1、2016屆分類號：單位代碼：10452畢業設計鋼管提升機設計姓名學號年級2012專業機械設計制造及其自動化系（院）機械工程學院指導教師2016年3月30日本次畢業設計主要是完成一種鋼管提升機的結構設計及部分零件的力學分析。首先對提升機設計的應用做了一個簡要的介紹；接著分析了提升機結構設計的使用場合以及結構特點；然后根據這些設計準則與選型方法，按照給定參數要求進行選型設計；接著對所設計的提升機結構設計各主要零部件進行了校核。提升機結構由三個主要部分組成：送料系統、傳動系統、卸料裝置。最后，提出了鋼管提升機結構設計過程中存在的不足之處，為今后的改進提供依據。本次以鋼管提升機的設計來體現機械設計的一

2、般過程，對今后的設計工作進行一次良好的預演，是以后工作的參考。關鍵詞：鋼管；提升機；設計；分析；校核2ABSTRACTThedesigniscompletedforgraduationthesteeltubewindingmachinedesign.Firstly,Theapplicationofsteeltubewindingmachineisintroduced.Secondly,thesteeltubewindingmachineselectionprincipleandmethodofcalculationareanalyzed.Thencalculationbasedonthesed

3、esigncriteriaandselectionmethodofparametersinaccordancewiththerequirementsofagiventypedesignaredone.Thendesignedmachineonthemaincomponentsarechecked.Thesteeltubewindingmachineconsistsofthreemainparts:feedsystem,drivesystem,dumpingdevice.Finally,thesteeltubewindingmachinedesignprocessproposed,inorder

4、tofacilitatethefuturedesignimprovements.Thesteeltubewindingmachinedesignrepresentsofthegeneralprocessofdesign,selectionofdesignworkonthefutureofsomereferencevalue.Keywords:Steeltube;Windingmachine;Design;Analyzed;Checked1緒論11.1 課題研究的背景11.2 研究的目的和意義11.3 研究現狀和發展趨勢11.4 設計目標42鋼管提升機設計的關鍵技術62.1 提升機構的分類及特點

5、62.2 提升機構的方案論證72.3 存在的難點問題102.4 設計解決的問題102.5 設計時注意的問題102.5.1 傳動裝置要可靠102.5.2 支撐架具有足夠的強度和剛度113鋼管提升機的總體設計123.1 方案論證123.2 總體方案設計163.3 電機驅動系統的設計183.4 傳動系統的設計193.5 鉤料裝置的設計193.5.1 L型料鉤的設計203.5.2 阻擋件的設計203.6 卸料裝置的設計214設計計算224.1 提升機構參數的確定224.2 驅動電機的選型設計224.3 減速器的選型設計235總結24參考文獻25致謝26iii1緒論1.1 課題研究的背景鋼管生產過程中，

6、有時需要將鋼管由低位提升到一定高度，以進入下一道工序。目前鋼管生產中，解決鋼管由低位向高位提升大部分采用撥料舉開和斯惠頓裝置，但是前者提升高度有限，一般不超過200mm而后者設備復雜，占地多，造價高。針對這些問題，公告號為CN203449066U的中國專利公開了一種輪式鋼管提升裝置，該輪式鋼管提升裝置在轉軸上固定設置若干圓形鋼板輪，每個圓形鋼板輪上安裝25個L形料鉤，軸與電動機連接，通過電動機帶動軸轉動，使軸上鋼板輪轉動，從而帶動鋼板輪上料鉤懸掛鋼管由低位提升到高位，實現鋼管由低工作平臺向高工作平臺移動。上述輪式鋼管提升裝置雖然結構簡單，且在增大鋼板輪直徑的前提下可以達到增大提升高度的效果，但

7、這種結構的鋼管提升裝置在提升距離較大的場合其鋼板輪的生產成本以及占地面積也會大大增加，且使用時會增大電機的負荷，其使用范圍也由此大大受限。本課題來源于生活實際，就是在上述背景下提出的，目的在于研究一種鋼管提升機結構，在很多場合下都用到了提升機結構，特點是應用于工業生產當中，將鋼管由低位提升到一定高度，以進入下一道工序。因此對于鋼管提升機的研究是將理論應用于實踐的的一個重要體現。1.2 研究的目的和意義目前，鋼管不僅大范圍應用于輸送流體和粉狀固體、交換熱能、制造機械零件和容器，而且它還是一種經濟鋼材，產品易購而且價格便宜。用鋼管搭建建筑結構網架、支柱和機械支架，不僅可以減輕重量，節省金屬20%-

