層樓電梯的PLC控制

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1、 層樓電梯的PLC控制 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 2 個人收集整理 勿做商業(yè)用途

2、 四層樓電梯的PLC控制 目錄 一. 畢業(yè)設(shè)計課題介紹。.。.。。..。。。。。..。。.。.。...。.。.。。.。...。。。..。.。。。.5 二. 四層樓電梯PLC控制及程序分析。....。。。。。.。。.。..。。。。.。..。。。.。.。。。7 1. 操作部分控制..。.。。...。...。。.。。...。。.。.。......。。。。。.。。。...。..。..7 2. 邏輯分析。。。。.。。.。..。..。。。。....。。.。.。。。。。....。.。。。..。。。。..。。。.。.7 3. 硬件設(shè)計.。.

3、.。.。。..。。.............。.。。。.....。。....。..。。。。.。。.。。。7 4. 電梯的工作示意圖。...。..。。....。...。..。..。..。。...。.。.。。...。。。..。.8 5. 電梯的I/O接口圖。。。。.。..。.。..。......。。..。。..。..。。.。。。。.。。.....。9 6. 四層樓電梯的情況分析.。。.。。。。.......。..。。。.。。。....。..。.。。。。..。.。9 7。 PLC程序部分的小結(jié)。。。。。..。。..。.。..。..。。.。.。。..。。.。。。..。..。.。..。18 三

4、. 電梯主要部件結(jié)構(gòu)及功能介紹。.。。.。.。。..。。....。.。。.。..。。.。..。..。.18 1。 電梯曳引系統(tǒng)。。..。。。.。.。..。。。。.。.。.。..。..。。.。。。...。....。.。。.。.。18 2。 控制柜。。..。。。。...。。.。..。。。.。。.。..。.。.。。。。。。。。..。。。。.。。.。.。..。.31 3。 門系統(tǒng).。.。..。。。。。...。..。..。.。.。。.....。。。.。.。。。。。.。.。。。。.。。..。.34 4。 對重....。..。。..。.。.。....。.。。。。。。。。。......。。....。.

5、。。.。。。。..。。.。37 5. 轎廂.。。。.。.。。.。....。.。.。.......。。。。。。...。...。。.....。......。..。38 6。 機械部分小結(jié).。。。.。.。。。......。。。。。.。。。。..。。..。。。.。...。。。.。.。。.。38 四. 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)。......。...。。.....。。。.。.。。.。..。。。.。。..。.。.。。.。.。..39 五. 參考文獻..。.。。....。...。。.。.。。.。...。..。...。...。。....。。..。。.。。。。40 六. 附錄 1。 四層樓電梯控制程序 2。 四

6、層樓電梯梯形圖 3. 主要零部件的裝配圖以及零件圖 四層樓電梯設(shè)計 摘要：此次畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容有兩個,一個是設(shè)計出一個能夠控制四層樓電梯運動的程序,根據(jù)平時所知道的，四層樓電梯分為在1層，2層,3層,4層四個樓層?？繒r的其他樓層呼叫的種種情況。這其中也包括了兩層同時呼叫以及三層同時呼叫.另一個主要任務(wù)是設(shè)計出電梯的幾個主要部件的零件圖以及裝配圖。其中我主要通過可編程控制器（PLC)來實現(xiàn)四層樓電梯的啟停以及那些呼叫的情況。而在電梯的機械部分設(shè)計上，我主要將重點放在了電梯的開門機,曳引機以及控制柜上。當然，轎廂，對重這些部件的尺寸也涉及在內(nèi).我運用所學(xué)知識獨立完成了四層樓電梯的

7、機械以及電方面的設(shè)計. 關(guān)鍵詞： 電梯,可編程控制器（PLC），開門機,曳引機，控制柜 Four building elevator design Abstract： There are two primary coverages in this graduation project， one is to design a procedure which can control this four building elevator. According to which usually knew, four building elevator divides into a

8、t one, two, three, four these four floors when other floors call all sorts of situations. This has also included two simultaneous calls as well as three simultaneous calls。 Another primary mission is to design the several major components’ detail drawings as well as assembly drawings on the elevator

9、。 And I mainly realized the four building elevator’s starting and stoping and those call situations through the programmable controller (PLC）. But on the design of the elevator’s mechanical part， I put the emphasis on elevator’s door opener, tactor and cntrol cubicle。 Of course， sdan theater box, we

10、ight these parts' sizes also in it. I used knowledge which I have studied to complete the design on mchinery as well as electricity aspect of the four building elevator by my ownself。本文為互聯(lián)網(wǎng)收集,請勿用作商業(yè)用途個人收集整理，勿做商業(yè)用途 Keywords： elevator， programmable controller （PLC）， door opener, tactor, control cub

11、icle 一. 畢業(yè)設(shè)計課題介紹 電梯(如圖1） 是隨著建筑業(yè)和運輸業(yè)的興起而發(fā)展起來的一種運輸工具.隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)在電梯上的大量應(yīng)用,電梯成為了一種機電一體化的大型復(fù)雜設(shè)備。電梯給人們生活,生產(chǎn)帶來了諸多方便。但是有時候還是會出現(xiàn)一些小的事故，但近年來電梯已經(jīng)趨于穩(wěn)定. 現(xiàn)在的電梯已經(jīng)被使用的越來越廣泛了,有乘客電梯,載貨電梯,客貨電梯，病床電梯，住宅電梯,雜物電梯，船用電梯,觀光電梯,汽車電梯，自動扶梯,自動人行道等.當然按驅(qū)動方式來說又可分為曳引式電梯，強制驅(qū)動式電梯，液壓式電梯，感應(yīng)式電梯。目前還有許多地方可以用的到電梯。 基于上述原因，根據(jù)指導(dǎo)老師的要求我就以“四層樓電

