塔筒纵向焊缝焊接用升降平台的设计（含全套CAD图纸）

1、 本科生毕业论文（设计） 题 目： 塔筒纵向焊缝焊接用升降平台的设计 姓 名： 系 别： 工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 号： 指导教师： 20 年 6 月 18 日 毕业论文（设计）诚信声明 本人声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果，论文中引用他人的文献、数据、图表、资料均已作明确 标注，论文中的结论和成果为本人独立完成，真实可靠，不包含他人成果及 已获得青岛农业大学或其他教育机构的学位或证书使用过的材料。与我一同 工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了 谢意。 论文（设计）作者签名： 日期： 年 月

2、 日 毕业论文（设计）版权使用授权书 本毕业论文（设计）作者同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论 文（设计）的复印件和电子版，允许论文（设计）被查阅和借阅。本人授权 青岛农业大学可以将本毕业论文（设计）全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本毕业论文（设 计） 。本人离校后发表或使用该毕业论文（设计）或与该论文（设计）直接 相关的学术论文或成果时，单位署名为青岛农业大学。 论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日 指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日 目 录 摘要 .i abstract .ii 1 绪论.1 1.1 课题研究的目的和

3、意义 .1 1.1.1 世界风塔发展状况 .1 1.1.2 中国风力发电发展状况 .1 1.1.3 课题研究的意义 .3 1.2 升降平台的研究与使用现状.3 2 升降平台型式分析与方案选定 .5 2.1 升降平台的的设计要求.5 2.2 升降平台的总体布置.5 2.3 升降平台型式综合分析与方案优选.6 2.3.1 升降平台型式的综合分析 .6 2.3.2 升降平台的结构设计 .7 2.3.3 升降平台的工作原理 .8 3 传动系统的设计 .9 3.1 电动机的选择.9 3. 2 链传动设计.10 3.3 传动轴的设计及校核.11 3.4 滚轮的设计.17 3.5 联轴器选择.19 3.6

4、平衡配重的设计.20 4 总体支架的设计 .22 4.1 支架立柱设计.22 4.2 平台的结构设计及校核.24 5 结论 .27 参考文献 .28 致谢 .29 塔筒纵向焊缝焊接用升降平台的设计 摘要 风能是一种清洁的可再生能源，风力发电逐渐成为世界各国重点发展的能源之一，风力发电机的 制造业也随之成为新兴的制造产业。通过对风塔制造过程的研究和学习，完成了风塔纵缝焊接升降平 台的设计，包括平台升降系统、驱动系统、配重平衡机构及支架等部分。设计中采用了链传动的机械 升降系统，通过升降装置实现平台高度的调节，满足了不同直径塔筒的纵缝焊接施工要求。设有配重 装置，减小了平台升降时的动力消耗，增加了

5、运动平稳性。采用单侧支架结构，减小了所占用的车间 生产面积。本设计对于提高产品的质量、提高劳动效率、降低工人的劳动强度以及提高经济效益等都 具有十分重要的意义。 关键词关键词：塔筒；埋弧自动焊；纵缝焊接；升降平台 design of lifting platform which used for welding longitudinal seam on wind turbine towers drum abstract the wind energy is one kind of clean renewable energy source, the wind power generation

6、becomes one kind of key development points all over the world. and wind generators also become the new developing parts of the manufacturing industries.through the research of wind turbine towers manufacturing process,i have completed the design of the platform lifting which used for welding the lon

7、gitudinal seam on wind turbine towers.it includes platform lifting system,electric driving system, counterweight system and support. in the design，the platform hight can be adjust by the chain drive system to satisfie the construction request of the longitudinal seal welding on different diameter to

8、wer tubes. the counterweight device reduced the power consumption when the platform rises and falls, increase the smoothness of motion of the platform.the unilateral bracket structure reduced the occupied area of theworkshop.this design can improve the quality of products ,reduce the working hours a

9、nd labor intensity, enhance the econmic effciency and so on. key words: wind turbine towers drum； submerged arc welding；longitudinal seam welding； lifting platform 全套设计加 36296518 1 绪论 1.1 课题研究的目的和意义 1.1.1 世界风塔发展状况 在自然界中，风能是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。 风力发电逐渐成为世界各国重点发展的能源之一，风力发电机的制造业也随之成为 新兴的制造产业。 一、世界风电装机容量快