8、40%,而且可以實現工廠化、機械化施工。現在用于鋼管輸送的裝置，結構較為復雜，不便于控制，耗能多。本課題涉及到學生在大學期間所學的工程制圖、機械設計、機械原理等基礎知識，經過本次畢業設計，訓練學生把握單獨進行科學研究的方法，熟練掌握文獻查詢并能綜合分析，提升發觀并解決問題的技能。此次設計的機械就是為了促進機械創新低發展，按照這一理念，為了提高工作的速度與效率而設計的，通過此次設計可以檢測我們大學幾年所學過的理論知識，提高創新能力，很有意義。1.3 研究現狀和發展趨勢專門的鋼管提升機研究資料非常少見，但是鋼管提升機與一般提升機在工作原理上是一致的，因此通過研究礦井提升機的現狀，就可以對鋼管提升機

9、有一個大概的了解。國外礦井提升機的現狀：(1)晶閘管一電動機(SCR-D)直流低速直聯拖動系統在部分發達國家，品閘管一電動機（以下簡稱SCR-D）系統已經逐步取代了先前的交流提升機，并逐步完善了該系統。比如德國、美國等國家已有絕大部分采用直流提升機，傳動系統90%Z上采用低速直聯式（省去減速機），極大地簡化了傳動系統。AEG公司已經熟練的掌握了該項技術，他采用低速直聯的SCID系統，電機功率3000kW額定轉速55.8r/min,滾筒直徑6.5m,提人速度17m/s,提物速度20m/s,提升高度1200m而且他還建立了一套完善的保護系統；采用磁場反并聯，有平波電抗器及臥式深度發送裝置：采用積分

10、給定與行程給定相結合的雙重給定信號；主回路采用兩組三相橋組成12脈動順抗整流，大大提高了功率因數。再入SIEMENS0門子）公司、AB吆司、CEGELEC公司以及ASEA公司等都有相同類型的產品，其產品性能基本相同。此類系統的優點在于：體積很小，具有較輕的重量，很小的占地面積，方便安裝，建筑費用低；不需要配備減速器系統，較高的總效率，消耗的電能少；維護工作量小，備件少，處理事故快；單機容量大，適用范圍廣；調速平滑，精度高；易于實現最佳控制和自動化，安全可靠；節電顯著，5-8年可回收設備投資，是礦井節電的有效方式。具缺點在于：功率因數較傳統系統低，如三相橋平均功率因數只有一半左右；無功沖擊大，高

11、次諧波對電網影響大。為了將系統的缺點控制在技術允許的范圍內，這些缺點一般可應用順序控制和多脈沖整流的方式以及在電網上加諧波濾波器等相關舉措使其控制在一定的技術要求準許范圍內。（2）交流變頻調速同步機驅動提升系統SCR-D直流拖動系統逐步變得成熟，雖然該系統采用了順控技術等舉措來提高功率因數，但其功率因數仍然提升并不明顯，所以從電網吸收大量的無功功率，并且對電網品質因數產生嚴重的影響，提升容量越大，問題越突出，浪費了很大的能源。再則，直流電機制造成本高，電樞回路的整流子限制了提升容量的進一步增加，且整流子，碳刷易磨損，因而產品的故障率極高，極大地增加了后期維護、修理的難度以及工作量。因此換相整流

12、子是整個系統中最為薄弱的設計環節。由于存在上述兩個問題，工程人員又將目光重新轉移到交流拖動系統。自80年代初以來，交流變頻供電的同步機拖動猛然崛起，在大型提升機中發展成為技術先進、經濟節約的拖動方式。在此領域掌握了先進的技術，比如SIEMENS公司1979年投運的234200kW132650kw,額定轉速55.8r/min;CEGELEC司1983年投運的l35480kw,額定轉速69.5r/min;AEG司1985年投運的l33000kW額定轉速55.8r/min,ABB公司投運的l34200kW額定轉速45.86r/min;SIEMA蟲司投運的234600kw等變頻調速同步機拖動的提升機，

13、經過多年的運行，掌握了先進的技術，并在運行上取得了成功。國內提升機的現狀與發展趨向：（1）我國自主提升機電氣傳動系統狀況在大型礦井提升機中，很大一部分應用晶閘管變流器一直流電動機傳動控制系統與同步電動機矢量控制交一交變頻傳動控制系統，兩種系統均擁有很大的應用范圍。這兩種系統絕大部分都是應用數字控制方式實現操控系統的高自動化運行，極大地提高了效定，而且制動和定位功能也相當準確，運行可靠性高，但是由于造價昂貴，中小礦井難以承受，因此只在大型礦井中應用。在中、小型提升機中，受成本的制約，大多數采用交流繞線式電動機轉子切換電阻調速的交流電氣傳動系統，也就是TKD電控系統。這種電氣傳動系統因為設備簡單，