12、梯控制”作為我的畢業(yè)設(shè)計課題。在本次畢業(yè)設(shè)計中我主要做了如下設(shè)計工作。 1. 使用可編程控制器(PLC)來實現(xiàn)四層樓電梯的啟動,停止以及各個樓層的呼叫情況。 2。 使用Autocad圖形系統(tǒng)軟件來設(shè)計四層樓電梯的電氣控制圖. 3。 使用UGS圖形系統(tǒng)軟件來繪制電梯中的幾個重要組成部件的零件圖以及裝配圖. 4。 計算出一些主要設(shè)計到的參數(shù)。 5. 編寫設(shè)計說明書. 下面本說明書將首先詳細介紹利用可編程控制器（PLC）來實現(xiàn)的電梯控制程序,并加以分析。并且將幾個主要組成部件進行詳細介紹并加以設(shè)計，計算在電梯設(shè)計過程中所需要的一些主要參數(shù).最后將敘述這次設(shè)計的體會并列出這次設(shè)計相關(guān)的

13、參考資料。 圖1 1—減速箱;　　　2—曳引輪； 3-曳引機底座;　　　4-導(dǎo)向輪； 5—限速器;　　　6-機座； 7-導(dǎo)軌支架；　　　　8—曳引鋼絲繩; 9-開關(guān)碰鐵；　　10—緊急終端開關(guān);11—導(dǎo)靴；　　　　　 12—轎架； 13—轎門；　　　 14—安全鉗； 15-導(dǎo)軌； 　　　　　16—繩頭組合； 17-對重,　　　 18—補償鏈; 19-補償鏈導(dǎo)輪; 　　20—張緊裝置； 21-緩沖器；　 　22-底坑； 23-層門；　　　　　 24—呼梯盒； 25-

14、層樓指示燈； 26—隨行電纜； 27—轎壁；　　　　　 28-轎內(nèi)操縱箱； 29—開門機； 　　30-井道傳感器； 31-電源開關(guān)；　 　　32-控制柜； 33—曳引電機;　 34—制動器 二. 四層樓電梯PLC控制及程序分析 我使用可編程控制器(PLC）來實現(xiàn)這次設(shè)計的電梯控制部分。首先我介紹一下我對于四層樓電梯編程的思路: 1. 操作部分的控制 1)。 到達指定樓層自動停層,自動開門 2). 延時自動關(guān)門，等候廳外召喚 3)。 響應(yīng)順電梯行進方向上的廳外召喚 4）. 電梯到達頂層或底層時，自動停止并改換方向 5). 門廳與轎

15、廂內(nèi)有樓層顯示 2. 邏輯分析 電梯控制系統(tǒng)的換向換速控制主要取決于外部各個輸入信號之間的邏輯組合.針對輸入的4組信號,可以分為3類考慮. 1). 第一類是輸入的樓層監(jiān)測信號，首先這類信號可以提供電梯所在的樓層信息，使用它們進行樓層指示。另外，還可以使用這類信號與另外兩組信號配合，實現(xiàn)樓層相關(guān)的控制指令以及拖動電機的加減速控制。 2）. 第二類信號是電梯轎內(nèi)的樓層選擇信號,這幾個信號是由轎內(nèi)的數(shù)字按鈕發(fā)出的,它們與第一類信號配合實現(xiàn)對電梯升降的控制。 3）。 第三類信號為電梯門廳的升降按鈕產(chǎn)生的上下信號,包括2層向下,3層向下，4層向下以及1層向上,2層向上，

16、3層向上。這里的6個信號與電機運行的方向信號以及第一類位置信號配合，可用于提供對電梯門廳升降按鈕的響應(yīng)。 3. 硬件方面的設(shè)計 1). 主要是轎內(nèi)的樓層選擇數(shù)字鍵1到4,各層門廳按鈕,除一層只設(shè)置上升按鈕,四層只設(shè)置下降按鈕,其他幾層設(shè)置上升和下降兩個按鈕. 2)。 為確保電梯的正常停止,在各層設(shè)置位置監(jiān)測元件,當電梯運行到每層時,對應(yīng)的監(jiān)測元件給出信號到PLC 3). 對電機進行控制的輸出,包括正向控制，反向控制,快速控制和慢速控制4個輸出.其中正反向控制輸出點驅(qū)動繼電器完成對電機方向的控制，快慢速輸出所驅(qū)動的繼電器是實現(xiàn)對加減速電阻的控制,而具體的電機速度

17、變化的實現(xiàn)方式依據(jù)實際情況不同而不同。而在我的設(shè)計中,只是加入了快速和慢速的功能 4。 電梯的工作示意圖 工作示意圖 5. I/O接口圖 I/O接口圖 這次設(shè)計我采用的是FX2N-48MT型的PLC，如工作示意圖與I/O接口圖所示的，1層到4層的轉(zhuǎn)換是由限位開關(guān)來完成的.同時控制四層的按鈕為X4,X5，X6,X7四個按鈕.在輸出端，首先是四層樓的四個指示燈，隨后是KM1和KM2兩個接觸器分別代表了電梯的上升和下降.N端與L端兩端是由變

