关于本文

• 本文标题：天车的结构设计.docx
• 链接地址：https://wk.sbvv.cn/view/21424.html
• 内容摘要：目录摘要IAbstractII引言III1天车总体结构设计11。1功能分析11。2天车设计的总体方案11。2。1主梁的设计：11。2。2小车的设计：11。2。3端梁的设计：22大车运行机构的设计32。1设计的基本要求和原则:32。1。1机构的传动方案:32。1。2大车运行机构的具体布置：32。2大车运行机构的计算42。2。1确定机构的传动方案42。2。2选择车轮与轨道，并验算其强度42。2。3运行阻力计算62。2。4电动机的选择62。2。5电动机的发热功率条件的验算72。2。6选择减速器72。2。7运行速度和实际所需功率的验算72。2。8起动时间的验算82。2。9起动工况下校核减速器功率92。2。10启动不打滑条件的验算102。2。11制动器的选择112。2。12联轴器的选择122。2。13验算浮动轴132。2。14选择缓冲器143端梁的设计153。1端梁的尺寸153。1。1端梁截面尺寸的确定153。1。2端梁总体尺寸153。2端梁的计算153。3计算主要焊缝183。3。1端梁端部上翼缘焊缝193。3。2验算下盖板翼缘焊缝的剪应力194端梁接头的设计204。1确定及计算端梁接头204。1。1计算腹板和下盖板螺栓受力204。1。2计算腹板角钢和上盖板的连接焊缝受力214。2螺栓和焊缝的强度的计算224。2。1校核螺栓的强度224。2。2校核焊缝强度225无线遥控技术245。1无线遥控技术概述245。2工业遥控器245。3工业遥控器的分类245。4无线电遥控的工作原理245。5德国FST系列无线遥控器255。5。1FST系列无线遥控器简介255。5。2FST系列无线遥控器的控制模式255。5。3FST系列遥控器的选型266天车的遥控改造276。1天车运动形式及主要结构276。2桥式起重机的基本参数276。3遥控改造整体思想276。4遥控改造的中间接口电路的设计286。4。1遥控的发射系统286。4。2遥控器接收系统的输出图296。4。3遥控和室控的转换电路的设计306。4。4保护回路的遥控改造316。4。5行走机构的遥控改造326。4。6升降机构的遥控改造336。4。7遥控器的输出及PLC的外围电路376。5PLC程序设计396。5。1S7200编程软件概述396。5。2PLC程序设计407结束语478致谢489参考文献49摘要本次设计是严格按照物流仓储中的的大型物流运输设备制作，在一定的基础上实现天车的全部功能，即在仓库任何位置用遥控装置抓取物品放到指定位置，可以实现上下，左右，前后的方向控制，遥控装置分为遥控发射机和遥控接收机，通过驱动外围设备控制天车的运行，实现对天车的远距离控制，方便了操作。采用无线遥控的方式来控制天车，本次设计的主要难点是接口电路的设计，首先要保证操作室内控制功能不发生改变，并且天车的控制线路要和遥控器控制线路有安全的连锁保护功能。改造时还要注意有害气体，高温，含尘介质等工业因素对遥控系统造成的影响。本课题通过对天车的原理进行分析和研究，以天车各部分功能和结构为起点，设计一种型遥控器，并且对西门子s7200Plc进行改造，解决了工业上天车存在的一系列难题。关键词：天车；遥控系统；接口电路；PLCAbstractThisdesignisstrictlyinaccordancewiththelargescalelogisticsinlogisticswarehousingequipmentproductiononthebasisofallfunctiothatarecrownnamelyinthewarehouseanypositiongrabbingitemsinthespecifiedlocationwithremotecontrolcanberealizedupanddownleftandrightfrontandreardirectioncontrolremotecontroldevicesaredividedintoremotetramitterandremotecontrolreceiverbydrivingperipheralscontroltheoperationofthecrownrealizetheremotecontrolofthecrownconvenientforoperation。