14、但屬于有級調速，所以提升機在減速和爬行階段的速度控制性能較差，尤其是在負載變動時很難實現恒加減速控制，經常會造成過放或過卷的工程故障。提升機頻繁的啟動和制動工作過程會使轉子用電阻調速產生相當嚴重的能耗，另外轉子用電阻調速控制電路復雜，接觸器、電阻器、繞線電機電刷等相當容易損損毀壞，增大維修護理成本，減小其生產效益。(2)研制與發展1)國產大型直流提升機及電控系統技術日趨成熟，正在逐步完善和推廣。2)在國內高壓變頻器運用范圍內，國產廠家雖然占總供應商的絕大多數，但國產產品的應用基本集中在300KV-3000KV給量段，因而競爭力較小。在較大的容量段中，比如5000KVAW上超大功率產品大部分被A

15、BB西門子、東芝、三菱等跨國公司所控制，難以突破市場。近期智光電氣成功研制7000KVA®超大功率高壓變頻器，將會對未來市場競爭格局進行很大的沖擊。failRI nW and hwd flAgiwiwfBflh iwd I M旨 Fur iIWhI buelitfiataladhA< H*C*Q*圖1國外某提升機圖2國內某斗式提升機1.4設計目標(1)介紹該裝置的總體設計方案，為了滿足工作需求，介紹鋼管提升機的主要構成組件及所實現的功能。(2)對研究過程中可能出現的問題以及現實中存在的問題進行分析。(3)進行市場調查，完成鋼管提升機的方案論證，以表格的形式列舉出各種鋼管提升機的

16、優缺點。(4)簡要闡述目前國內外提升機的特點，分析國外的先進技術。(5)簡要介紹了鋼管提升機的輔助裝備在提升機構中的應用。(6)對鋼管提升機的輔助裝備進行相關的研究工作，為完善鋼管提升機的性能提供依據。具體的說，就是要完成以下幾個方面的任務：(1)鋼管提升機總體方案設計，(2)傳動機構的選型，包括傳動方案的確定；(3)勾料裝置的設計；(4)卸料裝置的設計；(5)完成外觀的三維效果設計；(6)繪制裝配圖和主要零部件的零件圖，完成論文說明書252鋼管提升機設計的關鍵技術2.1 提升機構的分類及特點在物流系統中，應用于升降設備的類型眾多，如：手動升降、氣動升降、電動升降等，各有利弊。手動升降對一般較

17、小量的物品垂直吊運。如在建筑工地上運輸泥瓦工具、泥灰桶等。氣動升降和電動升降，一般采用減速電機帶動絲杠螺母，并靠設置絲杠螺母一端的擠壓塊，利用杠桿原理擠壓升降叉的方式實現升降，由于其扭力大，可使絲杠螺母易損壞，從而降低了設備使用年限。而且上述設備只能單一使用，沒有通容性。在當代社會，我國的升降平臺的種類比繁多，如果以動力傳遞形式來分類，主要分為電動機機械傳動和液壓傳動兩種，它們因為結構不同而各有優缺點。電動機機械傳動方式的主要特點有對零件加工的相對要求精度不高、具有簡單的結構、易于加工、便于維修與護理、能夠適應各種工作環境、抵抗較強的沖擊、達到準確到位，并有設計有結構自鎖功能、方便環保，不足之

18、處在于它難以克服機械間的磨損，因此結構的振動很大。其中按照電機為動力源來提升平臺又可分為以下兩種：(1)鋼絲繩式和齒輪齒條式(2)蝸輪絲杠直頂式升降平臺液壓傳動方式的特點是具有緊湊的結構、能夠進行平穩的工作、能夠克服機械間的磨損、布局靈活多變、方便進行機械控制。因為液壓件加工精度要求高，很容易因為密封較差而發生泄漏事故，而且液壓液受溫度影響很大。液壓傳動是最近才出現并迅速崛起來的，以它為動力源來帶動的升降平臺又可分為以下幾種：(1)鏈輪一承重鏈條機構的升降平臺(2)自行剪叉式高空作業平臺(3)固定液壓剪叉式升降平臺2.2 提升機構的方案論證第一種方案:支架；2-升降桿；3-支承平臺；4-半圓凹

19、槽；5-凸起；6-把手；7-軸承；8-套筒；9-圓柱桿；10-萬向輪；11-吊裝螺栓上圖3是一種圓鋼提升機構示意圖，在對圓鋼進行切割時，需要將圓鋼提升至與切割機相適宜的高度。當前，主要采用行車吊裝的方式提升圓鋼的高度。行車的掛鉤與承重的鋼鏈或吊裝帶連接，再通過鋼鏈或吊裝帶連接圓鋼的中部，從而將圓鋼提起。鋼鏈或吊裝帶的振動非常容易使圓鋼失去平衡掉落，整個過程中，需要人力控制圓鋼的平衡，存在巨大的安全隱患。一旦圓鋼掉落，極易使工作人員被砸傷。本設計是基于一種圓鋼提升機械機構，該機械機構包含支架、升降桿和支承平臺幾部分，支架的頂部設計有螺紋孔，升降桿的下部設計有螺紋段，升降桿的上部位設計圓柱段，螺紋