18、壓器接出的220V的電. 6。 情況分析 這次設(shè)計最為重要的就是如何控制四層電梯面對各種情況下的動作.首先明確的是電梯分上升和下降兩個情況.下面是我對于編程的分析。 程序段1 本段程序為1層到4層數(shù)碼管顯示的命令，程序的意思是將數(shù)字1,2,3,4分別輸入數(shù)碼管，當哪層得到命令時，則對應(yīng)該層的數(shù)碼管顯示。最后一句的目的就是啟動數(shù)碼管. 1. 較為簡單的單層呼叫.(詳見程序段2) 1）. 停在1層時,2層,3層,4層分別呼叫，電梯下降,因為是1層,所以電梯只是下降。 2)。 停在4層時，1層,2層，3層分別呼叫，由于是在4層，所以電梯只是上升. 3）。 停在2層時

19、，當1層呼叫時,電梯下降,而當3層和4層分別呼叫時,電梯就上升。 4)。 停在3層時，4層呼叫，電梯上升,而當1層,2層分別呼叫時，電梯則下降.］ 程序段2 2. 接下來是2層同時呼叫的情況. 1). 停在1層時,當2層和3層同時呼叫時,則看2層和3層哪一層率先呼叫,如果2層先呼叫，則先上升到2層,再上升到3層。若3層先呼叫，則先上升到3層，隨后再下降到2層.當2層和4層以及3層和4層同時呼叫時,情況和上面2層和3層同時呼叫時的情況相同. 2）。 當電梯停在4層時， 當2層和3層同時呼叫時，則也是先看哪層率先呼叫,2層先則先下降到2層再上升3層，若3層先呼叫則先下降到3層再下

20、降到2層。停在4層時的情況也是這樣。 3)。 停在2層時,也是看哪一層率先呼叫,率先呼叫的層先運動。 4). 停在3層時,同樣也是看哪一層先呼叫,先呼叫的層先運動。 程序段3 如程序段3所示，我列出的是電梯在四層時的兩層同時呼叫的情況，電梯停在其余層時的情況和停在四層的情況是一樣的。（電梯停在1層時不可能）。比如說1層與2層同時呼叫時,則按上面所說的看哪層率先呼叫，假設(shè)第2層先呼叫，則程序段3中最后1段里的M7接通,(雖然上面的M6也接通,但是由于是2層先呼叫,所以當?shù)?層時,只有最后1段里的接通，接通的同時，時間繼電器T2也得電,延時之后，程序段3中最上面1段里的T2接

21、通了,這時本來由于斷開而斷開的線路又由T2這路接通了,電梯則開始下降到1層再停止。這里要說明的是Y11是下降的線圈. 程序段4 再如程序段4所示的,這是當電梯停在1層時,2層同時呼叫時的情況.比如當電梯停在1層時，2層與3層同時呼叫，按上面說的看哪一層率先呼叫,假設(shè)2層率先呼叫，則先上升到2層，當上升到2層之后，程序段5中的X12接通,接通的同時，時間繼電器T6也接通，程序段上半段里的本來由于X12斷開而失電的Y12又由T6得電了,這樣電梯就又能開始運行到3層了。 程序段5 這里需要提到的是另外的一種情況,如果電梯停在2樓或3樓時,就會有一定的概率出現(xiàn)既要下降又要上升的情況

22、。比如說當電梯停在2樓時,1樓和3樓同時呼叫的情況。 程序段6 如程序段6所示，3層先1層后則先上升到3層再下降到1層.由于無論是Y11下降還是Y12上升,其中都有M3，由于是在第2層,所以顯然Y11下降端的M3在電梯停在2層時是不會接通的，所以在這里我放了一段程序如程序段6中的上半段，當X12接通時（也就是當電梯停在第2層時),M20就會得電接通,當M20接通是,程序段6下半段中的就會斷開,這樣在Y11下降這一路的M3在電梯停在2層呼叫時是不會接通的. 當電梯停在3層時，2層和4層同時呼叫的情況如下程序段7 程序段7 情況和當電梯停在第2層時差不多，當2

23、層率先呼叫時，由于是在3層，所以電梯應(yīng)該首先下降，但由于Y11下降和Y12上升這里都有M2，所以無法判斷到底是上升還是下降，如程序段7,當電梯停在3樓時，M26接通了，當M26接通時，程序段7下半段中M2之后的斷開了,這樣當電梯停在3層呼叫時，上升時的M2就會由于M26的斷開而無法接通了. 其他的在2層或3層時到底上升還是下降與我剛才說的一樣，主要是看哪層率先呼叫，先呼叫的就先運動。其中既有先上升再上升的,先下降再下降的,也有我上面提到的先下降后上升的以及先上升后下降的. 3. 最后是3層同時呼叫的情況 1）。 停在1層時,2層，3層，4層同時呼叫時，也是按照上面的思路看哪一層率先呼叫

24、,由于有3層，所以做比較的就有6種情況了.2—3-4，2-4—3，3-2-4,3—4-2,4-2-3，4-3-2. 2）。 停在4層時，1層,2層,3層同時呼叫時，則有1-2—3，1-3-2,2-1—3,2—3-1,3—1—2，3—2—1. 3). 停在2層時,1層,3層，4層同時呼叫時,則有1-3-4，1-4—3，3—1-4，3-4—1,4-1-3,4-3—1. 4). 停在3層時，1層,2層，4層同時呼叫時，則有1—2—4,1—4-2,2—1-4,2—4-1，4-1-2，4-2—1。 程序段8 如程序段8所示,前面2段部分為這些情況所有匯總起來的程序段

