = 1 m/s^2 r………………………………………………曳引比 b)考慮曳引檢查時(shí)用150％額定載荷做靜載試驗(yàn)： F = （P+1.5Q)g/r =12740.00 N 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果取兩者中較大值 F = 12740.00N 曳引機(jī)主軸所受的最大拉力： Fmax = 2F = 25480.00N 6.2.4應(yīng)力計(jì)算 Mmax = FL1/4=

47、 2592590.00Nmm σ = Mmax/Wx= 22.16 Mpa N = σs/σ= 10.61 判定： 符合要求 2.10梁的計(jì)算 下梁計(jì)算 計(jì)算說(shuō)明 下梁與地坑緩沖器相撞時(shí)應(yīng)力為最大， 按非正常載荷狀況校核安全系數(shù)。 假設(shè)下梁與兩端的剛性連接簡(jiǎn)化為鉸接結(jié)構(gòu)。 下梁的有關(guān)技術(shù)參數(shù) 材料： 冷板折彎件Q235-A 斷面的慣性矩： Ix = 5640000.00 mm^4 抗彎界面模量： Wx = 80500.00 mm^3 梁的長(zhǎng)度：

48、 L = 1628.00 mm 緩沖點(diǎn)端點(diǎn)距離： L1 = 814.00 mm 緩沖點(diǎn)間距 L2 = 0. 00mm 材料的屈服強(qiáng)度： σs = 235.00 Mpa 應(yīng)力計(jì)算 Mmax =FL1/4 =5185180.00Nmm σ =Mmax/Wx= 64.41Mpa N = σs/ σ = 3.65 判定： 符合要求 直梁計(jì)算 計(jì)算時(shí)作如下假設(shè)： 1)框架的四個(gè)角受均等的力矩M0/4，且作用在直梁的上

49、下交點(diǎn)處。 2)直梁受彎曲的自由長(zhǎng)度為直梁端點(diǎn)連接板上最高和最低連接點(diǎn)之間的距離。 直梁受不平衡力的作用，其上有彎矩和拉力作用。 3)每根直梁承受相等的剪切載荷。 直梁的有關(guān)技術(shù)參數(shù) 材料： 斷面的慣性矩：Ix = 5640000.0mm^4 抗彎界面模量：Wx = 80500.0 mm^3 材料截面積： A = 1851.60 mm^2 梁的長(zhǎng)度： L = 3290.0mm 導(dǎo)靴中心距 H = 3602.00 mm 材料的屈服強(qiáng)度：σs

50、 = 235.00 Mpa 轎廂凈寬度 b = 1410.00mm 應(yīng)力計(jì)算 M0 = Qb/8 = 176250.00 Nmm 彎矩 σ1 = M0L/4HWx = 0.50 Mpa 抗彎應(yīng)力 σ2 = (P+Q)g/2A 5.56 MPa 抗拉應(yīng)力 σ= σ1+σ2= 6.06MP 復(fù)合應(yīng)力 N = σs/σ = 38.80 判定：符合要求 2.11軸

51、 首先我要說(shuō)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=13*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

52、23,z2為90,模數(shù)為4 .β為8.06’34”,αn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*tgαn/cosβ=3584N Fa=Ft*tgβ=1389N 首先我根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖(作出了軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖所示,在

53、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L2+L3=204mm+80mm=284mm. 圖中的力的關(guān)系,有以下關(guān)系式: FNH1+FNH2=Ft FNV1+FNV2=Fr F’NV1=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+FaD/2= Fr*0.207 所以 FNH1=Ft*0.083/.

54、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F FNH1=2790N, FNH2=

55、6958N FNV1=1188.63N, FNV2=2395.37N 彎矩M MH=577514N MV1=246046.4N,MV2=195827.71N 總彎矩 M1=(5775142+246046.42)1/2=627742.98Nmm M2=(5775142+195827.72)1/2=609812.19Nmm 扭矩T T=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:

56、 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 =40.90Mpa<60Mpa 符合要求,所以安全. 接下去我是進(jìn)行了軸的剛度

57、校核計(jì)算 1). 軸的彎曲剛度校核計(jì)算 常見(jiàn)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=7

58、6 l4=80 d4=68 l5=28 d5=56 l6=60 d6=48 l7=80 d7=40 式中L=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： y≤[y] 偏轉(zhuǎn)角：

59、 撓度、偏轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式： y=PL3/48EI θ=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]= （0.02～0.05）ma, 由于是安裝蝸輪處軸的截面，所以允許偏轉(zhuǎn)角=0.001～0.002. 我在設(shè)計(jì)中取[y]=0.03

60、*6.3(蝸輪的端面模數(shù))=0.189mm y=3584*3943*64/48*210000*684*=0.020<[y] =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φ來(lái)表示，圓軸扭轉(zhuǎn)角φ[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)。 ——

61、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φ=0.63 這里要說(shuō)明的是:首先低速軸只是一般的傳動(dòng)軸.其次是式中的[φ]為每米長(zhǎng)的允許扭轉(zhuǎn)角,與軸的使用場(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(shuō),其[φ]的允許范圍是0.5—1之間,而對(duì)于一些精密的傳動(dòng)軸來(lái)說(shuō), [φ]的允許范圍則為0.25—0.5之間,而對(duì)于一些精度要求不高的軸來(lái)說(shuō),其[φ]甚至可以取到1. 對(duì)電梯整體的計(jì)算到此結(jié)束 第三章 軟件控制部分：硬件方面的設(shè)計(jì) 3.1外部接線圖控制電路圖 為控制電路,由N1,N2接入,接PLC與控制電路正反

62、轉(zhuǎn)端.其中X0為超重的行程開(kāi)關(guān),X11,X12,X13,X14為1樓至4樓的行程開(kāi)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 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

63、 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功能 3.2I/O借口 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(kāi)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

64、壓器接出的220V的電. 電梯控制示意圖 3.3程序控制 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(jiàn)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

65、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2 2. 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,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

66、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(shuō)1層與2層同時(shí)呼叫時(shí),則按上面所說(shuō)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(kāi)而斷開(kāi)的線路又由T2這路接通了,電梯則開(kāi)始下降到1層再停止.這里要說(shuō)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(shuō)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