20、段與螺紋孔螺紋配合連接，圓柱端與支承平臺的底部進行連接。本設計的優點在于，通過旋轉升降桿來進行圓鋼的上下運動，在圓鋼的上下運動的整個過程中機構非常穩定，難以發生振動，從根本上避免了圓鋼失去平衡掉落的缺陷。第二種方案：圖4卷材提升機構圖安裝架-1、套筒-2、伸縮孔-21、閥芯-3、套筒復位彈簧-4、斜坡滑槽-5、滑塊-6、突出端塊-61、滑塊復位彈簧-7、壓板-81、拉桿-82、拉手-83、吊架-9、吊環-91、絲桿-92、扶手-10、關節軸承-101上圖4是一種卷材提升機構，由于卷材制品形狀的特殊性，具卷材制品的外周面一股為材料層，不方便直接與翻轉或者提升的機構連接，而卷材制品的內部一般為光滑

21、的圓筒形壁面，因此也很難與現有的夾持結構進行有效的連接。目前對于卷材制品的翻轉或者提升等操作一般還是采用人工手工完成，如在翻轉卷材制品時往往需要兩個人或者多個人進行操作，因此其勞動強度大，而且效率低下。本發明公開了一種適用于卷材制品的翻轉、提升的卷材提升機構，對于提高工作效率，降低作業人員的勞動強度有很大的幫助，運用套筒與閥芯的相對移動，即可帶動滑塊實現脹開和收攏，便于將卷材提升機構卡緊在卷材制品的內部通孔內；最終可對卷材制品進行翻轉或提升等操作。第三種方案:圖5一種吊裝提升機構1-固定機架，2-齒輪，3-托運盤，4-驅動馬達，5-開關，6-圓柱形導桿本設計是一種吊裝提升機構，現有技術中，在進

22、行一些貨運升降運輸時，大多采用單路升降通路，即將貨物裝好后通過升降平臺升至指定點，取下后再返回至原點，以此進行往返工作。此類提升機構在使用時存在著一個較大的缺點，安裝貨物的面積較小，無法進行大量產品的運送，而且由于不斷的調節開關，使得開關的使用壽命大大降低。本設計向我們顯示了一種吊裝提升的機構，該機構包括固定機架、齒輪、托運盤、驅動馬達以及開關等幾部分，它所設置的齒輪呈圓周結構縱向安裝在固定機架上，它的固定機架的頂部呈圓弧形結構設計，并且固定機架在齒輪兩側還分別設計有一根圓柱形導桿，它的托運盤橫向固定在齒輪一側，并且托運盤的兩端還與所述圓柱形導桿對應相連接，它的驅動馬達驅動所述齒輪，它采用開關

23、調節所述驅動馬達。本設計可雙向運送貨物，并且操作簡單，使用方便快捷，極大地增加了開關的使用強度，延長了使用壽命。本文所要設計的提升結構將充分參考上面列舉的三種設計方案，由于本文中要求實現連續的提升之后，在焊管生產線中，必須配備專用的鋼管提升設備，把切斷后定長鋼管平行提升一定高度到更高的平臺以便于后續的作業。因此本文所設計的鋼管提升機初步決定采用電動機連接渦輪蝸桿減速器再連接兩個相距四米的鏈輪，鏈輪上安裝鏈條鏈條需要一個類似倒鉤的東西來實現鋼管的提升，需要兩個鏈輪同步運轉以及實現停電時的自鎖來保障安全。2.3存在的難點問題中國對于鋼管提升機有一定的研究歷史，但是相關設備及加工技術都較為傳統，關鍵

24、技術和生產能力的水平都很短。最近幾年來，在全球經濟的推進下，同時也引進國外提升裝置的先進技術，我們在這一方面的研究也取得了突破性的成就。但總體上還是存在以下幾個方面的問題：1）升降結構研究方面，大多學者以及設計師們只考慮了恒速穩定的實現升降，而沒有對變速升降運動進行深入研究，無法準確地把握整個升降過程的運動學變化規律；2）工作效率研究方面，大多數時候考慮的都是實現提升這一功能，很少有對連續提開、以提高工作效率為目的的研究，實現對提升結構的精確控制，達到連續提升的目的，從而以最少的投入達到最大的回報。3）機架結構設計方面，以往只針對機架的單邊機座進行力學分析，忽略了受力分布的不平衡性，沒有綜合考

