高层建筑外墙清洗机（升降机部分）的设计说明书

需要购买图纸咨询Q1459919609或Q1969043202高层建筑外墙清洗机（升降机部分）的设计 Design of Exterior Wall Cleaning Machine (Lift Part) of High - rise Building摘 要社会在不断发展,人类在断进步,以及生活水平的不断提高,城市建设也更加规范,整洁。现如今城市高楼林立,高层建筑为了达到美观,所用的外墙的装饰材料种类也越发繁多,如玻璃,瓷砖,或特殊涂料等等。但是,天气时常变化,风霜雪雨,日光辐射以及雾霾污染,沙尘天气都会使建筑物外墙遭受到不同程度的污染损害,变得破旧,甚至破损,不再如当初那么干净整洁美观,建筑物外墙是城市形象的一部分,他就好比人身上的衣服,要保持干净、整洁,如果受污染以及损坏,我们就需要对他进行清洗,整理，以及日常维护保养等。作为一种投资小,成本低,工作安全可靠的高层建筑外墙清洗机,其工作效率工高,对环境污染小,节省成本,节约资源。该机器分为两部分,一部分为动力部分,安置在所清洗的高层建筑屋顶,另一部分为进行高层建筑外墙清洗的清洗机部分。在对建筑外墙进行清洗工作前,先将升降机部分安置在所清洗墙面的相对屋顶位置,对升降部分进行固定；然后通过支撑杆臂对清洗机部分进行位置调整,动力部分的双速电机进行高速传输动力,使清洗部分快速提升,达到要清洗的相对位置,双速电机开始进行反向动力的输出,机架顺着支撑杆臂通过滑轮,经由钢丝绳牵引,以工作速度开始向下移动,清洗机供水系统同时开始工作,顺清洗机机架顶部的喷水嘴喷出。清洗机部分在整体结构上采用框架进行组装，有三套清洗刷具组成，在框架上分别有三根导轨，每根齿条导轨上都有一套刷具，并且每套刷具可独立进行清洗工作的移动，在电动机的动力输出下，通过减速装置，将动力通过链轮传动给刷具，使之进行对墙面的清洗，以及使得整套刷具在到导轨进行移动。在三套刷具的共同工作下，可以有效防止漏刷，清洗不干净，不全面等工作失误，使墙壁达到干净整洁。关键词：高层建筑外墙清洗机、清洗机升降机、清洗机AbstractSociety in the continuous development of human progress in progress, and the continuous improvement of living standards, urban construction is more standardized and clean. Now the city tall buildings, high-rise buildings in order to achieve aesthetics, the use of the external walls of the decorative materials are also more and more numerous, such as glass, tiles, or special coatings and so on. However, the weather often changes, wind and frost snow, solar radiation and haze pollution, dust weather will make the building walls suffered different degrees of pollution damage, become worn, or even broken, no longer as clean and beautiful as the original, The facade of the building is part of the image of the city, and he is like a persons clothes, to keep clean, clean, if contaminated and damaged, we need to carry out his cleaning, finishing, and routine maintenance.As a small investment, low cost, safe and reliable work of high-rise building exterior cleaning machine, its work efficiency is high, the environmental pollution is small, cost savings, saving