10、速发展 1.世界风能资源储量丰富 世界风能资源储量十分丰富。有关人员经过研究发现：按在 80 米高度处 6.9 米/秒的 风速来计算，全球风能可利用资源量为 72 万亿千瓦。即使只成功利用了其中的 20%，依 然相当于世界能源消费量的总和。因此，风力发电具有很大的潜力。 2.世界风电装机容量快速增长 1 )风电技术持续发展，成本持续下降 通过产业技术进步，风电的成本也持续下降。目前，在各种可再生能源之中，风电 的成本最低。国内的风电平均成本为 0.50 元/( kwh)，总成本费用已经接近新投资的水 电和火电。 最近，世界风能理事会对进一步降低风电成本问题进行了分析研究后，认为风电成 本下降，

11、60%依赖于规模化发展，40%依赖于技术进步。过去的风电成本下降更多的是依 据技术进步，以后风电成本进一步下降则更多的是依赖于规模化、系列化和标准化。世 界风能理事会估计到 2020 年，陆上风机的总体造价还可以下降 20%-25%，海上风机的造 价可以降低 40%以上，发电成本可以同幅下降。 2)世界风电装机容量快速增长 风力发电在可再生能源中是技术相对成熟、成本相对较低的一种，受到各国的普遍 重视，装机容量快速增长。从 1996 年起，全球累计风电装机连续 12 年增速超过 20%， 平均增速达到 28.33%。 1.1.2 中国风力发电发展状况 一、我国的风电资源丰富 我国风能资源及其分

12、布 我国位于亚洲大陆东部，濒临太平洋，季风强盛，内陆还有 许多山系，地形复杂，加之青藏高原耸立我国西部，改变了海陆影响所引起的气压分布 和大气环流，增加了我国季风的复杂性。冬季风来自西伯利亚和蒙古等中高纬度的内陆， 那里空气十分严寒干燥，冷空气积累到一定程度，在有利高空环流引导下，就会爆发南 下，俗称“寒流”，在此频频南下的强冷空气控制和影响下，形成寒冷干燥的西北风侵袭我 国北方各省（直辖市、自治区） 。每年冬季总有多次大幅度降温的强冷空气南下，主要影 响我国西北、东北和华北，直到次年春夏之交才消失。 夏季风是来自太平洋的东南风、 印度洋和南海的西南风，东南季风影响遍及我国东半壁，西南季风则影

13、响西南各省和南 部沿海，但风速远不及东南季风大。 青藏高原地势高亢开阔，冬季东南部盛行偏南风， 东北部多为东北风，其他地区一般为偏西风，夏季大约以唐古拉山为界，以南盛行东南 风，以北为东至东北风。 我国幅员辽阔，陆疆总长达 2 万多公里，还有 18000 多公里的 海岸线，边缘海中有岛屿 5000 多个，风能资源丰富。 二、我国风力发电机组设备制造业前景广阔 1、国际国内差距正在缩小 风力发电机组设备制造行业是一个进入壁垒较高的行业。所以行业集中度非常高， 全球十大风电设备商累计占全球市场 96%的份额。仅 4 家最大风力发电机组设备制造商就 掌控了全球市场 75%的份额。 国内市场的风力发电

14、机组产品供应商也主要以国际厂商为主，2004 年、2005 和 2006 年，国际厂商产品占国内市场份额的比例分别为 75.35%、70.59%、58.80%。 根据国家发展改革委员会关于风电建设管理有关要求的通知 ，风电设备国产化率 要达到 70%以上，不满足设备国产化率要求的风电场不允许建设。因此，国际风机产业巨 头纷纷在中国设立总装厂、配件工厂或是研发中心。随着未来国内厂商对外方技术的吸 收，以及风机制造经验的增加、相关政策的实施、行业标准的制定，可以预期我国风电 产业大环境将得到较大改善，技术研发实力将得到提高，技术工人将增加，与国际先进 技术的差距将缩小。 2、市场供求状况 在未来很