25、慮提升機構和傳動裝置的相互影響，對整個支撐機架的應力分布和變形規律缺乏研究，在支撐機架的設計方面缺乏理論指導。2.4設計解決的問題此次任務是設計出一種鋼管提升機，特別是對鋼管提升機的設計和計算，提高工作效率。完成鋼管提升機結構設計以及強度校核任務，同時還要使該種鋼管提升機結構裝置的成本最低。具體的說，就是要做以下幾個方面的工作：根據本文的選題背景及來源，以及需要實現的功能，設計出一種鋼管提升機結構，要能夠達到升降和提升結構設計的基本要求；通過市場調查，找出市場面已有的升降和提升設備，列舉出各種升降和提升裝置的實用范圍以及各自的優缺點，將它們進行對比，結合自身情況，進行方案論證；由于升降和提升結

26、構所受到的載荷較為復雜，因此非常有必要對所設計的升降和提升結構進行力學分析，分析其失效的條件，以增強升降和提升結構的使用壽命；對升降和提升結構進行模態分析，用數據來驗證所設計的升降和提升結構的穩定性以及可靠性情況，進而對所設計的升降和提升結構進行優化改良，從而指導生產實際。2.5設計時注意的問題2.5.1 傳動裝置要可靠傳動裝置是各種升降和提升結構很重要的一個結構，傳動裝置不合理可能導致升降和提升結構工作的不穩定，而且還會影響升降和提升結構工作時候的效果，嚴重縮短升降和提升結構的使用壽命；而且還會使升降和提升結構工作時產生噪音，減慢工作速度。因此各種升降和提升結構在設計的時候都異常重視傳動裝置

27、的設計問題，只有充分保證了傳動裝置的合理性、可靠性，才能最大程度的發揮出升降和提升結構的作用，從某種意義上來講，傳動裝置設計的好壞已然成為了評價升降和提升結構性能好壞的重要標準。足以可見，傳動系統對于整個升降和提升結構的重要意義。2.5.2 支撐架具有足夠的強度和剛度支撐架上設置有驅動電機，該電機驅動的力矩比較大，帶動一個傳動裝置，整個支撐架上還有若干結構。為了保證整個系統的穩定運行，支撐架一定要保證足夠的強度和剛度。另外由于電機的工作會產生振動，因此還要考慮振動對于升降和提升結構的穩定性的影響。3鋼管提升機的總體設計3.1方案論證調查的5種方案：(1)調查的第1種方案654321圖6一種管料

28、分料提升裝置1-底座，2-水平滑移機構，3-垂直滑移機構，4-左臂，5-右臂，6-料箱，7-水平伺服電機，8-水平滾珠絲杠，9-水平直線導軌，10-垂直伺服電機，11-垂直滾珠絲杠，12-垂直直線導軌上圖6是一種管料分料提升裝置，本設計包括底座、水平滑移機構、垂直滑移機構、左臂、右臂等，其底座通過水平伺服電機、水平滾珠絲杠和水平直線導軌，帶動水平滑移機構沿直線導軌在水平X軸方向上運動；而水平滑移機構上設置垂直伺服電機、垂直滾珠絲杠和垂直直線導軌，伺服電機帶動垂直滑移機構沿垂直直線導軌在垂直Y軸方向上運動；在垂直滑移機構上設置左臂和右臂，在兩臂之間設置能實現左右開合運動的齒輪齒條運動副，實現Z軸

29、方向上的運動。因而本設計操縱方便、實用可靠，占地面積小。(2)調查的第2種方案121圖7一種管材包裝機自動上料裝置及方法1-上料機構；2-儲料架；11-第一導軌；12-上料機；121-爪管機構；122-第二導軌；123-氣缸上圖7展示了一種可以進行管材包裝機能夠自動上料裝置的方式，目前管材自動包裝設備已經成為行業開發的熱點，許多自動包裝設備已經被加工出來了。但是管材上料仍需大量的人力，由于人工上料存在著許多安全隱患且效率低下，另外在人工成本越來越高的大環境下，這種人工上料的情形越來越不合理。一種簡易而穩定的管材上料裝置及方法成為現今研究的另一熱點。(3)調查的第3種方案圖8一種切管運輸裝置1料