Withthemethodofwirelessremotecontroltocontrolthecranethemaindifficultiesofthisdesignisthedesignofinterfacecircuitfitofalltoeurethattheoperatingindoorcontrolfunctionisnotchangedandthecrownandtheremotecontrolcircuittocontrolcircuithasasafetychainprotectionfunction。Itisalsonecessarytopayattentiontotheinfluenceofindustrialfactouchasharmfulgashightemperatureanddustymediaontheremotecontrolsystem。ThistopicthroughtheanalysisoftheprincipleofcrownandresearchwitheverypartofthefunctionandstructureofcrownasthestartingpointtodesignatypeofremotecontrolandthemodificationoftheSieme7200Plcindustrybasedonaseriesofproblemsaresolved。Keywords:bridgecrane；Remotecontrolsystem：Interfacecircuit；PLC引言天车是一种升降重物的起重机械，它一般在车间，料场使用广泛。因为它的形状像桥，一般坐落在金属架上，所以又被称作龙门吊和起重机。它的优点是使用的范围广，而且数量庞大。它在现代化生产和制造中起到重要作用，对起重，机械化，自动化有着至关重要的意义。天车在军工企业，生产制造企业，运输行业，钢铁化工，物流等部门得到广泛的应用。提高了生产效率，对机械自动化起了重要作用，同时也减轻了劳动力，这个机械设备使我们生活中不可或缺的。根据天车的应用范围分为三种，冶金天车，通用天车和龙门天车。车间的重物升降和吊运可以通过通用天车来实现；冶金天车主要应用于冶金工艺操作生产；龙门天车主要用于搬运室外的物料。由于天车在用途和取物装置的不同，因此在作用和构造上也不尽相同。为此，我们对传统天车进行遥控改造。采用工业遥控器装置，利用发射和接收器，使操作人员可以在远距离进行非接触式控制，没有了操作面板的限制，优化了生产，减轻了劳动力提高了工作效率，工作细节一目了然。尤其在环境糟糕的工业现场，有害气体和尘土多的车间，还有对危险物品的运送，存在巨大的优势，同时减少了工作劳动力，改善了工作人员的工作环境，提高了生产精度。1天车总体结构设计1。1功能分析天车的功能要求要实现空间上的上下，左右，前后的移动，因此，本次天车模型在三个方向分别运用了不同的轨道设计使其能够在不同情况下正常工作，在左右方向通过控制小车在轨道上滚动实现重物左右方向上的移动，在竖直方向上，通过电动葫芦用钢绳使重物下放或者上升，在大车运动方向上，设计了两套方案，方案一：通过定向脚轮在铺地轨道上传动整个机架前后运动，从而实现天车模型的前后方向的运动。方案二：在地面不铺设轨道，直接放在地面上。1。2天车设计的总体方案本章主要对箱形天车进行介绍，确定了方案并对方案进行简单分析。箱形双梁天车有很多优点，它的加工零件比较少，在使用过程中工艺性良好，能够得到广泛使用等特点，使其在制造生产中被广泛使用。我国在5~10吨的小起重量系列产品中主应用这种天车，但天车本身也存在一些缺点：自重比较大、容易下挠，在设计和制造时必须采取一些措施来防止。天车设计的主要参数如下：起重量10吨，跨度，升降高度为10m，升降速度为8mmin，小车运动速度为40mmin，天车重量16。8t，大车运动速度为，小车重量。根据以上数据确定设计总体方案如下：1。2。1主梁的设计：主梁的结构是由上下两块盖板还有两块相互垂直的腹板形成一个封闭箱式截面体，它的横截面腹板厚度是，主梁的跨度为，主梁的翼缘板厚度是，主梁跨度中部高度为，主梁和端梁之间通过搭接连在一起，连接处的高度取，大车运行机构的尺寸，端梁的长度决定了主梁上走台的宽度，横向或纵向加劲板和角钢来维持腹板的稳定性。