齿轮齿条式重载升降机设计【含三维PROE模型】【含8张CAD图纸】.zip

1设计计算过程1.1 设计要求1.1.1 主要内容齿轮齿条式重载升降机是一种依靠齿轮齿条传动的物料提升机， 主要用于高层建筑的货物运输， 本机有非常可靠的电气和机械安全系统， 是建筑施工中安全、高效的货之运输设备。齿轮齿条式重载升降机主要由传动系统、锥鼓限速器、吊笼、外笼、标准节、附墙架、电气设备和安全系统组成。要求升降台采用滑轮+四组配重工作模式，四组齿轮齿条驱动，齿条固定在承重立柱上，齿轮随升降台移动；并且要求提升重量为 300 吨。设计合理的升降系统，对齿轮齿条进行有限元分析，并完成对升降系统的整体设计。1.1.2 实施方案（1）设计传动和限速机构；（2） 设计笼体整体结构，并且选用合适的配重,每个配重应该为 75 吨左右；（3）设计附墙架等架体结构，选取合适的齿条固定在承重立柱上，确定合适的齿条长度以及齿数；（4）设计滑轮设置在顶部，方便对升降台进行传动。根据配重和升降台合理选取钢丝绳，并选取合适的电动机使升降台的升降顺利进行；（5）对齿轮齿条进行有限元分析.1.2 导轨架（标准节）的设计与校核1.2.1 主要性能参数及几何参数标准节重量：140 kg；吊笼重：0Q1500kg；最大吊杆起重量：q = 200kg；每个吊笼的额定载重量为:21QQ 2000kg；提升高度：H144m;最大附着间距：L = 6m；标准节高：h = 1.508m；起升速度：v = 33m/min导轨架最大架设高度：H = 150m；标准节主弦杆尺寸：76mm4.5mm；标准节主弦杆中心距：ab = 650650mm；吊笼空间尺寸：3.01.52.27m；工作吊笼数：N=2； 2主电机额定功率：P = 311kW。1.2.2 计算载荷（1）结构自重载荷图 1-1 标准节结构图表 1-1 标准节自重明细表序号材料规格名称数量材料单重（kg）总重（kg）1764.5主弦杆42010.642.4275505前（后）角钢4Q235A2.7511326.82.75斜腹杆4Q235A1.265.044短角钢4Q235A0.31.2563405前后角钢2Q235A2.174.346齿条2Q235A23.847.67齿条连接块6Q235A0.20.128连接弯板8Q235A0.342.27975505角钢4Q235A2.8211.281026.82.75斜腹杆2Q235A1.372.741163405角钢2Q235A2.34.61226.82.75斜腹杆2Q235A1.432.8613接头4Q235A0.210.8414M1670螺钉6Q235A0.110.6615M16螺母6Q235A0.020.12总计137.1考虑到焊缝及安装用紧固件的重量，取每个标准节的计算自重为 140kg。3（2）结构（自重）线载荷 14092.841.508xqkgqlm（3）风载荷由实际结构计算得出（一个标准节）实际迎风面积为：21.508 2 0.0760.075 2 0.5870.068 2 0.5872 0.775 0.02680.438sAm 应为：s=2(1.5080.076+0.5870.075+0.7750.0268)+0.5870.063+1.5080.06=0.486m2）桁架轮廓面积lA：21.508 0.650.98lAm结构迎风面充实率0 .4 3 8/0 .4 50 .9 8SlAA；(需改) 型钢桁架结构充实系数 0.30.6，取 0.5； （ 与 应一致）根据安装高度与结构形式确定风载体形系数 C ；型钢构成平面桁架风力系数 C = 1.61.7，取 C = 1.6；标准节为两桁架并列的等高结构，则总迎风面积为：A = 1122AA式中，111lAA（前片结构的迎风面积）222lAA（后片结构的迎风面积）1=12：按前片结构的 1=0.5 和间隔比 a/b=1 确定折减系数 2=0.5代入上式，则总迎风面积为：22(1)0.5 0.98 (1 0.5)0.735lAAm工作状态最大风力线载荷：最大风力线载荷按下式求得wfhpAqCK qll （ ？）式中：hK风压系数；工作风压系数1hK 风载荷wp 的计算依据 GB3811-2008 wpCp A；由 GB3811-2008 表 15 得22250/25/pN mkg m，按照在沿海等地方选取。工作状态风力线载荷f1.6*0.735*1*25/1.50819.49g / mxwpql（k） （ ？）非工作状态风力线载荷：根据 GB3811-2008 表 18 得 26001000p，单位N / m ，4计算取 2800pN / m ，由表 19 得 Kh=1，则：f1.6*0.735*1*80/1.508/62.39Kg / mxhqCAK pl（） （ ？） 根据 GB3811-2008 表 19 确定的风压高度变化系数 Kh,计算得到导轨架各风压段的计算风压线载荷值。表 1-2 计算风压线载荷随导轨高度变化参数表导轨架安装高度（m）风压高度变化系数 Kh计算风压线载荷fxq（kg/m）101.062.39201.1370.50301.3282.35401.4691.09501.5797.95601.67104.19701.75109.18801.83114.17901.90118.541001.96122.281102.02126.031202.08129.771302.13132.891402.18136.011502.23139.13 本计算书取导轨架顶部的计算风压作为整机全高的定值风压。（4）结构的起升冲击载荷结构起升冲击系数的确定：由 GB/T10054-2005 得载荷冲击系数为 1.1+0.264v，式中 v 为额定提升速度（m/s） 。331 0.2641 0.2641.14560v （应为 1.1+0.264v=1.245）结构线载荷形成的冲击载荷：x1.145 92.84106.3(/)xkg mqq（5）吊笼滚轮在导轨架（主弦杆）上的摩擦力:正常状态下， 由于吊笼重心偏离滚轮， 所以滚轮与导轨主弦杆间存在摩擦力 ；当起升重物向外偏离吊笼中心线，达到外偏位置时，摩擦力最大。