30、箱，2一吊車橫梁，3一吊車，4推料機構，5擋板，6提升機，7一起料爪，8一徑向傳送帶，9軸向運輸機構，10一傳感器一，11一料槽，12一傳感器二，13一傳感器三，14一肋板，15鋼索本設計是一種升降抓取翻轉機構，現有技術中的管材運輸，是依靠人力將切好的管材搬運至手推車上，然后運送到指定地點。由于人力不僅運輸能力有限，降低生產效率，而且增加企業生產成本。包括料箱、吊車橫梁和吊車，在料箱設計安裝有推料機構，在料箱的出料口處設計安裝有擋板，在料出料口一側設計安裝有提升機，在提升機上安裝數個起料爪，在提升機一側安裝徑向傳送帶，在徑向傳送帶下方設有軸向運輸機構，在軸向運輸機構上設有位于徑向傳送帶一側的傳

31、感器一，本設計能夠將管材自動運輸到指定位置，提高工作效率，加大的減小了生產成本。調查的第4種方案圖9一種輪式鋼管提升裝置1一軸，2圓形鋼板輪，3L形料鉤上圖9是一種輪式鋼管提升裝置，鋼管生產過程中，有時需要將鋼管由低位提升到一定高度，以進入下一道工序。目前鋼管生產中，解決鋼管由低位向高位提升大部分采用撥料舉升和斯惠頓裝置，但是前者提升高度有限，一般不超過200mni而后者設備復雜，占地多，造價高。包括軸，軸上設有若干個圓形鋼板輪，每個圓形鋼板輪上安裝25個L形料鉤，軸與電動減速機連接，由電動減速機帶動軸轉動。該裝置通過動力裝置帶動傳動軸轉動，使固定在軸上鋼板輪轉動，鋼板輪上的料鉤懸掛鋼管由低位

32、提升到高位，實現了鋼管由低工作平臺向高工作平臺轉移。調查的第5種方案圖10一種新型鋼管提升裝置1-主動齒輪；2-從動齒輪；3-料鉤；4-鏈條；5-阻擋件上圖10是一種新型鋼管提升裝置，鋼管提升裝置是鋼管在生產過程中把鋼管從低位提升到一定高度，從而進入下一道工序的裝置，目前的鋼鋼管提升裝置大都有一些局限性，比如撥料舉升裝置提升高度有限，斯惠頓裝置結構復雜、占地多且造價高。針對這些問題，公告號為CN203449066U的中國專利公開了一種輪式鋼管提升裝置，該輪式鋼管提升裝置在轉軸上固定設置若干圓形鋼板輪，每個圓形鋼板輪上安裝25個L形料鉤，軸與電動機連接，通過電動機帶動軸轉動，使軸上鋼板輪轉動，從

33、而帶動鋼板輪上料鉤懸掛鋼管由低位提升到高位，實現鋼管由低工作平臺向高工作平臺移動。包括電機，與電機連接的轉軸和若干鏈條傳送機構，所述鏈條傳送機構包括主動齒輪、從動齒輪和鏈條，所述主動齒輪固接在轉軸上，所述從動齒輪與主動齒輪通過所述鏈條聯動連接，所述鏈條上設有V字形料鉤，所述料鉤上設有阻擋機構，本設計新型鋼管提升裝置具有具有生產成本低，保護鋼管在提升過程中受損且使用范圍廣的優點。3.2總體方案設計根據自己所學知識以及對于升降、提升結構的了解情況，本文中所設計的鋼管提升機結構充分借鑒了上面論述的這5種設計方案，保存優點、去除缺點，盡可能更加合理的設計出鋼管提升機的結構和功能。圖11所需提升的最大鋼

34、管參數圖上圖11是文中鋼管提升機所需提升最大鋼管的參數圖，輪廓長度約為6000mm外徑約為190mm厚度約為7.5mm因此我們所設計的鋼管提升機需要充分考慮以上最大鋼管的尺寸參數。鋼管提升機結構的總體設計三維結構圖如下12所示：圖12鋼管提升機的三維圖圖13鋼管提升機的結構示意圖1-框架；2-支撐桿；3-下驅動電機支撐板；4-驅動電機支撐板；5-減速器；6-下驅動電機；7-聯軸器；8-軸承座；9-鏈輪；10-鏈條；11-鏈輪軸；12-料鉤；13-阻擋件；14-鋼管；15-上電機架；16-上驅動電機；17-推桿支架；18-偏心輪；19-曲柄連桿；20-推桿上圖12是鋼管提升機的三維圖，圖13是鋼

35、管提升機的結構示意圖，它包括1-框架；2-支撐桿；3-下驅動電機支撐板；4-驅動電機支撐板；5-減速器；6-下驅動電機；7-聯軸器；8-軸承座；9-鏈輪；10-鏈條；11-鏈輪軸；12-料鉤；13-阻擋件；14-鋼管；15-上電機架；16-上驅動電機；17-推桿支架；18-偏心輪；19-曲柄連桿；20-推桿。通過驅動電機的驅動作用，使得左右兩側的下邊位置鏈輪發生旋轉運動，從而帶動鏈輪上的鏈條運動，鏈條上設置有鉤料裝置和阻擋件，鉤料裝置的作用是將鋼管鉤住，實現向上提升的動作，阻擋件一方面輔助鉤料裝置完成提升任務，另一方面阻擋鋼管與提升機框架之間的摩擦，這是實現該裝置的提升功能，主要利用的是驅動電