1。2。2小车的设计：小车主要由起升机构，运动机构和车架构成。采用闭式传动齿轮的方案来控制小车运动，小车车轮带有角形轴承箱，车架可以将小车的车轮固定，在车架上安装固定电动机，设计中车轮轴和电机轴处于上下不同平面，在这里我们选用的减速器是立式三级圆柱齿轮减速器，它的输出轴和车轮轴之间采用半齿联轴器，并带有浮动轴，输入轴与电动机轴之间和前者联轴器的选取一致。通过查找资料和依据自己的经验，我们采用粗略的计算方法设计小车架，我们不选择之前的焊接横梁，而选用通过钢板冲压成型的型钢起升机构采用闭式传动方案，选用两个半齿联轴器和一中间浮动轴的连接方式将电机轴和高速轴连接起来，减速器的低速轴和卷筒之间采用圆柱齿轮传动。1。2。3端梁的设计：端梁的设计对天车起着至关重要的作用，它起着承载平移运输主要作用，主要由车轮组合端梁架组成，端梁部分主要由上下盖板和腹板结合而成；端梁通过两段高强螺栓连接构成。通过主梁的跨度，大小车的轮距来确定端梁的尺寸；采用分别传动的方式来控制大车运行。在对天车进行装配时，先将一端端梁与一根主梁连接，之后再将端梁的两端连接起来。2大车运行机构的设计2。1设计的基本要求和原则:设计大车的运行机构，也要考虑到桥架的设计，主要的设计步骤有：1。确定大车运行机构和桥架的构造2。分析桥架的结构尺寸3。安排大车运行机构的具体位置和尺寸4。综合考虑二者的关系并完成部分的设计对大车运行机构的基本要求：结构紧凑，重量尽量要轻一些2。和桥架配合要合适，这样桥架设计容易，机构好布置3。尽可能把主梁的扭转载荷减少，不能影响桥架的刚度4。机构布置合理，维修检修方便2。1。1机构的传动方案:大车的传动方案常用的有两种，一是集中传动，二是分别传动，本次设计在常用跨度下我们选择分别传动的传动方案。2。1。2大车运行机构的具体布置：轴承位置的安排联轴器的选择轴长度的确定在布置大车运行机构的零部件时注意以几点：因为大车运行机构要安装在天车桥架上，桥架运行速度比较高，受扭转载荷的影响，机构零件在桥架上的安装可能会有误差，所以我们为了保持机构的运动性能，避免安装的不准确，在靠近电机轴，减速器轴，车轮轴，我们选用浮动轴。2。我们应该尽量让机构零件离主梁近一些，离走台栏杆远一些。为了端梁能够支撑零部件的重量，尽量靠近端梁。通过这样的方法来减少主梁的扭转载荷。3。参考现有资料，在浮动轴有足够长时，减小运行安装机构的平台，同时为了桥架制造和设计的便利性，需要占用桥架一到两个节间的长度。4。在靠近电机的位置安装制动器，以便运行机构在制动时浮动轴可以产生吸收冲击动能的作用。2。2大车运行机构的计算天车设计的主要参数：起重量10吨，跨度，升降高度为10m，升降速度为，机构运行持续率为，小车运动速度为40mmin，大车运动速度为，小车重量4t，天车的重量吨，工作类型为中级，采用箱形结构的桥架。计算过程如下：2。2。1确定机构的传动方案天车采用分别传动的方案如图2。1图2。1大车运行机构1—电动机2—制动器3—高速浮动轴4—联轴器5—减速器6—联轴器7低速浮动轴8—联轴器9—车轮2。2。2选择车轮与轨道，并验算其强度计算大车的最大轮压和最小轮压：满载时的最大轮压：Pmax===空载时最大轮压：P‘max===50。2KN空载时最小轮压：P‘min===33。8KN公式中e为主钩中心线离端梁的中心线的最小距离e=1。5m载荷率：QG=100168=0。595查阅资料选择车轮：大车运行速度为，中级工作类型，时，轨道为P的许用轮压为150KN，大车的车轮直径，所以车轮可用。1）。计算疲劳强度疲劳强度计算时的等效载荷：=60000N式中Φ2为等效系数，查得φ2=0。6车轮的计算轮压：=KCI·r·Pd式中：Pd—车轮的等效轮压Pd==r为载荷变化系数查得当时，Kc1为冲击系数，查得第一种载荷当运行速度为时，根据点接触情况计算疲劳接触应力：j=4000=4000r为轨顶弧形半径，查得，车轮的材料为，当时，[jd]，疲劳强度的计算满足要求。2）。强度校核最大轮压的计算：=KcII·==式中KcII为冲击系数，查得第II类载荷KcII=1。1在点接触的情况下对接触应力进行强度校核：jmax==车轮采用ZG55II，查得时，[j]=，jmax[j]所以满足强度要求。2。