25、,下面一小段是我要介紹的當電梯停在第3層時,1層,2層,4層同時呼叫時的情況.首先這3層同時呼叫了,則M31接通了,則在程序段8中有四處M31接通了，可以看到這四處M31后都跟著樓層的限位開關(guān),不同的是分別跟的有X11,X14和兩個X12,這里要說明的是為什么要跟兩個X12，因為就X11和X14來說,這兩個樓層不是下降就是上升,只有一種情況,而X12則不同，其有可能上升也有可能下降.所以這里要跟兩個X12，為了區(qū)別，我在X12后分別跟了和.也就是說當?shù)搅?層，則跟X11這一路就會斷開,則電梯繼續(xù)向4層走,反之，當先到了4層,則跟X14這一路就會斷開，則電梯繼續(xù)向1層走.假設(shè)2-1—4這個順序,

26、電梯先到了第2層，則這里2個X12都接通,隨后到達第1層，到達后跟在X12后面X11就會斷開，斷開后就只有后面跟X14的這一路接通了.其他幾種三層同時呼叫的情況和這個差不多，唯一要注意的就是第二層和第三層，這兩層既有上升的情況也有下降的情況,這就是看是上升先按還是下降先按了. 程序段9 如程序段9所示，這里我還設(shè)計了開門和關(guān)門的簡單程序,Y1為開門，開門接通的同時T0也接通,這樣延時之后，Y2關(guān)門也就接通了,接通的同時，M5被Y2斷開了,這樣整個就斷開了。這樣往復(fù). 7。 程序部分小結(jié) 四層樓電梯在編程方面遇到的最大問題就在于越到呼叫層數(shù)越多，也就越容易混淆。首先必須要明

27、確有哪些情況要考慮，考慮這個的同時還要同時兼顧是不是在另外的指令上發(fā)生沖突之類的.其次要考慮的是同時呼叫時的順序問題,在這里需要注意的是當電梯出現(xiàn)?？吭诘诙踊虻谌龑訒r的一些情況,比如停靠在第二層時，第三層呼叫，則需要防止出現(xiàn)電梯可能走下降這一路的問題，?？吭诘谌龑訒r也有這個問題，也就是第二層呼叫時的問題.還要考慮的是在3層同時呼叫時的電梯?？繒r間,這里很容易就忽視了。最后必須要注意的是也就是比較重要的是不能搞亂情況。 三. 電梯主要部件結(jié)構(gòu)及功能介紹 1。 電梯曳引系統(tǒng) 電梯曳引系統(tǒng)的作用是輸出動力并且傳遞動力,從而使電梯完成向上或向下的運動. 電梯曳引系統(tǒng)的主要組成部分有：曳引

28、輪，曳引繩,曳引電動機,制動器等. 1。1 曳引機 曳引機是電梯的主要拖動機械，它驅(qū)動電梯的轎廂和對重裝置作上，下運動。其組成部分主要有：曳引電動機，制動器，減速箱，曳引輪和底座。根據(jù)需要有的曳引機還裝有冷卻分機,速度反饋裝置，慣性輪等。根據(jù)電動機與曳引輪之間是否有減速箱,又可分為有齒曳引機(如圖2）和無齒曳引機。 圖2 有齒曳引機和無齒曳引機的區(qū)別主要在于無齒曳引機過去一般是以直流電動機作為動力，而且由于沒有減速箱這一中間傳動環(huán)節(jié)，所以傳動效率高，噪聲小,傳動平穩(wěn)。但同時也存在能耗大，造價高，維修不便等缺點.而有齒曳引機的技術(shù)就比較成熟了，其拖動裝置的動力是通過中間減速器傳遞

29、到曳引輪上的.由于存在著減速箱，其作用是降低電動機輸出轉(zhuǎn)速,同時提高輸出力矩.減速箱常采用蝸輪蝸桿傳動,這種傳動方式具有傳動比大,運行平穩(wěn),噪聲低,體積小的優(yōu)點. 1.2 曳引繩 這里我主要研究并計算了有關(guān)曳引繩的張力問題.曳引繩的張力不均會造成轎廂抖動，磨損曳引輪，所以懸掛曳引繩后應(yīng)該進行張力檢測，電梯投入使用后也應(yīng)定期對曳引繩張力進行檢測.根據(jù)國家標準規(guī)定(GB10060-93〈<電梯安裝驗收規(guī)范〉〉中4。3。3條)其張力平均值偏差均不大于5%。 1). 首先將曳引繩按一定順序予以編號，如A，B,C，D，E等以便于記錄數(shù)據(jù).其次我使用了200N的測力計,測量每根鋼絲繩等距離狀態(tài)下

30、的力?，F(xiàn)在我將五根曳引繩都沿水平方向拉離原位150mm,分別記下這五根曳引繩在測力計上的力,得到A為120N，B為125N，C為130N，D為135N，E為140N，當然，測量時各繩受力點都在同一水平上。 2)。 做完上述準備工作后,就開始進入計算.首先計算曳引力的平均值 Fk=(FA+FB+FC+FD+FE）/ns 式中Fk : 曳引繩張力的平均值（N） FA-—-- FE： 各曳引繩等距離的張力（N) ns : 曳引繩數(shù)量,被測電梯有5根繩 隨后將數(shù)據(jù)代入 Fk=(120+125+130+135+140)/5=130N 3)。 平均值算完后計算曳引繩