resources. The machine is divided into two parts, part of the power part, placed in the cleaning of the high-rise building roof, and the other part of the high-rise building exterior cleaning machine parts. Before the cleaning of the building exterior, the lift part is placed in the relative roof position of the cleaned wall, and the lifting part is fixed. Then, the position of the cleaning machine is adjusted by the support rod arm, and the two-speed motor High-speed transmission power, so that the rapid increase in the cleaning part to reach the relative position to be cleaned, two-speed motor began to reverse the power output, the rack along the support arm through the pulley, through the wire rope to start at the working speed began to move down , The washing machine water supply system at the same time began to work, along the top of the washing machine rack spray nozzle. The cleaning machine is part of the overall structure of the frame using the assembly, there are three sets of cleaning brush, in the frame, respectively, there are three rails, each rack rails have a set of brush, and each set of brush can be cleaned independently Move the motor under the power output, through the reduction device, the power transmission through the sprocket to the brush, so that the wall cleaning, and make the whole set of brush in the rail to move, in order to achieve the brush for repeated cleaning , The limit switch is mounted on both ends of the guide rail so that it can be moved in the reverse direction each time the brush movement touches the limit switch. And in the three sets of brush under the common work, can effectively prevent the leakage brush, cleaning is not clean, not comprehensive and other work errors, so that the walls to clean and tidy.Key wordsHigh-rise building exterior cleaning machine, washing machine lift, washing machine目 录1 前言11.1 清洗建筑表面的意义11.2 高层建筑外墙清洗方法介绍11.3 高层外墙清洗机简介42 整机的工作原理和主要参数52.1 工作原理52.2 清洗设备的主要参数63 高层建筑外墙清洗机升降机部分的设计73.1 