15、长一段时期内，我国对风力发电设备的需求将持续保持强劲增长态势。自 2003 年以来，我国风电装机容量增长迅速，据预测，2011 年中国风电装机总量将可能达 到 1740 万千瓦。 随着国家产业政策的大力扶持，以及能源短缺和环境保护压力的持续增大，风力发 电技术的逐步成熟和成本的降低，风电行业将保持持续增长态势。 供给方面，风力发电机组整机制造进入壁垒较高，从进入到形成稳定的批量生产能 力的时间较长，生产能力的扩大比较缓慢，而且先行的整机制造商已与零部件供应商结 成了战略合作伙伴，稳定的订单占据了一定的制造资源，给后来的整机厂进入市场带来 了一定的困难，因此形成了暂时的市场供不应求的局面。预计

16、2010 年以前，我国风力发 电机组市场供给的增长总体上将落后于需求的增长。2010 年以后，有可能出现供求基本 平衡、略有短缺的局面。 1.1.3 课题研究的意义 风力发电机的制造过程中，塔筒的焊接是影响进度和质量的一个重要因素。如何能 提高风塔的塔筒的焊接速度及质量，是迫切需要解决的重要问题。因此，本课题对于塔 筒纵向焊缝焊接升降平台的研究具有重要意义。 本课题涉及风塔塔筒纵向焊缝焊接升降平台的设计问题。对于塔筒是圆柱形并且直 径很大（3-4 米）的这一情况，焊工在焊接时会有很大的不便。在纵缝焊接过程中，由于 其结构的特殊性，在以前有好多厂家在对钢板卷制后的筒体纵缝外进行埋弧自动焊接时，

17、需要先将焊缝转到上面， 然后在其上搭设临时架子， 在架子上安放埋弧自动焊接小车， 由小车的运动来完成对其下面的纵缝外的焊接。这种方法的缺点是搭架子费工费时， 工效低不方便流水作业， 而会导致焊接之后焊缝质量不过关，焊接效率太低，工作人员 进行焊接时也具有很大的危险性。 课题要求设计出一台风塔塔筒纵缝焊接平台装置，以满足多种不同规格的风塔制造 要求，生产出不同尺寸要求的风塔塔筒，满足企业的生产需要。这对于保证产品的质量 要求、提高劳动效率、降低工人的劳动强度以及降低生产成本、提高经济效益等都具有 十分重要的意义。 1.2 升降平台的研究与使用现状 风力发电塔的焊接工艺设计必须以简洁、实用、可靠为

18、原则，并具有良好的可操作 性，才能保证施工顺利进行及产品焊接质量。因此，对焊接的辅助设备要求很高。 在以前，有好多厂家在对钢板卷制后的筒体纵缝外进行埋弧自动焊接时需要先将焊 缝转到上面，然后在其上搭设临时架子，在架子上安放埋弧自动焊接小车，由小车的运 动完成对其下面的纵缝外的焊接。这种方法的缺点是搭架子费工费时、工效低，不方便 流水作业，而纵缝焊接升降平台克服了上述缺点，它的升降功能可以适应直径大小不同 的筒体，且人员在平台上操作埋弧自动焊接小车，既安全、又方便。使用这种工装有利 于组织流水作业，提高工效。 现在，在激烈的市场竞争要求下，虽然各个厂家基本上都采用了不同的焊接装备来 辅助焊接，但

19、是大体上都是采用升降平台来完成焊接辅助。 升降台目前比较成熟的种类有（1）液压缸斜置驱动的剪叉式升降台;（2）丝杠剪叉 式升降台（3）垂直丝杠传动的机械式升降平台（4）采用气液联动系统，利用 plc 控制 技术，用于物品在垂直方向叠放的气液联动升降平台以及链轮控制的升降平台。现在 国内绝大部分纵缝焊接装置都具有可移动悬臂架、升降平台、电控系统等部分。 2 升降平台型式分析与方案选定 2.1 升降平台的的设计要求 本课题拟设计一种用于风塔塔筒焊接的专用设备，风力发电机的塔筒为圆筒形焊接 结构，是在钢板卷筒后采用埋弧自动焊完成纵向焊缝的焊接，然后用环缝埋弧自动焊对 接组合成不同长度的塔筒。在纵向焊

