高层建筑外墙清洗机-升降机部分的设计毕业论文

毕业设计说明书题目：高层建筑外墙清洗机升降机部分的设计产品设计工艺设计方案设计√类型：学生姓名：学号：学院：电子信息工程学院专业：机电一体化班级：________学校指导教师：企业指导教师：2016年5月1日 摘要高层建筑外墙清洗机是一种投资小，成本低，安全可靠，工作效率高的机器。该机器分为两部分，一部分是在大楼顶上的清洗机升降机，清洗机升降机通过钢丝绳，吊钩带动另一部分，即清洗机附在高层建筑外墙壁上进行清洗工作。高层建筑外墙清洗机工作时，升降机的电机启动，通过钢绳带动机架迅速上升，上升到预定位置，电机停止并制动，调整好清洗机的位置后，解除制动，电机反向启动，机架则缓慢向下移动，与此同时，清洗机开始洗清外墙上的污渍，使外墙干净洁白美观。关键词：蜗轮蜗杆；PLC;制动器；目录TOC\o"1-3"\h\u1.绪论 .绪论随着人类社会的不断发展进步，城市规模不断扩大，城市建筑更加规范，完美。千姿百态的各式建筑，尤其是高层建筑外墙都用各种建筑材料进行装饰，如粘贴各色墙砖，瓷砖，马赛克，或涂上涂料，但是，自然界的风吹雨打，日光辐射，尘埃污染，以及一些人为或偶然事故等原因，一段时间过后，建筑表面都将不同程度地变得污浊灰暗，破旧不堪，在环境差的地区，污染或损坏还相当严重。建筑表面就像人身上的外衣，要保持清洁，就需要经常清洗，整理。为此，世界发达国家和地区，对保持建筑表面的清洁非常重视，并以法律的形式明确规定，每年必须定期清洗，否则将受到处罚。近年来，我国各级政府部门的环境保护意识已发生了很大改变，国内一些大，中城市，特别是旅游，开放城市，旅游景点，为保持建筑表面清洁，也制定出台了相应的法规，全国范围的卫生评比活动，把保持建筑表面清洁列为考核的重要指标之一，其中高层建筑的外墙，醒目，突出，自然也就成为检查的重中之重。高层建筑由于高空作业，给清洗工作带来了极大的不方便。目前，我国大多数高层建筑清洗工作还是由人力完成，这类清洗工作主要由工人搭乘吊篮进行高空作业来完成，工人的环境恶劣，且有一定的危险性，工作效率低，成本高，耗时长，随着机器人技术的出现和发展以及人们自我保护意识的增强，各种清洗机出现，实现高层建筑外墙清洗机能够上升下降。发达国家，对建筑表面保持清洁方面重视较早，对高层建筑的清洗，已淘汰了用提升设备载人进行的方法，开发出许多代替工人擦洗的机器人。中央电视台曾报道了日本在这一领域的最新成果，是利用遥控热气球悬吊清洗机清洗高层建筑。用机械代替人工来清洗高侧建筑外墙面，一方面不用工人高空作业，安全可靠，另一方面机器工作可大大提高工作效率。本产品改变了多年以来人工吊拉清洗或一根绳，一块板，吊人清洗的高危作业现象，实现机电一体化。2.高层建筑外墙清洗机--升降机原理部分2.1PLC控制系统高层建筑外墙清洗机--升降机的PLC控制系统主要由信号控制系统和动作控制系统两部分组成，其基本组成结构如图2.1所示。制动器制动器工作环境传感器chuanggan工作环境传感器chuanggan显示输出接口Plc显示输出接口Plc输入接口报警信号运行模式的选择报警信号运行模式的选择电动机变频器安全保护信号电动机变频器安全保护信号电源电源编码器 图2.1PLC控制系统编码器外部信号通过输入接口送人PLC内部，PLC进行逻辑运算与处理，再进过输入单元分别向变频器发出上升，下降，停止，加速，减速等一系列信号，故障发生是也会报警信号，有需要也可以显示运行高度，从而更安全可靠实现清洗机能够上升下降运行状态。2.2变频器变频器通过改变电源频率实现三相异步电动机的无极调速，使三相异步电动机的调速性能大大改善，并且节约一定的能量。由于是使清洗机完成上升下降，其加速减速过程中的舒适性无需考虑。有些高的地方特别的脏，需要多清洗几遍。尽量让电梯快速移动到那附近，以提高工作效率，其运行速度根据距离远近自适应，清洗机能够上升下降等调整。2.3编码器旋转编码器是一种旋转式测量装置，安装在被测轴上并随被测轴一起转动，用来测量转动量，并将它们转换成脉冲信号输出。把旋转编码器的转轴与电动机的转轴直接相连，就可以检测到清洗机已经上升和下降高度，所处高度，运行速度等一系列。大大提高了系统运行可靠性。2.4工作原理高层建筑外墙清洗机--升降机系统原理如图2.4所示：曳引钢绳绕在固定在至高点滑轮上，且两端连着清洗机和对重物。