2。3运行阻力计算摩擦总阻力距，查得Dc=500mm，车轮的轴承型号为：22220K，轴承内径和外径的平均值为：查得滚动摩擦系数，轴承摩擦系数μ=0。02，附加阻力系数β=1。5代入上式中：当满载时的运行阻力矩：Mm（Q=Q）=Mm(Q=Q)=()(+)=（）×（×）=N·m运行摩擦阻力：Pm（Q=Q）==空载时：Mm（Q=0）=β×G×（K+μd2）=Pm（Q=0）=Mm（Q=0）（Dc2）2。2。4电动机的选择电动机静功率：Nj=Pj·Vdc（60·m·）式中Pj=Pm（Q=Q）为满载运行时的静阻力(Pm（Q=0）=2016N)驱动电机的台数m=2，初选电动机功率：N=KdNj=式中Kd电动机功率增大系数，查得Kd=1。3选用电动机；，，（GD2）=0。567kgm2，电动机的重量2。2。5电动机的发热功率条件的验算等效功率：Nx=K25·r·Nj==式中K25为工作类型系数，查得当JC%=25时，K25=0。75r—按照天车工作场所得tqtg=0。25，估得r=1。3由此可知：故初选电动机条件通过。因此选择电动机：YR160M82。2。6选择减速器车轮的转数：机构传动比：i。=选用两台减速器i=12。5；，当输入转速为，可见中级。2。2。7运行速度和实际所需功率的验算实际运行的速度：V‘dc=·i。i。‘=误差：ε=（V‘dc）=（=1。6%15%合适实际所需的电动机功率：N‘j=·V‘dc=因为N‘jNe所以所选的电动机和减速器合适2。2。8起动时间的验算起动时间：Tp=式中驱动电动机台数m=2==82。9N·m满载时运行静阻力矩：（Q=Q）===67。7N·m空载运行时静阻力矩：（Q=0）===42。4N·m初步估算高速轴上联轴器的飞轮矩：(GD2)ZL+(GD2)L=0。78N·m机构总飞轮矩:(GD2)1=(GD2)ZL+(GD2)L+(GD2)d=N·m满载起动时间:t===空载启动时间:t===起动时间在允许范围内。2。2。9起动工况下校核减速器功率起动工况下减速器传递的功率:N=式中Pd=+Pg=+=3216+=运行机构中同一级传动减速器的个数m=2因此N==所以减速器的[N]中级=因此所选减速器功率合适。2。2。10启动不打滑条件的验算由于天车室内使用故坡度和风阻力不考虑在内。按三种情况计算。1。两台电动机空载时同时驱动：n=式中p1==主动轮轮压p2=p1=84KN从动轮轮压f=0。2粘着系数—防止打滑的安全系数。1。05~1。2n==n故两台电动机空载启动不会打滑2。事故状态当只有一个驱动装置工作且小车位于工作中的驱动装置这一边时则n=p1==主动轮轮压p2=2+=从动轮轮压一台电动机工作时空载启动时间=n==n故不打滑。3。事故状态当只有一个驱动装置工作而无载小车远离工作着的驱动装置这一边时则n=，式中P1==33。8KN主动轮轮压P2=2=从动轮轮压=13。47S与第二种工况相同n==故不会打滑结论:根据上述不打滑验算结果可知三种工况均不会打滑2。2。11制动器的选择取制动时间按空载计算动力矩令Q=0得:=式中==19。2N·mPp==G==制动器台数M=2。两套驱动装置工作==41。2N·m选两台制动器，型号为，查得其制动力矩为200N·m，制动器容易打滑，所以在使用过程中将制动力矩调到3。5N·m以下。2。2。12联轴器的选择根据传动方案各个机构的低速和高速轴均采用浮动轴。1。机构高速轴上的计算扭矩：==N·m式中MI为连轴器的等效力矩。MI==N·m为等效系数取=2查得Mel=9。75=N·m查得:电动机Y160M18轴端为圆柱形查得ZLZ16012。5iv的减速器高速轴端为故在靠近电机端选ZLL2联轴器（浮动轴端·m(GD2)ZL=0。063Kg·m重量）；在靠近减速器端，选用两个联轴器ZLD，在靠近减速器端浮动轴端直径为d=32mm[MI]=630N·m(GD2)L=0。015Kg·m重量G=8。6Kg。高速轴上转动零件的飞轮矩之和为：(GD2)ZL+(GD2)L=0。063+0。015=·m与估算的基本相符，不需要再算。2。低速轴的计算扭矩：=N·m2。2。13验算浮动轴1）。计算疲劳强度低速浮动轴的等效力矩：MI=Ψ1?Mel?i=N?mΨ1为等效系数，查得Ψ1=1。