4×4升降横移式 立体车库机械结构设计 - 图文(6)

2019-04-09 08:42

图2.1载车板三维图

由于车子是要倒车入库的,所以载车板选用的是防滑钢板,具体样子如下图所示:

图2.2载车板表面图

2.7 转动系统的设计

提升方式可以基本分为以下列三种,可根据不同要求任意选用。

(1)钢丝绳式提升型式 (2)链条式提升型式

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(3)液压式提升型式

在立体车库设计中,各种提升方式特点如下:

(1)采用链传动:优点是传动简单可靠,维修简单,造价低廉;缺点是冲击比较大,有提升高度的限制,安装调试时需要注意是否有咬链的情况出现。

(2)采用钢丝绳传动:优点是对车库底盘可以提升的高度可以不加限制,造价比较低;缺点是因为需要外加钢丝绳桶和刹车盘增加了安装调试的时间和造价。

(3)采用液压传动:优点是可以真正实现无级调速,结构紧凑,功率与重量比高、响应速度快、抗干扰能力强、误差小精度高、低速平稳性好、调速范围宽、介质自身可起冷却润滑作用、安全防爆等优点;同时也具有元件昂贵、成本高、密封技术要求高、油液易污染、能源传输不便等缺点。

综合考虑,因为此次设计的车库简易垂直升降式,要尽量的节约场地,要求噪声较小,加上安装和经济性的考虑,所以选择了用钢绳提升的方式。

2.7.1 电机功率计算及选型

按照设计的车库大小,平均提升的高度约为1900mm。选取提升和下降的过程都是20s完成,而且这一过程是匀速的,这样就可以计出提升的速度:

V?1900?95mm/s 20钢绳的提升是用滑轮的形式来提升的,其中用一个动滑轮来提升载车板升降的,上面用一个定滑轮绕钢绳,然后将钢绳绕在卷筒上,由电机带动卷筒正反转来实现钢绳的运动从而带动载车板提升或则下降。 计算所需要的功率:P?Fv KW 1000?其中:F,工作机构的有效阻力(N) v,工作机构的圆周速度(m/s) ?,工作机构自身的传动效率。

由于是采用动滑轮来提升,采用垂直提升方式,动滑轮可以省一半的力。由于载车板提升时的导向机构和工字钢之间存在摩擦,所以使得提升的阻力分为两个部分,一部分为载车板自身重力,一部分为摩擦力,由此可以计算得出总的工作阻力F1。

F1?27000?27000?0.4?37800N

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由于动滑轮可以节省一半的力,所以真正的工作阻力应为所以 F=37800?2=18900 N

P?Fv18900?0.0925??1.80KW 1000?1000?0.97F1 2上式中取?=0.97

但是实际情况需要将功率扩大些,P1=110%P=1.80?1.1=1.98KW 计算卷筒的转速进一步选取电机 由《机械设计课程设计》上公式:

nw?60?1000vb r/min

?D计算得到卷筒的转速为:n=4.4r/min=0.07r/s 估算转矩T=18900n=18900?0.07=1323 Nm

由于结构紧凑,容纳电机的空间狭小,选择台湾明椿电气的减速电机,型号为:MLPK40220503 部分参数如下:

出力扭矩:T2?68.388N?m 出力转速:n2?28r/min 额定功率:N?2.2KW

载车板的额定载荷是承载的最高上限,实际使用概率很小,通常可以泊车的车辆的重量都在1000kg-1600kg之间这是由车型所决定的,所以功率不需留余量,选择2.2KW的电机比较经济电机允许短时超载,静摩擦引起的大起动阻力矩不会造成电机损坏。 横移电机同样选择台湾明椿电气的减速电机,型号为:CLPK22020303 部分参数如下:

出力扭矩:T2?3.352N?m 出力转速:n2?44r/min 额定功率:N?0.2KW

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2.7.2 钢丝绳的选型

钢丝绳一端与定滑轮相连结,钢丝绳另一端缠绕在卷筒上,当载车板需要升降时,提升电机便会通过其正反转来带动卷筒顺时针或逆时针旋转实现载车板的升和降。在此提升系统中钢丝绳的强度对整个车库的安全起到了至关重要的作用。磨损、腐蚀和疲劳断裂是钢丝绳的三种主要破坏形式,也是导致钢丝绳报废的三个主要原因。提升用钢丝绳一般均为6X19,即六股十九丝,中间一根绳芯扭制而成,提升钢丝绳工作时即承受拉应力,又承受弯曲应力,在这种重复应力作用下产生的疲劳破坏是它的主要破坏形式。这些应力的大小与卷筒、滑轮的结构、钢丝绳本身的结构以及操作使用条件(如润滑、材质等)有关,在钢丝绳中因磨损和腐蚀而造成的损失是很大的,但由于腐蚀进行的慢,一般可以根据绳内钢丝的损坏程度定期更换或修理来解决。而断裂则常常会突然发生,往往导致灾难性的设备事故和人身事故,所以钢丝绳的断裂破坏更为人们所重视,钢丝绳突然断裂事故中,绝大多数是因疲劳断裂和磨损引起的,提升载车板的钢丝绳主要破坏形式就是疲劳破坏和磨损。

(1)钢丝绳疲劳破坏的三个阶段

钢丝绳疲劳破坏的过程是:在循环载荷作用下,绳中钢丝的局部最高应力处,最弱的及应力最大的钢丝内部晶粒上形成微裂纹,进而裂纹扩展,最终导致疲劳断丝。所以疲劳破坏经历了裂纹形成、扩展和突然断裂三个阶段。 (2)弯曲疲劳对钢丝绳寿命的影响

使用中的钢丝绳,当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时,绳内钢丝便产生弯曲和扭转变形,在这种应力和应变的反复作用下,绳中钢丝便会出现疲劳裂纹,加快钢丝的破坏速度,最后形成断丝,钢丝绳的形式、能力大小和弯曲曲率对钢丝绳的疲劳都有影响。钢丝绳反向弯曲产生的应力为同向弯曲的2倍,故使用寿命大大缩短;若取D为接触物(卷筒、滑轮)直径,。为钢丝绳直径,从理论上说,D/Q的值越大,钢丝绳寿命越长,在中华人民共和国国家标准《机械式停车设备通用安全要求》上规定,机械式立体车库的设计中限定D/。不小于20。

(3)磨损对钢丝绳寿命的影响

当钢丝绳绕过卷筒和滑轮时存在一定的偏角,若偏角过大,钢丝绳不可避免的会与滑轮的槽边相互磨擦,造成的磨损极大影响钢丝绳的使用寿命,显然,偏角越小越好,因此偏角必须控制在一定的范围之内。

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钢丝绳根据不同工作条件,必须保证一定的安全系数,依据《机械设计手册》第二卷第八章查得安全系数S要大于7,即

FmaSx?Fp ………..(a) 其中,Fp:钢丝绳破断拉力(N) Fma:钢丝绳最大工作静拉力(N) x S:钢丝绳的安全系数 ?:钢丝绳破断拉力换算系数 F0:钢丝绳破断拉力总和(N)

Fp??F0 ……………..(b)

把(a)带入(b)式

F0?FmaSx? ……………(c)

由(c)式便可确定钢丝绳的直径d:

d?CFmax 其中,d:钢丝绳的最小直径(mm)

C:选择系数

查《机械设计手册》第二卷表8-1-8选取:

C=0.123

所以钢丝绳最小直径d?CFmax?0.10427000?17.1mm 最终选取钢丝绳直径d=18mm

钢丝绳的总长度取决于提升高度等方面因素,同时钢丝绳在卷筒上缠绕时一般情况下至少要多保留两圈,这两圈不但是安全圈而且是工作圈,是非常必要的,此外,为了保证钢丝绳在随卷筒绕进绕出和绕过滑轮时不发生“跳槽”,对钢丝绳的允许偏角Y还有比较高的要求,这将直接影响到当钢丝绳绕出最大时钢丝绳与卷筒上接触点的位置。

2.7.3 卷筒的计算

本次设计采用铸造卷筒,设计参数如下:

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