31、張力的偏差值，偏差值的計算公式就是用測得的每根曳引繩的等距離張力減去曳引繩張力的平均值，減完的結(jié)果就是各繩的張力偏差值。 TA=FA-FK=120—130= —10N TB=FB-FK=125-130= —5N TC=FC-FK=130-130= 0N TD=FD-FK=135—130= 5N TE=FE-FK=140-130= 10N 式中 TA-——- TE： 各繩張力與平均值張力偏差值(N） FK ： 曳引繩張力平均值（N） 4)。 之后就是開始計算各曳引繩張力與平均值偏差百分比 A= TA/ FK= (-10）/130= -7.7％ B= T

32、B/ FK= （-5）/130= -3.8％ C= TC/ FK= 0/130=0 D= TD/ FK= 5/130= 3.8% E= TE/ FK= 10/130=7。7% 式中 A——-—E: 曳引繩張力百分比(％) 5)。 計算部分已經(jīng)全部完成了,接下來最后就是判斷部分了 經(jīng)計算結(jié)果得A，B,C,D，E五根繩的張力數(shù)值,根據(jù)國家標準張力平均值偏差均不大于5％可知,A和E都不符合，這兩根繩為7。7%，都超過了5%。 1.3曳引電動機 曳引電動機是電梯的動力來源，是電梯的關(guān)鍵部件之一，所以在選用前一定要了解電梯的拖動特點和電梯對曳引電動機的要求。我

33、根據(jù)查閱的資料列出了以下四點： 1） 電梯是一個大慣量的拖動系統(tǒng),要求電動機有較大的過載能力 在電梯中，通常要求曳引電動機的過載倍數(shù)λm為3到4倍,過載能力的加大是由于轉(zhuǎn)動慣量，轉(zhuǎn)動慣量的增加也就是系統(tǒng)飛輪矩的增加,使得在加，減速階段電梯的動態(tài)負載(如圖3)轉(zhuǎn)矩加大. 圖3 在圖3中,所有的曲線都為速度曲線,整個為電梯的動態(tài)負載機械特性曲線.我以AE段進行了計算： 由圖我假設(shè)AE段的速度曲線為v=kt， 電動機軸的旋轉(zhuǎn)加速度dn/dt=2kt, 把其代入動態(tài)轉(zhuǎn)矩方程得: M=2GDkt/375. 說明在啟動的AE段內(nèi)，動態(tài)轉(zhuǎn)矩與時間成正比。隨后將v入整理得： v(187.

34、5/GD)＊M/k . 在AE段的動態(tài)特性曲線v=f（M）為一條拋物線。 EF：為一條直線,所以相應(yīng)的動態(tài)轉(zhuǎn)矩為常數(shù)。 FB：與AE段對稱,為一段反拋物線 BC:恒速運行段，其加速度為零,所以動態(tài)轉(zhuǎn)矩也為零。 另外一邊則與此邊對稱。 2)。 動機必須要承受電梯的頻繁起停。 由于頻繁起停，所以經(jīng)常導(dǎo)致電動機發(fā)熱,所以有必要改進起，制動方法來減少加,減速過度過程中電動機的發(fā)熱量. 3). 電梯做的是周期運動，所以在選擇電動機上也要選用周期斷續(xù)工作制的電動機。（見圖4，電梯的運行步驟) 圖4 在這方面,主要是由負載持續(xù)率決定的，也就是說工作時間占周期時間的百分比.其公式為

35、： FS=tg/T*100% 式中 FS: 負載持續(xù)率 T : 周期 tg： 電動機工作時間 4）. 對于交流電梯，要求曳引電動機有足夠的起動轉(zhuǎn)矩和盡量小的起動電流。 接下來，我分析一下我在選用電動機額定功率時的做法. 首先由圖3電梯的動態(tài)負載曲線,我將其變化成轉(zhuǎn)矩與時間的變化曲線，如圖5 圖5 我在選用電動機時是根據(jù)ABCD段這段工作區(qū)間來選的，不過由于同時存在加速階段AEFB段與減速階段CF'E’D，所以我覺得工作區(qū)間的負載轉(zhuǎn)矩等于勻速運行階段的負載轉(zhuǎn)矩,也就是靜態(tài)負載轉(zhuǎn)矩,所以開始的時候可以用平均負載來代

36、替等效負載. 根據(jù)圖6中的力學(xué)關(guān)系,列出曳引電動機的額定功率方程： PN=K(1—KP)*mN*vN/ 102η KP=（Qp—Qj）/QN=（mp-mj)/ mN 式中 Qp ， mp： 電梯對重的重量和質(zhì)量 Qj , mj: 電梯轎廂的重量和質(zhì)量 QN, mN： 電梯承重的重量和質(zhì)量 KP=0.4--——0。5 K ： 1。1--—1。6 傳動系統(tǒng)的效率η與轎廂的懸吊方式及曳引類型有關(guān)。(參見表1) 1:1繞法 2:1繞法 有齒曳引機 η=0。

37、5--—0。6 η=0.45--—0.55 無齒曳引機 η=0。85 η=0。8 表1 圖6 我設(shè)計的電梯采用的是1:1的繞法，設(shè)電梯的額定梯速為1m/s，而額定載重量為1000kg，查表1并代入得: PN=K(1—KP)＊mN＊vN/ 102η =(1.1-—-1.6)(1-0。45)*1000*1/(102*0.55） =10。79—--15。69（KW) 所以參見［1］表3-2取YPTD變頻調(diào)速異步電動機系列里的YPTD160L2—6，其額定功率為13KW. 1.4 制動