双速电机的选用73.2 减速器的设计与选用83.3 钢丝绳的设计与选用83.4 卷筒的设计与计算93.5 滑轮的设计与选用113.6 吊钩的设计与选用133.7 联轴器的选用143.8 制动器的选用153.9 杆臂的设计及其强度校核153.10 定位支撑杆的设计173.11 脚轮的选用183.12 缓冲器的设计与选用184 高层建筑外墙清洗机清洗机部分的设计194.1 工作原理194.2 独立刷具的电动机的选用204.3 链传动的设计204.4 齿轮齿条传动设计214.5 按齿根的弯曲疲劳进行设计234.6 齿轮轴及其装备的轴承设计校核计算254.7 控制电路的设计29总 结31致 谢32参考文献331 前言1.1 清洗建筑表面的意义 社会在不断发展,人类在断进步,以及生活水平的不断提高,城市建设也更加规范,整洁。现如今城市高楼林立,高层建筑为了达到美观,所用的外墙的装饰材料种类也越发繁多,如玻璃,瓷砖,或特殊涂料等等。但是,天气时常变化,风霜雪雨,日光辐射以及雾霾污染,沙尘天气都会使建筑物外墙遭受到不同程度的污染损害,变得破旧,甚至破损,不再如当初那么干净整洁美观,建筑物外墙是城市形象的一部分,他就好比人身上的衣服,要保持干净、整洁,如果受污染以及损坏,我们就需要对他进行清洗,整理。 现如今世界各地的发达地区,著名的旅游城市对保持建筑物外墙表面的清洗工作高度重视,因为,它代表了一个城市的形象,干净整洁的环境,会给人留下美好而又深刻的印象,这也会促进经济的发展,社会的进步,所以这些国家和地区以法律的形式明确规定,对于建筑物外墙必须进行定期的整理,清洁以及维护。近年来,经济的快速发展,工业生产实力稳步提升,社会主义核心价值观的倡导,以及一带一路的伟大建设,我国对环境保护维护是发生了很大的变化现,如今国内一线城市,旅游景点,对建筑物表面的小清洗维护,页制定了相关法规,全国范围进行卫生城市的评选活动,城市规划,建筑物表面清洁市委重要的考核标准。 随着国家的正确领导,公民的环保意识不断加强,在环境问题上,尤其是建筑表面清洁等问题,是社会各方面所高度重视的,因此这对于发展建筑物表面的清洗设备的行业提供了有力契机,和巨大前景,开辟人类在高层建筑外墙清洗方面的新领域,使得机械设备的发展跟进一步,这给国家、社会带来了良好的经济市场和人民产值。 对于建筑物外墙表面的清洗,目前我国还一直沿用传统的,老旧的人工操作方法,比如在屋顶固定简单的悬吊设备,通过绳索,吊起工作台,工作人员就见得的进行固定,并携带基础清洗设备,手动操作升降绳索,缓慢的完成对建筑物外表面的清洗工作,这样工作的危险性非常高,人为失误多,甚至会付出生命代价。如今大中型城市以相继出台对于建筑物外表面清洗的相关政策,通过机械或其他手段来取代人工操作,打破传统格局,这无疑为机械清洗设备行业的发展提供了良好的契机,也将成为必然的发展趋势。1.2 高层建筑外墙清洗方法介绍 保持城市环境卫生,完善公共设施建设,为使公民能有一个更舒适的生活环境,生活空间,城市卫生相当重要。但对于高层建筑外墙表面的清洁工作,要打破传统的工作方式,势必开发出新型的清洗机械,以此取代人工对建筑物表面清洗的传统模式,自动机械以适应新行业的需求,变得以快速发展。 对于高层建筑物的外墙清洗,需要进行系统的规划以及提出合理的解决方案,在对高层建筑的外墙清洗工作实际考察整理分析后,了解到它是一个工作环境比较复杂、特定的整体工程,需要全面分析污染的程度以及污垢的组成:1.2.1 建筑物表面污垢组成,建筑物表面的理化性质 建筑物外墙的污垢分为三种:灰尘、污渍;污垢。我们通常所说的就是这三种污垢的混合。1.2.2 污渍 我们通常认为的污渍由油污,水污等,但实际上它分为好多种类别,包括雾霾,酸雨,水和一些其他杂质的混合物和涂料染料的组成。这些污垢通常都会很顽固的附着在建筑物外墙表面,如果不及时或者定期进行对污垢的处理,久而久之,随着自然环境的理化性质的变化,很容易形成顽固污渍,甚至是永久性残留,毁坏建筑物形象。1.2.3 污垢 污垢分油基污垢和水基污垢,随着社会的不断进步,工业生产水的水平的不断发展，对于污垢的分析,通常有油基、水基之分。随着社会不断进步,人们生活水平不断的提高,工业的飞速发展,对于城市污染的种类也越来越多,其成分也越来越复杂。人为污垢要远远高于自然界的灰尘和污渍对建筑物表面的污染。那些建筑物上很明显的污垢痕迹就是久经自然侵害而没有得到及时处理的表面脏物,因为随着时间的推移,很多污垢会发生值得变化,所被附着的墙壁也会受到牵连而被破坏。还有一些就是金属类建书物,因为金属会和自然界发生反应而变色或者被侵蚀。