当滑轮逆时针转动，由于滑轮和钢绳之间产生的摩擦力使清洗机上行，同时带动对重下行；反之，则使对重上行，同时带动清洗机下行。清洗机对重清洗机对重滑轮钢绳图2.2高层建筑外墙清洗机--升降机系统原理3.高层建筑外墙清洗机—升降机保护部分通过各种传感器进行检测，检测结果反馈给PLC,PLC把检测结果与预设值进行对比。3.1制动器鼓动式制动器是利用制动传动机构使制动蹄将制动摩擦片压紧在制动鼓内侧，从而产生制动力，根据需要使滑轮减速或在最短的时间停止。鼓动式制动器由底板、液压缸、弹簧、梢钉、刹车鼓所组成3.2蜗轮蜗杆蜗轮蜗杆齿轮在结构设计上打破了传统绳索设计理念，在结构上采用了蜗轮蜗杆和齿轮齿条的组合传动方式，使清洗机在整个运行过程中平稳而高效。由于涡轮蜗杆自身的巧妙自锁结构设计，在很大程度上提高了清洗机的安全性。在清洗机在上升或下降过程中，电机断电或者电机损坏不能工作，清洗机不会做自由落体，反而停止。3.3安全紧钳高层建筑外墙清洗机—升降机4根钢绳，每根钢绳都能独立承担清洗机和对重物，每根钢绳都安装传感器，一旦钢绳断裂，即刻报警，迫使安全紧钳夹紧钢绳动作，电机停止，保护停止。当滑轮的运行速度达到或超过设定的极限时，PLC给制动器发出信号，同时迫使安全紧钳夹紧钢绳动作，从而使清洗机停止上升下降动作。只有当所有的安全开关恢复正常状态，安全紧钳松开钢绳。3.4终端超越程保护装置终端超越程保护装置是为了防止高层建筑外墙清洗机—升降机系统失灵，清洗机越过上、下端后依然继续运行，继而发生冲顶或撞底事故。在上下两端安装极限行程开关。一旦越程，直接切断电源。4高层建筑外墙清洗机—升降机机械设计部分4.1杆臂的设计及强度校核图4.1杆臂示意图杆臂的截面是一矩形，高h=60mm，宽b=30mm，其长度方向的尺寸如图4.1杆臂示意图，校核杆臂的强度。为了方便计算，我们可以将此杆臂的弯曲度忽略掉，从而分析杆臂的受力分析其中Q是钢绳通过滑轮而产生的两个大小相同的力，则可以得到Q=200X9.8X66%=1306.7N通过杆臂的受力图可知，只有在Fy的方向上才有弯曲应力。弯矩图如下M(y) Mmax=745797N.mm 0 X 470图4.3杆臂受力弯矩图如图可知最大弯矩在中间部分的铰接处产生，其值为Mmax=745797N.mm杆臂的抗弯截面系数W根据文献【4】的公式（5.5）可以求得W===18000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【4】查的其值为60Mpa=41.44N因此杆臂的强度满足使用要求。5PR作用简单介绍PR作用PR作用对清洗干净的玻璃进行图片采集，用以清洗完成后进行比较清洗装置自动识别系统，用以控制光学系统对清洗的玻璃进行检测对清洗干净的玻璃进行图片采集，用以清洗完成后进行比较清洗装置自动识别系统，用以控制光学系统对清洗的玻璃进行检测 5.1PR摄像机工作原理光学系统CCD摄像机的工作原理：被摄物体反射光线，传播到镜头，经镜头聚焦到CCD芯片上，CCD根据光的强弱积聚相应的电荷，经周期性放电，产生表示一幅幅画面的电信号，经过滤波、放大处理，通过摄像头的输出端子输出一个标准的复合视频信号。摄像机对我们生产中目前影响最大的是角度和灯光亮度。系统工作流程选取一个标准的玻璃样本图像，清洗后的玻璃与其对照。如果不符合，证明不干净，则会报警且升降装置不会启动。5.结论历经两个月的努力，我的毕业设计终于接近尾声，大学生涯圆满结束。在这次设计过程中不仅要把大学知识巩固复习一下，还要在所学知识上更进一步深究来达到融会贯通。虽然过程辛酸，但培养我发现问题，自学，解决问题的能力，以及完成后对我大学学习的一种肯定。单独设计一个机电一体化的机器，它涉及知识面广，工作量大，而且许多东西都是要按设计手册规划，任务比较繁琐。本次设计的内容是高层建筑外墙清洗机升降机部分的设计，这套机器的整体不仅仅光是机械部分，它是采用传感器监控，PLC控制，电器动作来实现，通过设计翻阅大量资料，对力学、材料及电气液压控制方面的知识有了更进一步的理解，锻炼了运用资料及查阅文献和设计手册的能力。参考文献成大先主编.机械设计手册.减（变）速器.电机与电器.北京：化学工业出版社.2004成大先主编.机械设计手册.单行本.弹簧.起重运输件.北京：化学工业出版