20、缝的焊接过程中，由于焊件结构的特殊性，需采用 平台装置进行焊接。所以要求纵缝焊接用升降平台能够实现垂直移动，能够满足直径 1000d4000mm，长度 13 m 范围内各种尺寸规格塔筒的焊接施工要求，能够生产出不 同尺寸要求的风塔塔筒来满足企业的生产需要。 初步计划由升降机构、平台、平台护栏、扶梯及电控系统等组成。根据塔筒的焊接 施工要求，所设计的设备应达到以下几点要求： 1) 平台的面积要足够大，满足筒体能在下面进行焊接的要求； 2)平台上升的距离应满足塔筒直径的变化范围。 3)运行平稳可靠，故障率小，平均升降速度:0.017m/s； 在已经有上述设计条件的前提下，对纵向焊缝升降平台的可用程

21、度有着决定性影响 的因素有: 电机及减速机的选择；立柱采用的结构形式；为承受住平台运行所需举升台面 的重量，断面尺寸为多少；立柱的高度；平台的面积，平台可上升的高度，上升下降活 动实现的方式等。 对以上问题进行综合分析与计算，确定升降平台的优化目标为: 第一、保证平台运行时的平稳性。 第二、使机构尺寸合理，最大限度利用空间。 第三，保证产品的经济性。 2.2 升降平台的总体布置 初步设计升降平台总体布置由支撑平台的支架、驱动系统、升降机构、平台、平台 护栏、扶梯及电控系统等组成。平台下面应有足够的空间放置筒体，进行焊接。 2.3 升降平台型式综合分析与方案优选 2.3.1 升降平台型式的综合分

22、析 工程设计制造中任何机构或传动形式存在正反两方面的特性，工程技术人员正是在 这两个方面寻求平衡点，使有利的优秀的特性发挥的淋漓尽致，同时最大限度克服不利 因素。 方案一：地轴丝杠传动升降台。 立柱结构为四立柱径向对称形成两门架，门架上安装承重定滑轮，由配重系统通过 承重定滑轮将双层桁架体悬挂在两门架之间;丝杠通过螺母及支承架与双层桁架联接，丝 杠上端与门架固定，垂直吊挂，下端从 90换向减速器中获得扭矩。此结构有效隔离了 高速地轴对双层桁架体的振动影响，降低了高速地轴的理论计算难度。同时丝杠又起到 对升降台导向、锁定的作用，简化了其它传动形式对导向、锁紧等司服系统的要求，提 高整套设计的可靠

23、性。 丝杠垂直的站立，将旋转运动转换为垂直升降运动，具有传动刚性好，速比、定位 精确，可自锁等特点。但丝杠加工难度大， 加工工艺复杂; 根据丝杠升降台对垂直丝杠 的使用要求，需要改造普通车床为专业长丝杠车床，车出的丝杠才能达到使用要求，还 要配合相应的安装规范，使垂直长丝杠传动达到工业应用水平。而且 4 根丝杠安装调试 难度大等因素又制约机构传动的实现。高速地轴传动，传递扭矩小，经济性高。但参数 选定不易把握。 方案二：液压缸斜置驱动的剪叉式升降台 剪叉式升降升降台：是用途广泛的高空作业专用设备。它的剪叉机械结构，使升降 台起升有较高的稳定性，宽大的作业平台和较高的承载能力，使高空作业范围更大

24、、并 适合多人同时作业。它使高空作业效率更高，安全更保障。 剪叉式结构的升降台，在实际使用中存在一些不足: 1.剪叉式结构的升降台结构特殊，平台下面是交叉结构，无法放入筒体，不适合筒体 焊接。 2.剪叉式升降台负载不能过大，液压油缸(内设密封圈) 超载的问题目前仍未解决好; 3.大部分液压升降台面都因液压元件长时间受载引起泄漏，导致台面下沉，有的在 24 小时内就下沉 20 毫米左右; 4.起动力矩与负载比偏大，从文献11中可以看出，其驱动力与负载比变化曲线坡度很 陡，起动力很大，能源浪费，当起升角 = 10时，起动力约为负载的 3 倍，而当起升 角达到 = 60以后，起动力才接近于负载; 5