这是因为金属在暴露的自然环境中,会空气中的水以及一些其他化学成分发生化学反应,如铁的锈蚀,铜的氧化以及铝制品的氧化变暗等。对于建筑物所存在位置、自然环境的不同差异,所形成的污垢成分以及对于建筑物表面的污染程度也会有所不同。对于各种建筑物表面所采用的装饰材料不同,因而其理化性质也不同,如:釉面砖、水涮石、铝合金门窗、丙酮可溶解化工涂料。所以在对建筑物外墙表面清洗前要分析其装饰材料的理化性质以及污染程度。1.2.4 清洗方法 现如今,对于高层外墙表面的清洗级大概有以下几种方法,包括传统的人工悬吊清洗,利用物理方法清洗,利用化学方法清洗等。 人工清洗: 如今的商厦,地表建筑物,标志性建筑物,高层建筑,为了达到美观,时尚的效果,经常使用各种各样的装潢是材料,比如瓷砖,玻璃,有机涂料等等。但天气时常变化,雷雨,沙尘,雾霾等等。在这些恶劣的天气环境下,建筑物表面往往会形成,水渍,泥渍等污染物,破坏建筑物外表形象,相关部门规定,必须按时进行建筑物表面污垢的处理,清洗和维护,以达到建筑物整洁,美观。对于高层建筑表面的清洗,这是一个系统的工作,需要进行细致全面的考察,然后整理出一套完整,安全高效的工作流程,这需要大量的工作,人员及物资准备。 首先在工作之前,需要相关人员进行工作地点的实地考察,确定固定点,以及适应的具体实施方案,因为这需要工作人员进行垂钓工作,固定点不安全,直接威胁到工作人员的生命安全。其次是擦看建筑物外表面的时候由突出物、障碍物,比如广告牌,照明灯,空调机等等。 运输工具的固定安装,对于提升工具,主要利用建议运输篮或者吊板进行人工的垂钓,如果对于高层建筑由用于维护建筑表面的升降机,可直接利用其进行清洗工作,但需要经过相关培训,并按说明及操作规程进行相关作业。 清洗设备的准备,在进清洗工作前,需要准备清洗的必要工具,包括:水,刷子,水桶,清洗剂,毛巾,刮刀等。还需准备一些备用工具,如遇意外,工具损坏或丢失,可使用备用工具,不必返程重新携带。 工作人员需要将所需工具准备妥当,然后登上垂吊设备,用安全索将自己与提升设备固定牢靠,以免发生事故,危汲人身安全。在工作人员工作时,难免会出现失误,失手掉落清洗工具,伤及他人,所以,在相应的工作地点下,安放警示牌,告示牌等醒目信息,提醒他人,此处危险,注意安全,并由地面工作人员进行相关配合管理,以防事故发生。 工作人员需从上向下进行细致,全面的清洗工作,以防返工。带一次工作流程下来后,整理全部清洗工具,以及对备用品的更换检查,填充等辅助工作,整理完毕后,需对提升装置进行未知的调整,一方便第二次工作的进展,有序高效完成清洗工作。 在对建筑物表面清洗时,需先对具体的污垢进行具体分析,如何才能有效简单的清洗干净,对小面积的顽固污垢清洗干净后,在对所清洗的正片区域进行正常清洗,当一片工作区域完成后,下降,调整好升降设备高度,进行下一区域的清洗直至整个单次工作流程结束。 当全部工作结束后,整理工具,收回设备,及地表标识物,与屋顶及地面工作人员实时联系,确认后续整理回收工作。 由上可知此清洗方法进行作业时相当危险,劳动强度相对较大,需要大量劳动人员以及效率相对较低,成本较高。 物理清洗法: 主要是通过外力以使污垢松动、脱离建筑物外墙,具体方法是使用超声波、或者高压水枪进行清使污垢疏软、剥离、融化,最后再用水进行最后清洗。这种洗方法会对环境产生二你次,使用成本较高,浪费资源。 化学清洗法: 化学清洗,是利用化学试剂的溶解性质,对附着的污染物进行溶解、分离、以及降解等化学反应,进行建筑物外墙表面的清洗。此清洗方法会对自然环境污产生巨大污染,对人类的身体健康也会造成严重损伤。 了解了上面三种清洗方法后,我们总结了它的缺点和不足,为此,根据实际工作环境,工作情况,及总结经验,和传统方法的缺点,我们设计了自动机械清洗设备,该设备代替了传统的清洗方法,大大提升了工作效率,安全系数,以及浪费资源,对环境产生污染的物理、化学清洗方法。传统人工作业需对作业人员进行体检、培训。在作业过程中,因为上高空作业,人难免会有心理上的障碍,很容易出现工作失误,作业工具不慎实收掉落,甚至工作人员坠落,造成不可挽回的悲剧发生。所以,新型工作方式以及工作设备的发展势不可挡。 对于每个国家来说,城市建筑物的外表尤为重要,因为这代表着一个国家的形象甚至可以影响到国家在世界的地位,发达国家早已摒弃传统的人工造操作,利用现代设备来代替,这样既可以节省资源,又可以减少经费开支。这样做有很多好处,最为重要的就是不会出现坠楼事故的人身安全问题,改善单一重复的工作条件,解放劳动力,提高工作效率。对于正在发展的社会的进步,机械设备的发展尤为重要。