36、機的驅動作用，帶動一種鉤料裝置的運動，從而完成提升任務。此外本提升機還設計有自動卸料機構，主要利用的原理是電機驅動偏心輪旋轉，從而帶動一種曲柄滑塊機構的運動，最終實現推桿的前進和后退動作，推桿的前端部位設計有推料叉，實現完美的推料（鋼管），這樣的設計是集提升和卸料于一體，功能齊全。整個鋼管提升機機構都是采用電動控制，操作簡單，維護方便，自動化程度高。本設計解決了現有的鋼管提升存在的傳動系統結構復雜、加工裝配精度要求高、設備造價高、使用維護成本高和對控制系統的穩定性要求高的技術問題。因此，與背景技術相比，本設計的優點和積極效果是：1 .本設計的鋼管提升機構采用的是驅動電機配合減速器的工作，速度調

37、控性可靠,同時工作效率得到了大大的提高，這樣使整個鋼管提升機構的結構簡單、驅動系統及控制系統配置要求不高、維護方便，具有節能減排的效果。2 .本設計機構在提升的過程中，L型鉤料裝置與卸料裝置配合、相互協調的工作，這都是通過實現計算可以的得知的，只需要將電動推桿的行程確定下來，就可以實現提升機構的精確控制，具有很強的借鑒作用。3 .本設計機構集提升和卸料功能與一體，同時機構的設計巧妙，極大提高了工作時候的效率，并且維護方便，便于拆卸，成本也就為低廉。用于鋼管的自動提升和卸料是非常合適的選擇。3.3 電機驅動系統的設計圖14電機驅動系統的結構驅動電機-1;減速器-2;輸入軸-3;聯軸器-4;輸出軸

38、-5;軸承座-6上圖14是鋼管提升機中的電機驅動系統的結構圖，主要包括驅動電機-1;減速器-2;輸入軸-3;聯軸器-4;輸出軸-5;軸承座-6。驅動電機與電機輸出軸相連接，電機輸出軸與減速器連接，減速器的輸出軸與聯軸器連接，聯軸器與鏈輪軸連接，鏈輪軸通過滾珠軸承以及軸承座固定在提升機框架的側板上。采用這種結構設計的好處就是結構簡單、零部件的位置關系清晰明了，便于拆卸和維修。3.4 傳動系統的設計1534圖15傳動系統的結構圖主鏈輪-1;副鏈輪-2;鏈條-3;鏈輪軸-4;平鍵-5上圖15是鋼管提升機中的傳動系統的結構圖，主要包括主鏈輪-1;副鏈輪-2;鏈條-3;鏈輪軸-4;平鍵-5。利用的是齒輪

39、齒條的傳動方式，采用這種結構作為傳動系統的優點就是：具有傳動效率高、承載能力高、可用于溫度高、環境惡劣場合、平均傳動比準確、無滑動的特點。鏈輪與鏈輪軸之間通過平鍵過盈配合，連接可靠性好。這里所設計的鏈條與通常見到的鏈條結構不同，本文中所設計的鏈條側邊位置有通孔，這是為了方便與L型料鉤固定連接的，從而輔助完成鉤料任務。3.5 鉤料裝置的設計上圖16是鋼管提升機中的鉤料裝置的結構圖，主要包括鏈條、L型料鉤以及阻擋件本文所設計的鋼管提升機，需要完成將鋼管提升2m的任務，并且要實現連續性提升，采用一般的托、舉、提等等方式，只能實現單一的提升，即使可以實現連續提升，那樣的設計也是效率低下，實用性不強。為

40、此本文想到了利用鏈條配合L型料鉤以及阻擋件的方式進行，既可以實現連續性提升，又可以保證提升的效率問題，一舉兩得，是我們鋼管提升機的最佳選擇。3.5.1 L型料鉤的設計圖17鉤料裝置中L型料鉤的結構圖上圖17是鉤料裝置中L型料鉤的結構圖，側邊位置的凸起結構剛好可以與鏈條的通孔形成過盈配合，從而在鏈條上像“棘爪”一樣張開，這里的設計充分體現了“仿生學”的原理，即模仿人類的手爪結構，就像一個人用手爪將鋼管托舉起來了一樣，這樣的結構設計，可靠性較強，易于安裝和修護，實用性好。3.5.2 阻擋件的設計圖18鉤料裝置中阻擋件的結構圖上圖18是鉤料裝置中阻擋件的結構圖，這里的阻擋件的作用有兩個方面：一個是輔