4由已取得浮动轴端直径D=60mm，其扭转应力为：Ncm2由于浮动轴载荷为循环变化，所以许用扭转应力为：=Ncm2材料选用45号钢，取s=30000Ncm2，b=60000Ncm2，则1=0。22b=Ncm2；s=0。6s=Ncm2零件几何形状的表面状况应力集中系数为安全系数，查得n[1k]所以疲劳强度符合要求。2）。计算静强度强度扭矩的计算：=Ψ2?Mel?i=N?mΨ2为动力系数，查得Ψ2=2。5扭转应力：==3800Ncm2许用扭转剪应力：Ncm2[]II因此强度验算合格。高速轴所受扭矩强度足够，故高速轴验算省去。2。2。14选择缓冲器1。碰撞时天车的动能W动=G—带载天车的重量G=168000+100000×0。1=NV0—碰撞时的瞬时速度，V0=g—重力加速度取10ms2W动==Nm2。缓冲行程内运行阻力和制动力消耗的功W阻=（P摩+P制）S式中P摩为运行阻力，其最小值为=Gf0min=Nf0min—最小摩擦阻力系数取f0min=0。008P制—按最大制动减速度计算P制==N=0。55ms2缓冲行程取S=140mm因此W阻=Nm3。缓冲器的缓冲容量一个缓冲器要吸收的能量为：=Nmn为缓冲器的个数取n=1选择弹簧缓冲器弹簧3端梁的设计3。1端梁的尺寸3。1。1端梁截面尺寸的确定端梁截面尺寸：头部下盖板2=12mm上盖板1=10mm中部下盖板1=10mm车轮组尺寸的确定，首先要将支撑车轮的截面配置好，这样我们知道了两盖板的宽度，端梁的高度之后，就可以确定端梁中间部分的截面尺寸。轨道边与端梁中部下盖板的距离为，两下盖板内边与车轮两侧面距离为10mm，上盖板的底面与车轮的轮缘距之间距离为25mm，所以车轮与端梁之间不容易发生碰撞。。如图3。1所示图3。1端梁截面尺寸图3。1。2端梁总体尺寸大车轮距的确定：K=（～）L=（～）×取㎜端梁的高度H0=（0。4～0。6）H主取H0=500㎜端梁的总长度3。2端梁的计算1。确定计算载荷设主梁对端梁的作用力相等，则端梁的最大支反力：RA=式中K为大车轮距，为小车轮距，=200cma2为传动端车轮轴线到主梁中心线的距离，取=所以RA==2。端梁的水平最大弯矩1）。端梁产生的最大水平弯矩：=Sa1式中：S为车轮侧向载荷，S=P；为侧压系数，查得，=0。08；P为车轮轮压，即端梁的支反力P=RA因此：=RAa1=·cm3。端梁的垂直最大弯矩端梁在主梁支反力作用下产生的最大弯矩为：=RAa1=a1为导电端车轮轴线到主梁中心线的距离，4。端梁的强度验算端梁中间截面对垂直重心线YY的截面模数：==1154。4端梁中间截面对水平重心线XX的截面模数：==端梁中间截面对水平重心线XX的惯性矩：=2380。8=端梁中间截面对水平重心线XX的半面积矩：==端梁中间截面的最大弯曲应力：==Ncm2端梁中间截面的剪应力：==Ncm2端梁支承截面对截面模数，面积矩和水平重心线XX的惯性矩的计算如下：先求水平重心线的位置线的距离：C1==cm水平重心线距腹板中线的距离：C2==cm水平重心线到下盖板中线的距离：C3==8。06cm端梁支承截面对水平重心线XX的惯性矩：=××13+×1×5。742+××12。73×××1。112+×1。23+×1。2×8。062=cm4端梁支承截面对水平重心线XX的最小截面模数：=×=3297×=cm3端梁支承截面水平重心线XX下部半面积矩：=×+×0。6×2=cm3端梁支承截面附近的弯矩：=117699×14=Ncm2端梁支承截面的弯曲应力：=cm2端梁支承截面的剪应力：=Ncm2端梁支承截面的合成应力：=Ncm2端梁材料的许用应力：[d]II=(0。80～0。85)[]II=Ncm2[d]II=(0。80～0。85)[]II==Ncm2验算结果，所有计算应力均小于材料的许用应力，因此端梁的强度合格。3。3计算主要焊缝3。3。1端梁端部上翼缘焊缝端梁支承截面上盖板对水平重心线XX的截面积矩：=cm3端梁上盖板。。。
• 版权声明：知知范文网 本站所有内容的版权归相应内容作者或权利人所有，本站不对涉及的版权问题负法律责任。
• 内容来源：本站所有内容均有网络公开等合法途径整理而来，该资料仅作为交流学习使用，并无任何商业目的，任何访问，浏览本站，购买或者未购买的人，就代表已阅读，理解本条声明
• 免责声明：内容所标价格，是对本站搜集、整理资料以及本站运营必须费用支付的适当补偿，资料索取者尊重版权方的知识产权，谢谢！