1.3 高层外墙清洗机简介 在对课题调研后,分析实际清洗工作环境后,提出多种解决方案,我们整合收集资料,运用所学知识,进行分析模拟,设计改进,再设计,最后设计出机械自动清洗机,这种设备改进了传统的人工工作方式,主要由升降设备,清洗设备两部分组成,我们主要设计的是升降机部分,升降部分安置在高层建筑的顶部,通过悬吊装置对另一清洗部分进行带动,清洗部分则紧贴高层建筑外墙表面进行清洗工作。工作前,先将升降机部分安置在所清洗墙面的相对屋顶位置,对升降部分进行固定;然后通过支撑杆臂对清洗机部分进行位置调整,动力部分的双速电机进行高速传输动力,使清洗部分快速提升,达到要清洗的相对位置,动力反向输出,机架开始缓慢向下移动,清洗机部分由三个独立的清洗机组成,开始工作时,每一个清洗单元由独立的电机进行控制,在导轨上自动王往复移动,清洗外墙上的污渍,使墙壁干净整洁。 所设计研究的设备,改变了多年以来利用人工吊拉清洗高危作业的传统方法,实现了机电一体化。本设备通过简化结构,为使操作更为方便,简单,设备安全可靠,有效降低危险发生,工作效率大幅提高,以及降低生产成本,节约资源。所设计的清洗机预计达到设计要求,在清洗方面可用一小时清洗700平方米的玻璃墙面。2 整机的工作原理和主要参数2.1 工作原理 本设计为机械类设计,根据参考文献，所设计的设备主要包括整体框架,安装在整体框架上的淋水装置,的清洗部分,该部分还包括独立刷具,一共有三个,每一个刷具都是独立运动的,被安置在横向移动导轨上,每一个独立移动的刷具都有自卑动力系统,配备电动机,通过链传动进行动力供应。工作时,独立刷具在横置在整体框架上的齿条导轨移动,进行清洗,而且在导轨上安置限位开关,这样,在每次移动到相应位置时,就可以反向运动,达到多次清洗的目的,以免清晰不全面,不干净等问题。 本自动清洗设备的动力部分就是安置在高层建筑上的升降部分,该部分为这个清洗机构提供动力,根据具体设计要求,我们设计的升降部分包括双速电机,CW型减速器,制动器,卷筒,支撑杆臂等基本构件,为了适应更多种情况的工作环境,本设计采用了可调节的支撑杆臂,这样能满足更多的清洗情况。工作准备阶段,因为整个设备分为两大部分,将动力设备部分安置在需要清晰的建筑物外墙表面的对应楼层顶部,调整好动力设备的相对位置,用缓冲支撑装置进行支撑固定,设备电源,水源接通检查,是否安全。待以上设备,程序检查完毕,进行清洗设备的工作准备在准备时,时刻与屋顶工作人员联系,调整支撑杆臂的相对位置,是清洗机部分能够充分接触墙壁,达到最佳的清洗效果。待一切准备就绪后,系统升降机,使升降机处于行程状态,将清洗机部分快速从地面提升到屋顶的位置,开启制动设备,然后调整工作状态,调整完毕后,反向启动升降机动力,使升降机处于工作行程的状态,缓慢带动清洗机部分向下进行清洗工作。在一次清洗流程完成后,横向调整升降机位置,检查清洗备品,已完成二次工作流程,直至完成跟个清洗工作。本设计的主要设备组成见图2.1高层建筑外墙清洗机升降机部分、2.2高层建筑外墙清洗机清洗机部分。 图2.1高层建筑外墙清洗机升降机部分 图2.2高层建筑外墙清洗机升降机部分2.2 清洗设备的主要参数 双速电机额定功率: 2.4KW、 1.5KW; 双速电机额定转速: 1500r/min、 750/min; 减速器传动比: 8 卷筒转速约: 185 r/min、 94 r/min、 钢丝绳上升速度约: 0.6m/s;钢丝绳下降速度约: 0.3m/s。3 高层建筑外墙清洗机升降机部分的设计3.1 双速电机的选用 双速电机具有正向和反向两种不同转速的种类的电机,在对设备进行初步设计前,我们根据具体的工作情况,估算了一下,升降机动力部分需要承受的主要为清洗剂部分,该部分包括整体框架,三个独立电机三套刷具以及一些传动装置,估计工作载荷为150kg,我们为安全起见,确定最大工作载荷为200kg。清洗机分为行程速度和工作速度两种情况,我们计算得出其所受的最大静强度拉力为F=(动载荷系数),根据文献1取得=1.10,Fe为额定拉力。 根据文献117-72页得知， 滑轮效率 =0.985 卷筒效率 =0.925 减速器效率 =0.89 联轴器效率 =0.98 轴承效率 =0.99 机构总效率 = 则上升所需的静功率; 下升所需的静功率 根据工作环境,工作需要的实际情况,参考文献选择的电机型号为。其同步转速分别为;重量约为。3.2 减速器的设计与选用 在设计提升机构时,因为设计一般情况下电动机的输出动力是不能直接传递给工作工作设备的,这样不利于动力传递及控制,所以需要在动力设备和工作设备之间暗安装一个适合的减速器来匹配设备动力的传递,根据设备需要,因为我们需要两根钢丝绳悬挂清洗机部分,所以对于动力方向的传递有着特殊的需要,动力纵向出入,两侧对称横向输出,所以根据实际要求,我们参考文献资料页减速器的内容,对CW型减速器进行分析,该减速器符合设计要求,并且可传递两交错轴之间的动力输出,通过计算,选型,我们初步选择减速比i=8的减速器,该减速器型号为 。 