38、器 制動器是電梯的一個重要安全裝置,對主動轉(zhuǎn)軸起制動作用,還能使工作中的轎廂停止運行,還對轎廂與廳門地坎平層時的準確度起著重要作用.對于有齒曳引機,制動器安裝在電動機的旁邊,而對于無齒曳引機來說，制動器則安裝在電動機與曳引輪之間。制動器的工作原理是：當電梯處于靜止狀態(tài)時，曳引電動機，電磁制動器的鐵心之間會變得沒有吸引力，這樣就保證了電梯處于不工作的靜止狀態(tài)。而當曳引電動機通電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動電磁鐵中的線圈也同時通上電流，電磁鐵心迅速磁化吸合,從而使電梯在無制動力的情況下得以運行，當電梯轎廂到達所需層站停下時,曳引電動機失電，制動電磁鐵中的線圈也同時失電,電磁鐵心中的磁力迅速消失,所以此

39、時電梯又再次停止工作了。 1.5 曳引輪 曳引輪是嵌掛曳引鋼絲繩的輪子，也稱曳引繩輪或驅(qū)繩輪，繩的兩端分別與轎廂和對重裝置連接.當曳引輪轉(zhuǎn)動時，通過曳引繩和曳引輪之間的摩擦力或者說是曳引力,驅(qū)動轎廂和對重裝置上下運動. 1。6 軸 首先我要說明的是這里的減速器是用在曳引機上的，目的是將電動機軸輸出的較高轉(zhuǎn)速降低到曳引輪所需的較低轉(zhuǎn)速，同時得到較大的曳引轉(zhuǎn)矩,以此來適應(yīng)電梯的運行要求。在這里,我主要將設(shè)計方向放在了軸的繪制與校核上了.這根軸是套在曳引輪之上的。如圖7，在這張圖上，我只是簡單的標注了幾個長度以及直徑的尺寸,為了便于計算。在這次設(shè)計中,我選用的每級齒輪傳動

40、的效率為0.97，根據(jù)上面選擇的曳引電動機的功率為13KW,轉(zhuǎn)速為967r/min,由此計算出輸出軸上的功率P=13*9.67=12.23KW。而在齒輪機構(gòu)的選用上,我選用的高速級齒輪為z1為20，z2為75,模數(shù)為3。5 .而低速級齒輪我所選用的為z1為23,z2為90,模數(shù)為4 。β為8.06’34”，αn為20。。由此計算出輸出軸上的轉(zhuǎn)速n=967＊20/75＊23/95=62.43r/min，由上兩個結(jié)果可算出轉(zhuǎn)矩T=9550000*12.23/62。43=1870839N。mm. 大齒輪的分度圓直徑為d=4＊95=380mm 根據(jù)上述所算出的結(jié)果可得：Ft=2*T/d=9748N

41、 Fr=Ft*tgαn/cosβ=3584N Fa=Ft*tgβ=1389N 圖7 首先我根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖（圖7）作出了軸的計算簡圖(如圖8)所示，在確定軸承的支點位置時，我從手冊中查取了a值,對于角接觸球軸承，由手冊中查得a=16mm，因此作為簡支梁的軸的支承跨距L2+L3=204mm+80mm=284mm.根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖(如圖8). 圖8 圖中 a--—--—計算簡圖 b———-—-彎矩MH圖

42、 c---—-—彎矩Mv圖 d-———-—總彎矩M圖 e--—---扭矩圖 根據(jù)圖8中的力的關(guān)系,有以下關(guān)系式: FNH1+FNH2=Ft FNV1+FNV2=Fr F'NV1=Fa 因為對于D點： FNH1*0。290= Ft*0。083; FNV1*0.290= FaD/2+ Fr＊0。083 對于B點： FNH2＊0。290= Ft＊0。207; FNV2*0.290+FaD/2= Fr*0.207 所以 FNH1=Ft＊0。083/.290=9748*0。083/.290=2790

43、N FNH2=Ft＊0.207/0。290=9748＊0.207/0。290=6958N Ma=FaD/2=1389＊0.068/2=47.23N FNV1=（FaD/2+Fr*0。083）/。290=（47.23+3584＊0。083）/.290=1188.63N FNV2=(Fr＊0.207-Ma）/0.290=(3584＊0。207-47。23）/0。290=2395.37N 根據(jù)計算可得: 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F FNH1=2790N, FNH2=6958N FNV1=1188。63N, FN

44、V2=2395.37N 彎矩M MH=577514N MV1=246046.4N，MV2=195827.71N 總彎矩 M1=(5775142+246046.42）1/2=627742.98N·mm M2=(5775142+195827。72)1/2=609812.19N·mm 扭矩T T=1870839N·mm 其次是按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度，進行校核時,通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強度。根據(jù)參考文獻［]可知，軸的彎扭合成強度條件為： 式中：

45、--—--軸的計算應(yīng)力 M1-————軸所受的彎矩 W----—軸的抗彎截面系數(shù)， --—折合系數(shù)，當扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，取0.6 --—對稱循環(huán)變應(yīng)力時軸的許用彎曲應(yīng)力 由于選定軸的材料為45鋼，采用調(diào)質(zhì)處理,所以由參考文獻[]中的表15—1可查得=60Mpa。 所以 =（627742。982+(0.6＊1870839）2)1/2/W =40。90Mpa〈60Mpa 符合要求,所以安全。 接下去我是進行了軸的剛度校核計算 1). 軸的彎曲剛度校核計算