25、.起始高度较高，机构较为庞大，地坑较深，占用空间较多。 方案三：液压升降机 甘锐等7设计了一种液压升降机。平台上升时,其速度可用调速器设定，因调速器的 速度负载特性较好,因而确保了上升的平稳性和安全性。设计还采用了液压单向阀的锁紧 回路，当换向阀处于中位时，其 h 型的中位机既能使泵在不停机的状态下卸载来减少功 率消耗，又能使液控单向阀的控制油口接油箱，这样可以利用液压锁的良好密封性能阻 止立式液压缸及平台不致因自重或泄漏而下滑，但是液压系统地油路在车间焊接时，容 易受到焊接时产生的火花的影响，有很多不安全因素，因此，不宜选取。 方案四：钢丝绳滚筒升降台 钢丝绳滚筒升降平台由 t 形焊接平台，

26、方形立柱，横梁箱组成，动力系统放置在方 形立柱内，“ t”形焊接平台实现升降时，正反转电机带动蜗轮蜗杆减速机，减速机带动 卷筒正反转卷绕钢丝绳，钢丝绳正反转通过滑轮组实现对平台的升降。电机转速，经过 减速后使平台得到的升降速度。 此设计的缺点是没有设置配重，增大了电机的驱动功率。下降运动一启动，会造成 平台突然下降的情况，平台运动不稳定。 方案五：链传动升降台 链传动升降台由 t 形焊接平台，四根方形立柱，传动系统组成，“t”形焊接平台实 现升降时，正反转电机带动蜗轮蜗杆减速机转动，使得链轮旋转，链条升降，并通过增 设配重机构，减小驱动机功率。 以链轮取代丝杠，以框式结构取代剪叉式结构的新型升

27、降台，采用链轮结构避免了 丝杠加工难度大，加工工艺复杂;多根丝杠安装调试难度大等问题。框架结构取代剪叉式 结构，增强了平台的负载能力，避免了剪式平台机构无法放置平台的缺陷，也没有液压 油路，是施工现场十分干净，避免了焊接时火花接触油路的危险。 由上面综合分析可得，采取链传动式升降台，比较适合进行塔筒纵向焊缝焊接。 2.3.2 升降平台的结构设计 一、初步设计方案 根据升降台的工作性质，以及升降台的各种功能要求，初步设计采用链传动升降台 的形式，但是计划如下： 1.受到车间空间的限制，所以决定采用单排支架的形式； 2.受到筒体直径的要求，平台的伸出长度应至少达到 2.2 米； 3.为使平台升降轻

28、便，增设配重平衡机构，并设计在平台与支架之间采用滚轮连接的 方式； 4.电机、减速器、均设在链轮轴处，电机经减速机减速后，通过链轮旋转，带动平台 运动。 5.选择可正反转的电机，实现平台上升或下降不同方向的运动。 二、具体设计方案 具体设计工作如下: 两根槽钢立柱代替方案五中的四根方形立柱，径向组成左右两个门架，两门架通过 承重轴加上链轮将配重及升降台本体挂起。这样整个升降台与另一边的配重通过门架组 成一个可上下相对运动的体系，由于电动机可以正反转，电动机经过减速机减速， 再由 减速机带动主轴转动，使得链轮转动，使得链条实现上下运动，从而实现平台的升降运 动。 2.3.3 升降平台的工作原理

29、上述的设计方案中，纵缝焊接升降平台的工作原理如下： 将需焊接的筒体放在台车的滚架上使其纵缝在上面， 由轨道推入“t”形焊接平台 下面， 将“ t”形焊接平台升降到合适的位置上使焊接自动小车焊头与纵缝对正， 焊接 小车纵向运动便可完成对纵缝的埋弧自动焊接。重复操作便可流水作业。 3 传动系统的设计 3.1 电动机的选择 电机采用正反转电机， 可以实现正反转，可以改变主轴的旋转方向。从而改变平台 的上升和下降。减速机采用蜗轮蜗杆减速机具有传动比大， 适于低速重载， 传动平稳， 具有自锁性等优点。 驱动机选择 设备传动功率流由图 3-1 表示 图 3-1 设备传动系统原理图 1. 电机; 2. 联轴