该减速器有两种输出速度,当输出转速时 其输入的额定功率为,额定转矩为456KW,单输出转速为时,其输入的额定功率为,额定转矩为455KW,该减速器的传动效率大约为80%,重量为60kg。 CW型减速器的传动比为8，基本尺寸参,基本安装方法,安装事项,参照文献10-150页。3.3 钢丝绳的设计与选用 由于工作情况的需要,为了安全稳定的提升清洗机部分,加装两根钢丝绳对清洗机部分进行固定,这样即可以平稳的悬吊清洗机部分,也可减轻钢丝绳的单根负担,这样以来,每根钢丝绳所承受的最大拉力就变味原来的一半,根据文件设计要求经验总结,在这种情况下,每根钢丝绳需要承受66%的最大工作载荷。 根据文献钢丝绳的最小直径 、(钢丝绳的最小直径，选择的钢丝绳系数，钢丝绳最大的工作静拉力，钢丝绳最小的安全系数，钢丝绳的最小破断拉力的系数，钢丝的公称抗拉强度)。 由文献页得:提升机构的工作级别为A8,安全系数,根据文献1表换算出,钢丝的公称抗拉强度 。 取d=6mm。并且选用型号为的钢丝绳。钢丝绳的公称直径为6mm,公称抗拉强度为1770MPa,最小破断力为34.4KN的光面,右向捻,类钢丝。 钢丝绳的安全系数,根据文献中最小安全系数法（ 钢丝绳整绳的最小破断拉力):根据文献表17.1-29单股绳类力学性能查得相关数据,进行验证计算 ,验算所选的钢丝绳合格。3.4 卷筒的设计与计算 卷筒的基本结构如图3.1所示 图3.1:卷筒容绳尺寸参数3.4.1 卷筒节径 根据参考文献14-16页可知，卷筒的节径为了满足,工作级别为A8,那么 ，取。则3.4.2 卷筒容绳宽度B 根据经验总结一般情况下应满足 取。3.4.3 卷筒的边缘直径D ，取（其中为卷筒边缘直径，为钢丝绳绳心直径） 。3.4.4 卷绕层数S =6， 则取S=4层时，即钢丝绳缠绕四层时比较合适3.4.5 卷筒的容绳量L 第一层钢丝绳绳心直径;第i层钢丝绳长度 = 卷筒绕绳量L=L+L+ +L = =80m 解得 取所传绕的钢丝绳圈层数S为4层,计算得出钢丝绳总长L为103m.3.4.6 卷筒厚度 校核压应力： 钢丝绳绕出卷筒壁压应力 其中：钢丝绳绕出处的压应力 卷筒壁厚 钢丝绳轴向卷绕节距， 则=. 钢丝绳出处卷筒壁局部弯曲应力为 . 许用应力 = 其中为抗拉强度，按工作级别取作1.40，K为安全系数，取作2.8。 强度条件为：+ 为材料的许用应力 ，从而满足要求。3.4.7 卷筒侧板厚度 暂时取为9mm。3.4.8 卷筒速度卷筒每转一圈,钢丝绳则会走下来一个固定的长度,因为一共有四层,所以取平均值,粗略计算,钢丝绳的长度为250mm,设卷筒的速度为n,那么其速度单位为r/min。0.6=解得。3.4.9 钢丝绳的进出滑轮允许偏的转角D绳槽测标的倾斜角 取20 =20滑轮工作直径 D1 D1=D+d=70+6=76mm D1=76mm K K=20.22mm K=20.22mm 滑轮槽深 H H=7.5mm H=7.5mm 允许偏角 tg= =1.2 =1.2 4满足要求3.5 滑轮的设计与选用根据参考文献17-72页滑轮内容,我们选用滑轮作为支撑杆臂前端,使钢丝绳通过它与清洗机部分相连接,起到对清洗机和钢丝绳之间的导向和支配作用。这样选择绳索滑轮,既可以减小摩擦,又可以改变动力的传递方向。通过设计参数的各种计算,我们选用实体制成的滚动体滑轮,材料为铸铁,初选A型滑轮，滑轮的型号尺寸见图3.2滑轮的基本尺寸。 图3.2 滑轮的基本尺寸 选用A型滑轮,对固定支撑滑轮的螺栓进行计算设计,参照文献5-34页按强度计算螺栓尺寸,经过对螺栓受力分析得知,螺栓受横向剪切力,按抗剪强度计算: 注： -螺栓所受的横向载荷；m-螺栓的受剪面个数；-螺栓的受剪面直径； -许用切应力； -材料的屈服强度。 螺栓选用材料为Q235-A,分析得出支撑滑轮的螺栓受力F为: ， ，暂定螺栓受剪面直径，计算得出 。验算：=48,直径为20的螺栓强度计算安全。参考文献表17.1-74、75、76、78,确定选用A型滑轮,滑轮、内轴套、隔环尺寸参见表17.1-74、75、76、78。 A型滑轮内轴承选用与校核:参照文献初选代号为6205的深沟球轴承,该轴承的各项参数:基本额定动载荷为8.85KN,静载荷为9.18KN。因为动力提升设备有两种工作状态,即两种转速,750/1500r/min,所安装的轴承因为在钢丝绳从卷筒上出来时会有一定的偏角而受到径向载荷和一部分轴向载荷,通过计算,钢丝绳从卷筒中出来后经过滚轮的距离所产生的偏角较小,不计算在内。