41、助L型料鉤完成提升鋼管的任務，另一個作用是阻擋鋼管與提升機框架邊緣的接觸，從而減少它們之間的摩擦，這是從工作的穩定性以及延長使用壽命的角度考慮的，可以避免工作時產生較大的噪音。3.6 卸料裝置的設計12345圖19卸料裝置的結構圖偏心輪-1;第一曲柄-2;第二曲柄-3;推桿-4;推桿支架-5上圖19是卸料裝置的結構圖，主要包括偏心輪-1;第一曲柄-2;第二曲柄-3;推桿-4；推桿支架-5等五大部分組成。這里的設計其實是借鑒的曲柄滑塊的傳動機構，偏心輪是通過驅動電機帶動的，然后再偏心輪的轉動下，第一曲柄和第二曲柄均運動起來，第二曲柄的一端與推桿相連接，由于推桿穿過了推桿支架中間的通孔，因為推桿被

42、限定在水平位置上運動，最終的效果就是推桿實現來回的前后往復運動。將往復運動的時間控制好，就可以實現推桿連續推料的功能。4設計計算4.1提升機構參數的確定本次畢業設計的鋼管提升機所需要的主要技術參數如下:1）主驅動鏈輪最小高度為500mm；2）副驅動鏈輪最大高度為2500mm；3）最大起升重量為200kg;4）相鄰L型料鉤之間的間距為680mm5）驅動鏈輪的直徑為500mm6） L型料鉤處于最高位置時，a=2500mm+250mm=2750mm；7） L型料鉤處于最低位置時，b=500mm-250mm=250mm；4.2驅動電機的選型設計初步估算驅動機構的質量200kg,鋼板按200kg計量，整

43、個結構質量初步定為450kg;所以Fnfc4.5x103N,選擇的驅動鏈輪直徑D=500mm,滾輪滾動半徑r=250mm=0.25m,初定鏈條的最大輸送速度v=1.8m/s,按照純滾動來計算，鏈輪轉速1.8m/s/，n1=1.15r/s=68.8r/min2二二D3.140.5m取減速電機的減速比i=1:5,則電機轉速：n2=n1X5=344r/min鏈輪所需的電機的驅動功率:P J*9550:0.85kW1.510,4.5103344r/min9550考慮功率損耗及可能出現的阻力情況，需要提供更大的動力，故選用額定功率為900w,型號為130ZYT51-NMRV的直流電機。圖20驅動電機的實

44、物圖4.3減速器的選型設計前面確定了擺動輾道的減速器的減速比約為5,于是決定選用PLF060行星減速機。PL精密行星減速機具有精度準確、剛性強、負載承受能力高、工作快速穩定、速度比很高、壽命長、慣性較低、震動輕、低噪小、溫度升高慢、較小的機構、安裝方便快捷、定位準確等特點，對于該結構系統具有很強的作用。而且它還能適用于交流伺服馬達、直流伺服馬達、步進馬達、液壓馬達等的增加速度與降低速度傳動。圖21減速器的實物圖5總結不管我們所針對的鋼管提升機使用場合怎么樣？價格高低也先放在一邊，安全、高效的鋼管提升機對于每一位使用者來說都是必不可少的，也是我們所希望看到的。鋼管提升機的設計也應面向消費者，從消

45、費者的需求出發，不僅要強調安全性，而且要求其整體設計更加人性化，以滿足并且超越消費者的期望。只有充分考慮了以上幾點要求，這樣設計出的鋼管提升機才是成功的，才能激起消費者的購買欲望。在對此鋼管提升機關鍵零部件的設計期間，繪圖軟件的配合使用非常重要，比如AutoCAD,一個非常強大的畫圖軟件，借這個機會，我重新學習了一些基本的作圖指令，重新學習了零件圖的表達、注釋的標注以及相關表格的制作，能夠非常高效的出工程圖,方便加工師傅完成加工，完成整個畢業設計的過程都十分愉快。此次畢業設計是對我大學四年所學知識的一次整體考察，更是一次讓我用知識充實自己的機會，為我今后的工作提供了扎實的理論基礎，是我一次難忘的經歷。參考文獻1王庭有等編著.可編程控制器原理及應用M.第二版.北京.國防工業出版社2008.2李建興主編.可編程控制器應用技術M.北京.機械工業出版社.2005.3范永生，王岷編.電氣控制與PLC應用M.第二版.北京.中國電力出版社2007.4常曉玲主編.電氣控制系統與可編程控制器M.北京