30、器; 3. 减速机; 4. 联轴器; 5. 减速机; 6. 联轴器; 7. 轴承 8. 链轮 9. 轴承 1. 计算传动效率 传动总效率: （3 1）1 2 3 4 5 6 7 8 9 式中： 1电动机传动效率 0.775 2联轴器传动效率，1 3减速机传动效率，0.605 4联轴器传动效率，1 5减速器传动效率，0.605 6联轴器传动效率，1 7轴承 1 传动效率，0.99 8轴承 2 传动效率，0.99 9滚子链传动效率，0.97 经计算得：= 0.115 2. 计算电机功率 上升台面所需举升力: （3 2） 123f fggfgk : 平台自身重量,8370n 1 g : 外加载荷的重

31、量, 3300n 2 g ：配重的重量, 9835n 3 g ：摩擦力, 2425n f f : 动荷系数，按 1.5 估算k 计算得：= 6390 (n )f 电机功率 p = （3 3） fv 3 10 式中： =0.0173m/sv 经计算得：p = 0.961(kw ) 因此选用 y100l-6 电机，其额定功率 p 电=1. 5 kw，转速 n = 940 r/min， 3. 2 链传动设计 1.确定计算功率 查文献9 中表 9-6，选择工况系数=1.4，图 9-13，主动链轮齿数系数 kz=1.44 a k 选取 kp=1(单排链) = （3 4） ca p az k k p kp

32、 p = 0.961(kw ) 经计算得：=0.242 kw ca p 2. 选择链条型号并确定链轮齿数 根据 pca 和 n=1.56 r/min 查文献9中图 9-11，可选 20-a，查表 9-1，链条节距为 p=31.75mm 由于设计时规定平台移动速度为 0.0173m/s， 所以根据公式 （3 5） 60 1000 znp v 得出链轮齿数 z=21 比较合适 3.确定润滑方式 由 v=0.0173m/s，和链条号为 20-a，查文献9图 9-14 可知应采用滴油润滑 4.计算压轴力 fp 有效圆周力为： fe=1000 （3 6） p v p = 0.961(kw ) v=0.0

33、173m/s 经计算得 fe =6937(n) 链轮垂直布置，kfp=1.05， 则压轴力为 fp= kfp fe （3 7） 经计算得：fp =7284（n） 取安全系数 k=8 查文献9 中表 9-1 得 20a 型号链条，抗拉载荷为 86.7kn fmax=fp 8=58.270(kn)0.07d，故取-段轴径取 d=42mm， 长度初定为 55mm，在链轮左端和轴承之间采用套筒进行定位。 在-段上，轴肩高度 h0.07d，故取-段轴径取 d=45mm，长度初定为 120mm， 并且要放置一对轴承。 轴承选择：由于轴径选择为 45mm，带座外球面球轴承有底座，比较好固定，从而选择 ucp

34、209。 轴承校核： 因为链轮不承受轴向力，只承受径向力，即=0 fa fr 初步计算当量动载荷 p: p=fp(xfr+yfa) （3 12） 按照表 13-6，fp=1.2 所以 p=1.2 fr=6045 (n) l=20 300 24=144000(h) h c=p （3 13） 6 60 10 nlh 经计算得：c =14.26(kn) 查文献10中 515 页和 522 页 根据轴径 d=45mm，c=14.26(kn) 选取型号 ucp209，带座外球面球轴承有底座，比较好固定， 在-段上，轴肩高度 h0.07d，故取-段轴径取 d=50mm，长度初步确定为 665 mm。 在-

35、段上，为了满足联轴器的轴向定位要求，需要在右端制出一轴肩，轴径的大小 需要由联轴器的计算转矩来决定。 联轴器的选择： t=9550 （3 9） p n 经计算得： t =553(n.m) t= t （3 14） caa k 查文献9中表 14-1，取=1.3 a k 经计算得：t=718.9(n.m) ca 查文献12 1920 页 公称转矩可以选 1000 n.m 选取型号 yl11 联轴器孔径 d=45mm，联轴器与轴配合的毂孔长度 l=84mm 为了保证两轴在相连时不会紧靠在一起，所以要留有一定缝隙，避免引起摩擦，所以取 轴的长度为 82 mm。 5.轴上零件周向定位 链轮，联轴器与轴的