通过整理数据,综合分析实际情况结合图表得到数值： 则轴承的寿命=3647h =7296h 所以轴承的寿命在和之间。3.6 吊钩的设计与选用根据清洗机要求,结合所选钢丝绳直径,以及工作条件,工作用途,我们设计选择了眼环吊钩,他通过钢丝绳与卷筒之间进行牵引固定,经由滚轮垂下高层建筑,与清洗部分的整体矿机相连,需要达到一定的强度要求以及尺寸大小。参考文献17-91吊钩的分类,确定清洗机吊钩的强度等级为T级,根据最大工作载荷200kg,我们可知,选用的这种眼环型吊钩的载重量为160kg左右,参考文献表17.1-95确定吊钩机构的工作级别为M7级,钩号为010,根据文献吊钩的尺寸型号及选择标准，我们确定吊钩的型号及查表17.1-96确定吊钩的尺寸，吊钩的基本尺寸和结构如图3.3,吊钩的基本尺寸及结构所示。图3.3 吊钩的基本尺寸及结构 钢丝绳与眼环吊钩之间通过钢丝绳专用锁扣进行固定,钢丝绳另一端通过螺栓将钢丝绳与卷筒紧固,确保安全不松动,一面事故或者意外发生,并进行定期检查,维护。通过设备数据整理并计算得出所选钢丝绳尺寸。根据文献17-51页钢丝绳内容,参考所得数据以及安全系数的分析,选用钢丝绳的公称直径为6mm的这一类普通钢丝绳,查表17.1-51钢丝绳夹确定绳夹的型号及尺寸。3.7 联轴器的选用 在选择标准联轴器时,根据清洗机的工作要求,承载能力,转速,缓冲吸震以及维修更换等方面做出考虑,因为主要要在联轴器的位置进行制动,所以,参考文献,我们选择刚性联轴器,并且这种联轴器自身携带制动轮,与制动器进行配合,方便简化设备,易于维修,控制。 根据设计要求及前面各零部件设计结果,电动机的额定输出转速为750转和1500转两种情况,电机输出转矩,考虑到制动器尺寸,以及联轴器性能,我们根据文献表15.1-63的内容,对联轴器进行筛选和检测以及强度校核等计算工作。最终选择型号为LTZ1的联轴器,这种联轴器的公称转矩为125NM,许用转速为3800r/min,重量为11.9kg。3.8 制动器的选用 参考文献15-209页内容,为了动力设备能进行工作过程中的调整以及暂停任务,我们需要对设备进行制动设计,这样,我们就需要一个制动设备,为了简化设备设计过程,节约设计成本,我们根据之前选择的联轴器作为三参考依据,来选择制动器。,以防止传动机构中断轴时危险事故的发生。按工作状态,清洗机的制动装置为常开式。根据其工作性质,我们选用YWZ电磁液压制动器,这种制动器的动作较为平稳,无噪声,且使用寿命较长,并能自动补偿瓦片磨损,不需要经常调整及维护,构造简单,散热好等特点。 通过计算选定制动器型号: 制动力矩MB 钢丝绳绕卷筒直径则制动力矩 。 根据文献表15.3-26内容,参考我们所设计的设备,选用型号为的制动器,这种制动器的制动轮直径为200毫米,用来进行制动的制动瓦退距为0.7毫米,其正常的机械制动力矩为200/Nm。重量为42.7Kg,这种制动器的主要尺寸和安装参数参照7表15.3-25。3.9 杆臂的设计及其强度校核根据通常设计要求及设计经验,我们设计一种截面为矩形的支撑杆臂,该支撑杆臂的矩形截面的高H=60mm,其截面的宽B=30mm,整根支撑杆臂的详细尺寸参照零件图。这里我么你只对单根支撑杆臂的轻度进行计算及校核。杆臂示意图如图3.4所示。 图3.4 杆臂示意图 根据我们所学的工程力学方面额知识,通过分析,参考文献,不计杆臂的弯曲,实际上杆臂的受力分析如图3.9-2杆臂的受力分析所示。 图3.9-2杆臂的受力分析 钢丝绳通过定滑轮,会产生力的作用,因为是两根钢丝绳,无偶以这两根钢丝绳会长生大小相等,方向相同的两个完全一样的力,这个力我们记为Q Q=2009.866%=1306N。通过静力学平衡方程最后可以求得、 =2380N =1587N 通过分析,计算我们得出支撑杆臂的受力分析图,在F方向上受弯曲应力,通过受力分析及对比,我们得出支撑杆臂在F方向上的受力弯曲图，如图3.5杆臂受力弯曲图所示。 图3.5 杆臂受力弯曲 如图可知最大弯矩在中间部分的铰接处产生，其值为 M=745797NMM 对于杆臂的抗弯截面系数W,我们通过计算,以及公式经验的总结,参考文献中的公式(5.6)可以得出: W= 弯曲的强度条件是=,杆臂的材料是铸钢，则许用弯曲应力根据文献查得其值为60 MPa= 因此我们所设计的支撑杆臂的强度满足工作要求,校核后也符合安全要求。3.10 定位支撑杆的设计 设计完支撑杆臂后,我们需要对他进行位置固定,医生支撑杆臂起到支撑的作用,因为,对于杆臂的支撑作用,经过分析后,他非常重要,因为,如果没有杆臂的支撑,我们将无法对清洗机构进行提升,固定,所以它的设计很重要,设计的安全系数也要相对较高。