46、 常見的軸大多可視為簡支梁,若是光軸,可直接利用公式計算。若是階梯軸，可用當量直徑法作近似計算.根據(jù)參考文獻［]可得: 式中：li-—階梯軸第段的長度; di——階梯軸第段的直徑； L——階梯軸的計算長度; Z——階梯軸計算長度內(nèi)的軸段數(shù); 根據(jù)圖7所示: l1=60 d1=60 l2=70 d2=68 l3=16 d3=76 l4=80

47、 d4=68 l5=28 d5=56 l6=60 d6=48 l7=80 d7=40 式中L=394 代入計算當量dv=51。16 根據(jù)參考文獻［］可知軸的彎曲剛度條件為： 撓度: y≤［y] 偏轉(zhuǎn)角： 撓度、偏轉(zhuǎn)角的

48、計算公式： y=PL3/48EI θ=PL2/16EI 式中:E-—材料的彈性模量對鋼材E=210Gpa； I—-軸截面的極慣性矩,對于圓軸，； L——階梯軸的長度； P——階梯軸所受的力, P=3584N 許用撓度根據(jù)參考文獻［]15-5，由于低速軸是安裝蝸輪的軸，所以［y]= （0.02~0.05）ma， 由于是安裝蝸輪處軸的截面，所以允許偏轉(zhuǎn)角=0.001～0.002. 我在設(shè)計中取[y]=0。03*6.3（蝸輪的端面模數(shù))=0。189mm

49、 y=3584＊3943*64/48＊210000*684*=0。020<［y] =3584＊3942*64/16＊210000＊684*=0.00016<[] 所以彎曲剛度是合格的。 2)。 軸的扭轉(zhuǎn)剛度校核計算 由參考文獻［]可知： 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角φ來表示，圓軸扭轉(zhuǎn)角φ［單位為］的計算公式為： 階梯軸： 式中：G——軸的材料的剪切彈性摸量,單位為Mpa，對于鋼材，G=； L——階梯軸所受扭矩作用的長度 Z——階梯軸受扭矩作用的軸段數(shù)。 ——分別代表階梯軸第I段上所受的扭矩、長度和極

50、慣性矩。 ——軸截面的極慣性矩,對于圓軸： 由上述代入可計算出φ=0。63 這里要說明的是：首先低速軸只是一般的傳動軸.其次是式中的［φ］為每米長的允許扭轉(zhuǎn)角，與軸的使用場合有關(guān)，而對于像低速軸這樣的一般傳動軸來說,其［φ］的允許范圍是0。5-1之間,而對于一些精密的傳動軸來說， [φ]的允許范圍則為0.25—0。5之間,而對于一些精度要求不高的軸來說，其[φ］甚至可以取到1。 2. 控制柜 控制柜里面主要為電梯的運行信息控制系統(tǒng)，速度控制系統(tǒng),群控制系統(tǒng)和遠程監(jiān)控的檢測系統(tǒng)，還有電源處理裝置等. 在控制柜的設(shè)計上,我主要將重點放在了整個電路的控制部分.

51、 1. 主電路（如圖9) 圖9 KM1,KM2代表的是電梯的上樓與下樓，上樓時,KM1得電吸合，下樓時,KM2得電吸合.FU為熔斷器，QS為空氣開關(guān),起保護作用.這里使用變頻器的原因是首先因為電梯上下都會有加速與減速的過程，所以我安裝了一個變頻器來改變電梯的速度,其次變頻器本身存在著保護的作用，所以這里就直接使用變頻器來代替熱繼電器FR了.在這里,我選擇的變頻器是三菱系列的FR-F540的，其適用電機的額定功率是0。5KW到55KW。 2。 電源電路圖(如圖10） 圖10 電源電路圖主要是變壓器的接法，B1,C1為主電路的線,N1,N2則接到控

52、制電路.N3,N4則接24V直流電. 3. 控制電路圖（如圖11) 圖11為控制電路，由N1，N2接入，接PLC與控制電路正反轉(zhuǎn)端。其中X0為超重的行程開關(guān),X11,X12，X13,X14為1樓至4樓的行程開關(guān)。X4，X5,X6,X7則分別為1樓到4樓的按鈕.X10為啟動數(shù)碼管的按鈕。輸出端方面,Y13,Y14,Y15,Y16為1樓至4樓的指示燈.Y11為電梯的上升，Y12為電梯的下降。PLC在接一個變頻器,變頻器主要來控制電梯上升與下降時的加速與減速的控制。 圖11 3。 門系統(tǒng) 電梯的門系統(tǒng)主要包括轎門（轎廂門)，廳門（層門)，開門關(guān)門機構(gòu),安全裝置以及附屬的零

53、，部件。對于電梯來講，門系統(tǒng)是不可或缺的安全保護設(shè)施，它可以防止一些可能發(fā)生的危險情況. 1. 開門機 如圖12所示為開門機的一些形式 圖12 由左至右依次為單扇側(cè)開門,單扇中分門,雙扇側(cè)開門，雙扇中分門,多扇側(cè)開門，外敞式門以及蛇腹形式門.我所選用的是單扇中分門這種形式。中分門的意思是門由中間向兩側(cè)分開，開門時，左右門扇以相同的速度向兩側(cè)開啟，關(guān)閉的時候,左右門扇也是同樣以相同的速度向兩側(cè)關(guān)閉.現(xiàn)在社會當中這種形式也被越來越多的使用了. 在開門機的設(shè)計中，我主要是進行了一些主要部件的繪制，如皮帶輪,搖桿，連桿,行程開關(guān)等。如圖13為我設(shè)計的一個較為簡單的開門機的