36、周向定位均采用平键连接。 链轮处的平键选择 由于 d=42mm，查表 6-1 得 选择 128 长度选择 50 mm，键槽用键槽铣刀加工，同时为保证链轮与轴配合有良好的对中性，故 选择链轮轮毂与轴的配合为 7 6 h n 联轴器处的平键选择 由于 d=45mm，查表 6-1 得 选择 149 长度选择 70 mm，键槽用键槽铣刀加工，同时为保证联轴器与轴配合有良好的对中性， 故选择联轴器与轴的配合为 7 6 h k 6.轴的强度校核: 由于主轴既承受扭矩又承受扭矩，需要按照弯扭合成强度条件进行计算。 从图 3-3 中看出： 1 f图 += （3 15） 1nh f 2nh fft =(0.08

37、25+0.0975)- 0.0975 （3 16） 2nh f m 1nh fft 解之得： =2598.75 (n) 1nh f =2198.95(n) 2nh f 并做出弯矩图。最大弯矩为 214.4 n.m h m 从图 3-3 中看出： 2 f图 += （3 17） 1nv f 2nv ffr =(0.0825+0.0975)- 0.0975 （3 18） 2nh f m 1nv ffr 解之得： =2728.7(n) 1nv f =2308.9(n) 2nv f 并做出弯矩图. 最大弯矩为 225.1 n.m v m 做出总弯矩图，最大弯矩为 311.03 n.m ca= （3 18

38、） 2 2 4 = 22 2 ()m w 取=0.3 w=0.1=0.1=7408.8 3 d 3 42 3 mm 查文献9 表 15-1 得： 40cr 许用用力=70 mpa 1 经计算得： ca=42.03 mpa 0.68， 1n fa f 初步计算当量动载荷 p: p=fp (xfr+yfa) 按照表 13-6，fp=1 所以 p= 0.67fr+1.41fa=4970 (n) l=20 300 24=144000(h) h c=p （3 13） 6 60 10 nlh c =13.8(kn) 查文献10中 602 页，选定型号 7206ac，额定动载荷为 22kn，能满足要求。 试

39、选择平台下部滚轮中的轴承，初选为双列角接触球轴承 =3.040.68， 2n fa f 初步计算当量动载荷 p: p=fp (xfr+yfa) （3 19） 查文献10 中表 13-6，fp=1 x=0.67 y=1.4 所以 p=4839 (n) l=20 300 24=144000(h) h c=p （3 13） 6 60 10 nlh c =13.4(kn) 查文献10中 602 页，型号 7206ac 的额定动载荷为 22kn，符合要求。 图 3-4 滚轮的内部结构图 3.5 联轴器选择 1.选择电动机与一级减速机之间的联轴器 公称转矩的计算： t=9550 （3 9） p n 经计算

40、得: t =15.2(n.m) t= t （3 20） caa k 查文献9表 14-1，取=2.3 a k t=35(n.m) ca 查文献11 1920 页 公称转矩可以选 63 n.m 因为已知电动机输出轴直径为 28mm 所以选择联轴器选取型号 yl5，孔径 d=28mm， 一级减速机输入轴直径为 30mm 所以选择联轴器选取型号 yl5，联轴器孔径 d=30mm， 2.一级减速机与二级减速机之间的联轴器选择 公称转矩： t=9550 （3 9） p n 经计算得: t = 131.2(n.m) t= t （3 20） caa k 查文献9表 14-1，取=1.3 a k t=170.

41、5(n.m) ca 查文献11 中 1920 页 公称转矩可以选 250 n.m 一级减速机，输出轴直径为 30mm 所以选择联轴器选取型号 yl8，孔径 d=30mm， 二级减速机输入轴直径为 45mm 所以选择联轴器选取型号 yl8，联轴器孔径 d=45mm， 3.6 平衡配重的设计 一、配重的作用 “ t”焊接平台相当于外伸悬臂梁，为了减轻滚轮的负荷及对立柱的弯矩，在平台 尾部加适当的平衡配重以平衡一部分外伸的重量。这样，在起升中就降低了电机的负荷。 相对于无配重系统的升降台而言，当采用配重系统时，减速箱的最大驱动扭矩和电机的 最大驱动功率远远小于无配重的驱动系统。因此，采用配重驱动系统