根据文献,我们查阅相关的设计手册,综合考虑分析得出带有矩形的螺纹支撑比较适合本设计，支撑杆臂的牙型如图3.6所示。图3.6矩形螺纹的牙型 根据设备整体设计要求,我们初步将螺纹小径d定为24mm,大径D根据公式定为1.25倍的小径,为30mm,螺距P根据公式,定为0.25倍的小径,为6mm,实际螺纹的牙型高h根据公式0.5倍螺距稍大一些,为3.2m。 所以整理以上数据,得出,矩形螺纹小径d为23.5m,螺纹牙底W宽为3.02mm,螺纹的牙顶宽f为2.98mm。 根据生个支撑杆臂的升降其中角度计算,我们初步确定螺纹支撑杆的总长L为650mm,支撑杆的螺纹长度l=500mm,整根螺纹支撑杆的不工作部分,即没有螺纹的部分,分为上下两部分,上部分包括没有螺纹部分100mm及头部长度k=18.5mm,总长L为618.5mm。 在设备清洗过程中,难免会出现晃动,震动等情况,所以对于生技部分的稳定性,也十分重要,所以,本设计为实际工作情况考虑,在工作底板上加装了弹性固定支撑杆,该支撑杆由支撑杆体和减震胶皮套组成,支撑杆体为整个座工作台起到支撑作用,防止因震动、晃动等情况发生,是设备移动,影响清洗过程,胶皮套则起到减震、防滑的作用。根据参考资料,我们选用厚度10mm的弹性胶皮套,以及一根长为300mm,直径为250mm的支撑螺纹杆,该螺纹杆工作时,可将工作台底前端提高50mm代替移动滚轮来支撑升降部分。3.11 脚轮的选用 根据各部分的设计计算,搞成建筑外墙清洗机的整体重量岱岳在800kg左右。我们利用四个滚轮来进行对设备的移动,这样,每个轮子所承受的载荷约为200kg。根据文献17-99页,计算车轮的许压力: -正常工作起重机车轮的允许轮压；k-车轮的需用压比；D-车轮的踏面直径；l-车轮的承压面的有效接触宽度；C-计算系数。 根据文献表17.1-108车轮与滚轮的许用比压k、表11.1-109车轮转速系数、表17.1-110车轮直径、运行速度与系数C查得,选取平板式滚动脚轮,脚轮的直径设计尺寸约为160mm。3.12 缓冲器的设计与选用 对清洗机的工作要求分析,我们应在清洗机工作状态下,在清洗机前端安装橡胶缓冲器,来减小工作工程中产生的震动等不稳定因素对清洗机提升机构的影响,降低事故的发生。根据文献17-106页起重机橡胶缓冲器讲述以及清洗机实际工作参数,我们选择型号为HX-25 FGB/T8110.2-1999的橡胶缓冲器,规格为缓冲容量0.25kNm,缓冲行程28mm,缓冲力28kN,螺栓规格M620,重量0.70kg。4 高层建筑外墙清洗机清洗机部分的设计 4.1 工作原理 对于清洗机部分的设计，我们主要讨论了几种工作环境对清洗机部分的影响以及清洗机的总体设计方案，我分通过实际考察高层建筑外墙表面对几套参考方案进行分析模拟，实地考察，最终确定了清洗机部分的工作方案，及零件设计，和整体配套设计。清洗机部分的工作原理如图所示，在整体结构上采用框架进行组装，有三套清洗刷剧组成，在框架上分别有三根导轨，每根齿条导轨上都有一套刷具，并且每套刷具可独立进行清洗工作的移动，在电动机的动力输出下，通过减速装置，将动力通过链轮传动给刷具，使之进行对墙面的清洗，以及使得整套刷具在到导轨进行移动，为了达到刷具进行反复清洗，在导轨上两端安装限位开关，这样，在每次刷具移动触碰到限位开关时可以反向进行移动。并且在三套刷具的共同工作下，可以有效防止漏刷，清洗不干净，不全面等工作失误。具体的结构设备如图4.1、4.2所示。 图4.1清洗机独立刷具的工作示意图 图4.2清洗机整体结构示意图4.2 独立刷具的电动机的选用因为我们已经根据设计要求计算出电动机的功率，所以我们对计算机进行选型，查阅文献机电系统设计中16-76页电动机的选用的相关内容，我们初步选择型号为YCJ8.01-0.55-241的电动机。4.3 链传动的设计因为，我们所设计的清洗刷具的移动速度相对缓慢，所以，在参考其他资料后，我们选取链传动。综合其设计算数的要求 4.3.1 选择链轮的齿数根据分析验证，我们通过计算模拟选取小链轮的齿数,通过公式得出大链轮齿数为。4.3.2 确定计算功率 通过参考文献45页查表15-2可得,单排链，其计算所得功率为 4.3.3 选择链的型号和以及节距 根据和,通过参考文献47页查图15-52，,我们选择链条的型号为08A,查得所选链条的节距为 p=12.7mm。4.3.4 计算链节数以及中心距 初步选择链节的中心距,取,相应的链长节数为 88节 查中心距计算系数,则链传动的最大中心距为 根据以上取中心距为382mm。4.3.5 计算链条的链速V，以确定所使用的润滑方式根据和,所以我们根据计算选型采用滴油