在下图中：0Q:吊笼自重（kg） ； 1Q:额定载重量（kg）524001200950Q1Q0PLBA图 1-2 受力简图对 A 或 B 点取矩求出LP019501200950 1500 1200 20001593.7524002400LQQPkg摩擦力:022 0.040.015 31593.751.227.178.8LfdFPKkgD（0.04改为 0.075）式中：f:滚轮与主弦杆间摩擦系数，取 0.075;:轴承摩擦系数，取 0.015;d:滚轮轴径 d=30mm;D:滚轮直径 D=88mm；0K :附加阻力系数，取0K =1.2.因摩擦力 F=27.17kg 与导轨架整体受力相比较是很小的，故忽略。 （不应忽略）1.2.3 标准节截面几何特性及许用应力（1）单肢杆特性引用材料力学12公式计算主弦杆截面积：222221()(7.66.85 )8.5144ADdcm惯性矩：22224118.51()(7.66.85 )55.681616AIDdcm惯性半径：11155.682.558.51IrcmA长细比：1117027.452.55lr6查表得稳定系数：=0.968腹杆截面积：222222()(2.682.23 )1.7444ADdcm（2.23 应为 2.13）惯性矩：22224221.74()(2.682.23 )1.321616AIDdcm惯性半径：2221.320.871.74IrcmA长细比22288.5101.720.87lr查表得稳定系数：=0.630（2）整体特性截面积：A=41A=48.51=34.042cm；惯性矩：224165( )434.04 ()4 55.6836177.4722xaIAIcm ；惯性半径：36177.4732.634.04IrcmA； 抗弯模量：3361171052.9734.3xxyIWWcmy（3）许用应力 Q235 材料的许用应力为s23502/Kg cm，取安全系数1.5n （应按GB3811 P35 表 22 中的 B、C 两种组合分别取值） ，按公式 / ,sn计算可得到： 2/2350/1.51566.67/snkg cm1.2.4 工况确定（1）可能存在的工况考虑到施工升降机的各种工作状况，共列出 12 种工况。加入动载系数，分别计算各工况的轴向极限载荷 N 值（均取满载值） 。工况：双笼同时满载启动上升；121QQxNPPq h=（3700+3700）1.145+106.3150=24418kg（应为1.245）工况：双笼同时满载下降制动；1222(2)QQxNPPq h=（3700+3700） （2-1.45）+106.3150=22272kg工况：一笼满载上升，一笼满载下降制动；123(2)QQxNPPq h=37001.145+3700（2-1.145）+106.3150=23345kg（应为 1.245）7工况：一侧吊笼满载上升，另一侧停止；124QQxNPPq h =3700（1+1.145） +106.3150=24251.5kg（应为 1.245）工况：一侧吊笼满载下降，另一侧停止（空中） ；5N1QP （2-）+2QPxh q=3700(2-1.145)+3700+150106.3=22808.5kg（应为 1.245）工况：一侧吊笼满载下降，另一侧静止于地面；6N = 1QP （2-）xh q=3700(2-1.145) +106.3150=19108.5kg（-？）工况：一侧吊笼满载上升，另一侧静止于地面；7N = 1QP+xh q=37001.145+106.3150=20181.5kg（应为 1.245）工况： 两侧吊笼满载停于空中；8N = 1QP+2QP +xqh=3700+3700+106.3150=23345kg工况：两侧吊笼停于地面；9N =xqh=15945kg工况：安装时，双笼同时动作，其中上升时受力大；10N=（01Q +02Q ）+xqh=170021.145+106.3150=19838kg（应为 1.245）工况：安装时，一侧吊笼动作，另一侧停于地面；11N =01Q+xqh =17001.145+106.3150=17891.5kg（应为 1.245）工况： 安装时，一侧吊笼动作，另一侧停于空中12N=01Q+02Q +xqh=17001.145+1700+106.3150=19591.5 kg（应为 1.245）（2）确定计算工况在以上工况轴向力计算中，假定的都是可能出现的各种工况。综合计算结果相比较，工况受力最大，需校核强度和刚度；工况受倾翻力矩较大，即所受弯矩较大；工况的非工态承受最大风载荷，也需校核。所以选上述三种典型工况作为本机的计算工况，校核整体稳定性和结构强度，并将其分别定义为工况1、工况 2 和工况 3。（3）计算典型工况下结构承受的弯矩工况 1：结构端部弯矩； 0OYOXMM 横向载荷引起的弯矩； HXM0；21q2HYfMh工况 2：oXM 0.325QP=1202.5kg.m oYM 0.88QP=0.883700=3256 kg.m HXM= 0；HYM= 08工况 3：0OYOXMM；HXM0；2HY1Mq2fh1.2.5 导轨架结构整体稳定性校核（1）确定最大自由工作高度(第一附着支撑点的位置)设最大自由工作高度为 h = 12m，自重作用于结构顶部。导轨架长细比： （查结构力学5计算得）22122 124040 461.30.4hhArA查表得稳定系数为 = 0.879风载荷对导轨架根部弯矩及应力校核公式：fqM = 21q2fh =1/219.501212 = 1404kg.m本结构为双向压弯结构，采用下面的（钢结构）计算公式进行校核：111 110.90.9OyOyHyHyOXOXHXHXmyXyEyEyCMCMCMCMNCNNAWWNN