54、系統(tǒng)。 圖13 圖中1為轎廂門,2為行程開關(guān),3為電動機，4為曲柄輪，5為搖桿，6為連桿，7為皮帶輪。這個開門機的工作原理是當電梯到達了指定樓層時,電動機使下面的曲柄輪轉(zhuǎn)動，由于曲柄輪的轉(zhuǎn)動,致使連在其上的搖桿進行擺動，隨著搖桿的擺動，連桿也會跟著一起擺動,而與連桿連在一起的行程開關(guān)此時也會隨著擺動而運動,行程開關(guān)這時將帶動皮帶輪帶動兩扇門向左右移動. 2。 在開門機的設(shè)計中需要提到是我這里的搖桿與連桿的連接方式,也就是曲柄連桿的連接方式。我使用的是比較簡單的光桿連接，使用螺母緊固的形式.如圖14 圖14 此種結(jié)構(gòu)較為簡單，兩連桿間的縱向以及軸向的固定是通過螺母與螺桿軸肩的相

55、互作用來實現(xiàn)的.當需要改變兩桿間的距離時，只需將緊固螺母放松，便可上下翕動連桿實現(xiàn)調(diào)整了. 3. 電動機的選擇 對于開門機來說,由于開門的速度不用太快,所以電動機的選擇方面我選了功率并不太大的.這里我選擇的是Y系列三相異步電動機. 對于工作機的阻力F，我設(shè)計為500kg*9.8=4900N,工作速度由于不需要太快，所以我設(shè)計為1m/s,這時計算工作機的有效功率為Pw=Fv/1000=4.9KW。設(shè)計中的傳動效率設(shè)計為0.97，所以電動機所需的功率為P=Pw/0.97=5.05KW.在一般機械中,用的最多的還是同步轉(zhuǎn)速為1500或1000的.這里我選了同步轉(zhuǎn)速為1000r/mi

56、n的，功率為5。5的Y132M2—6. 4。 對重 對重裝置安裝在電梯井道內(nèi)，在電梯運行中起到平衡轎廂及電梯負載重量并減少電動機功率的作用,是曳引電梯不可缺少的一部分.對重架兩側(cè)裝有導(dǎo)靴，對重依靠導(dǎo)靴在導(dǎo)軌上滑行.對重的重量值可按［1]中得到: P=G+KQ 式中： P—-—-—對重的總重量(kg） G—-—--轎廂自重(kg) K—-—--平衡系數(shù),K=0。45-0.55 Q—--——電梯的額定載重(kg) 在我的設(shè)計中,G=1000kg,K=0.5，Q=1000kg

57、 所以P=1000+0.5＊1000=1500kg 5. 轎廂 如圖15為我設(shè)計的轎廂,其主要組成部分有：底梁,護腳板，門導(dǎo)軌,上梁，底盤，導(dǎo)靴,立柱，安全窗和轎廂. 圖15 6. 機械部分小結(jié) 在機械部分中，我主要圍繞了電梯的幾個比較重要的環(huán)節(jié)進行了設(shè)計,轎廂，對重，曳引電動機，控制柜以及門系統(tǒng).其中，自動開門機相對較為復(fù)雜，因為其涉及到了一個變頻的問題，還涉及到了一個曲柄連桿的問題。對重與轎廂方面,最主要的是重量問題.其次是曳引電動機,電機房的設(shè)計要顯得合理，電動機的選擇要合適,還有在電機房里的控制柜里電路圖. 電梯具有自動開門,自動關(guān)門，順

58、向響應(yīng)轎內(nèi)外呼梯信號,通風(fēng)等功能。且具有性能可靠,運行平穩(wěn),操作簡單等功能。 四. 畢業(yè)設(shè)計結(jié)論 在這次的畢業(yè)設(shè)計中，我的收獲頗多,主要有： 1。 熟悉有關(guān)電梯的一些運動狀態(tài)和方式. 2. 進一步熟悉掌握了PLC的使用方法和編程的一些思路。 3。 對電梯的一些組成部件有了一定的了解和掌握. 4. 一些畫圖軟件的使用方法得到了明顯的提高。 5. 提高了自己自身許多學(xué)習(xí)上的能力和動手的能力。 6。 對于面對各種情況的能力得到了提高. 在這次畢業(yè)設(shè)計中，也有一些問題有待我提高: 1： 在程

59、序設(shè)計上還存在著加速與減速并沒有很好表現(xiàn)出的問題。 2。 制圖時，有些小的部件并沒有很好地進行表現(xiàn)。 五。 參考文獻 1. <<電梯控制技術(shù)>> , 葉安麗等編 。 機械工業(yè)出版社 , 2003.6 . 2. 〈〈電梯安全技術(shù)-結(jié)構(gòu)·標準·故障排除·事故分析>> , 劉連昆,馮國慶，樊運華,王貫山編著 。 機械工業(yè)出版社 ， 2003。2 。 3. <<電梯選用指南〉> , 史信芳主編 。 華南理工大學(xué)出版社 ， 2003.2 。 4. 〈<調(diào)速用變頻器及配套設(shè)備選用指南>> ， 吳忠智，黃立培，吳加林編著 。

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