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机械式恒转矩匀速升降机

机械式恒转矩匀速升降平台是在传统剪叉式液压升降机的基础上开发、研制出的一种新型升降平台,该设备具有恒转矩驱动、台面匀速升降、结构简单、维修方便、起升高度大,折叠高度低,安装空间小,易于实现集中控制及自动化程度高等优点。能应用于传统剪叉式升降机的使用场合及需匀速升降的使用场所。目前已研制出数台用于升降舞台,使用及检测结果表明,该设备达到了设计要求,取得了满意的使用效果。

1.升降机工作原理

机械式恒转矩匀速升降平台的原理见图1,采用螺旋丝杠驱动滚轮沿臂架凸轮曲面运行实现升降机的升降。该升降平台主要由剪叉臂、升降机面。滚轮、底座、驱动装置等组成。每对剪叉臂用销轴装配成剪叉形式。上升时,由驱动装置提供驱动力Q克服升降载荷。升降平台及剪叉臂自重的合力W,拉动滚轮滑q力方向匀速移动,台面匀速上升。下降时,由驱动装置提供与图示(力反方向力,该轮滑q力反方向匀速移动,升降机匀速下降。升降自的上升、下降行程可通过设正因位开关,建立驱动装置与升降平台位置的机械电气联锁,实现自动控制。

2.但转矩匀速升降刍的设计计算

设计参数:台面载荷 W1 ; 升降行程 H; 升降时间t(或升降速度v1)

2.1计算电动机功率

(1)按图1取升降平台为一平衡系统,作用于系统的有主动力 Q,阻力W,系统沿x轴方向的虚

位移为dx,,沿y轴方向的座位移为dy。系统为理想约束。

(2)根据升降行程和设备结构及安装空间所允许的滚轮水平移动行程,确定打dx/dy比值,由此估算驱动拉力Q:

Q=dy/dxW

由升降速度Vy计算滚轮的水平移动速度Vx:

Vx=dx/dy/Vy

则驱动装置所需驱动功率N'=QVx

计算功率N=A· 1/ηN'

式中η——机械传动效率

A——工作系数

由N选择电动机

2.2 传动装置设计

根据滚轮移动速度Vx,螺杆的螺矩、线数、电动机转数计算减速比,选择减速器,确定传动装置的形式及尺寸。

减速比I=npa/60Vx

式中 n---电机转数

p----螺纹螺距

a----螺纹线数

2 .3制动装置确定

根据安装空间、位置的大小,选用常闭式制动器。电动机选用YEL系列电磁制动三相异步电动机。

2.4 滚轮及行走曲面的设计

对滚轮、剪叉臂等零部件进行受力分析,根据虚位移原理、升降平台运行参数、结构尺寸确定滚轮直径。建立剪叉臂上滚轮接触点轨迹曲面的解析表达式,设计滚轮、剪叉臂上反凸轮曲面,反凸轮曲面的参数方程为:θ为剪叉臂与水平面夹角;x',y',z'为反凸轮曲面的坐标;K1;K2为结构常数; C1,C2为状态常数;B为剪叉臂臂厚。

2.5润滑方式

根据摩擦副运动速度的高低,对传动链中电动机输出后的高速端采用稀油润滑,对传动链低速端滚轮、行走轮、剪叉臂铰节点处轴承滚轮、行走轮摩擦面采用间歇干油润滑。滚轮、行走轮、剪叉臂铰接点等处也可采用含油自润滑轴承结构。

2.6机电联锁

根据升降机的上、下极限行程,上、下工作行程的预停位置,设置行程开关或接近开关,与电动机、制动器联锁,实现升降平台行程的自动控制。

3.部件的设计与制造

剪叉式恒转矩匀速升降平台的结构如图2。其中,内外剪叉臂升降机的主要部件,因为是主要一孔、中间轴孔、行走轮轴孔间距尺寸的制造误差都将直接影响升降平台的性能,凸轮几何曲面形状误差过大将引起滚轮与凸轮几何曲面接触不良或接触轨迹与设计轨迹偏差太大,导致台面升降速度波动和产生较大噪声。支座轴孔、中间轴孔、行走轮轴孔间距误差过大,将引起升降平台台面升降不稳,导致台面产生水平窜动和倾斜。臂架可用钢板切制或用型钢、钢板拼接焊制,焊制的臂架在机加工前必须进行退火热处理。臂架的凸轮曲面应配对加工。制作内外剪叉臂时,应使用配对的臂架。

4.结论

机械式剪叉式恒转矩匀速升降平台在实际应用中证明其性能良好,且具有如下优点:

(1)采用了新颖的反凸轮机构,滚轮通过凸轮曲面驱动升降平台作匀速升降运动,运动平稳,结构简单实用,工作可靠。

(2)恒功率驱动,原动机的利用率高。

(3)升降平台运行测试结果与理论分析计算吻合,说明凸轮曲线的设计是合理的,因此建立的理论分析模型和计算方法,对类似的结构设计具有一定的参考价值。

(4)该升降平台可按升降载荷的大小设计为系列化的产品,推向市场。