42、具有以下优点： 1.减小了减速箱的驱动扭矩，降低了电机的驱动功率； 2.驱动功率的降低，减小了制动器的制动扭矩，有利于减小制动器工作时的噪音，提 高了升降台的噪音水平； 3.减速箱型号的减小，可以大大降低升降台在运行过程中的不安全因素。 二、配重的重量确定 理论上，g 配=g 自+g 外时，机构达到了平衡状态，此时，所需要的驱动力小。但 是，外部载荷,包括工作人员，以及带到上面的焊条重量，可能会因为操作的进行而变化。 配重的防晃动设计： 在配重的上梁的两侧分别焊上一段角钢，如图 3-5 所示，使角钢的两头正好与两侧 的槽钢立柱内侧留有一段较小的间隙，大约一厘米的间隙，既不影响配重的自由的上升

43、下降，又防止配重剧烈晃动。 图 3-5 配重示意图 1.防晃动角钢 2.配重梁 3.配重箱体 4 总体支架的设计 4.1 支架立柱设计 由经验得，槽钢经常被用来做立柱，因为其抗弯能力等比较强，不易变形。因此初 选立柱为槽钢，地上长度为 7.7mm。当平台上升到最高的位置时，立柱受到的弯矩最大。 但在实际中，平台受到整机结构的限制，例如在支架右侧有三根槽钢，它们用来焊接爬 梯的，受到它们的位置限制，平台不能运行到最上方，以在最上方位置计算得到的弯矩 来选择的立柱型号，必然满足本设计的实际需要。因此，选择立柱型号时，要以平台运 行到最上方时受到的弯矩作为计算依据。 图4-1 立柱受力图 1. 由图

44、 41，立柱前后方向载荷受力情况分析得： n2-n1-fx=0 （4 1） fy+槽=0 （4 2）g a= n27.7- n16.2-m=0 （4 3）m 解之得： fx=195.235（n） fy=2670（n） m=2674.625（n） 在 bc 段， 在 b 点，m=1757n.m 在 a 点，m=2967.6 n.m 校核： ca= （4 4） 22 4 = 2 2 m w = m w 查文献11附录中 w=46.5 ca =63.8 mpa=125mpa 图4-2 立柱弯矩图 4.2 平台的结构设计及校核 1.平台的结构初步设计： 采用槽钢，角钢焊接成“t”形框架平台结构，上面铺

45、上 5mm 的花纹钢板，将此平 台垂直焊在小立柱上，为了增加强度，在小立柱与平台之间，焊接上加强梁。在此，各 焊接件均初选为 10 号槽钢，见图 4-3。 为了使工人在平台上工作时，有更安全的保障，于是在平台左右两侧以及后侧均用 10 号在此镂空的位置可以在上面放置埋弧焊机。埋弧焊机的放置需要专门技术人员对槽 钢相互焊接，焊成一圈护栏，并在平台前头向前探出去，另外焊接一圈围栏。车间情况， 及焊机精度等等诸多问题进行综合分析之后，确定出放置小车的具体位置。大致放置方 式见图 4-4，（埋弧焊机的位置，及其轨道安置不属于平台设计范围，在此不再详细论述） 图4-3 平台受力分析图 2.平台的刚度分析

46、 平台受到自身重力，载荷重力，配重减轻了一部分重力。 经过分析得：单侧受力情况：g=0.5（g 自+g 外-g 配）=917.5 n 如图 4-3 平台受力分析图所示； 仅对平台进行受力分析： f1cos+fx=0 （4 5）30 fy-+ f1sin=0 （4 3）g30 = f1sin1.125-m=0 （4 7）m 30 m=g1.2 （4 8） 解之得： fx=1695（n） fy=-61.175（n） f1=1957.35（n） m=1101（n.m） 所以弯矩非常小，对平台的梁的影响十分小。 ca= （4 9） 22 4 查文献11中附录中 w=7.8 经计算得： ca =8.45 mpa =125mpa 平台上的弯矩很小，影响很小，10 号槽钢完全符合要求。 图4-3 平台的结构图 1.平台上滚轮处的焊接紧固槽钢 2.平台花纹板 3.埋弧焊的焊接导轨 4.平台下滚轮处的焊接紧固槽钢 3.平台的稳定性分析及设计 t 形平台由于尺寸较大且悬臂外伸，工作时焊接小车和人员的移动都属于活动载荷， 故在提高平台