电动葫芦控制系统的设计.doc

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1、摘 要随着科技进步与经济发展，电能的应用越来越广泛，电气对电能的生产、运输、分配与应用起着控制、调节、检测与保护的作用。而PLC的引入使得电器控制变得简单方便，智能可靠。电动葫芦又叫电动提升机，是一种轻小型起重设备，广泛应用于重物的提升、下降、平移搬运，可以减轻劳动强度，提高生产效率，改善劳动条件的必备机械，如在工厂、矿山、车站、港口、建筑工地、水电站、仓库等生产部门中得到应用。它具有自重轻、构造紧凑、体积小、维修方便、经久耐用等特点。主要结构是减速器、起升电机、运行电机、断火器、电缆滑线、卷筒装置、吊钩装置、联轴器、软缆电流引入器等集动力与制动力于一体。它的执行机构主要由提升机构和水平移动装

2、置组成，机构由锥型电动机、减速器、钢丝卷筒等组成。提升电动机通过减速箱拖动钢丝卷筒，电动机正转或者反转，拖动卷筒，可以使吊在钢丝绳上的吊钩上升或下降，实现提升和下放对象，水平移动装置由电动机，减速箱，导轮，“工”字梁等组成。平移电动葫芦可以在工字梁上来回移动，用机械撞块限制前后两个方向的移动行程。本文主要是关于电动葫芦控制的设计。通过对电动葫芦的控制设计以及PLC控制系统的工作原理的分析、系统设计、编程、及上机调试工作的实践，了解机器控制系统的一般设计思路，熟悉和掌握外围电路系统和软件设计的方法，并掌握利用PC对PLC工作状况进行监控的方法。关键词 电动葫芦，提升，下降，平移，PLCABSTR

3、ACTAlong with the science and technology progress and economic development. Electric power application is more and more widely . Electrical production, transportation, distribution and application of electricity plays a control role, adjust, test and protection.And the introduction of the PLC make e

4、lectric control becomes easy and convenient, intelligent and reliable. Also called electric hoist, electric hoist is a small-sized lifting equipment, widely used in weight lifting, lowering, translational carrying, can reduce labor intensity, improve production efficiency, improve the working condit

5、ions necessary machinery,. Such as in factories, mines, railway stations, ports, construction, hydropower station, warehouse, etc applied in the production department. It has light weight, compact structure, small volume, convenient maintenance, durability, etc. Main structure is the reducer, liftin

6、g motor, motor operation and firearms, cable wire, roll device, hook device, couplings, flexible cable current introduction of device, etc. Integrating force and braking force. Its executive body is mainly composed of hoisting mechanism and horizontal moving device, institutions from cone type motor

7、, speed reducer, the wire reel, etc. Hoist motor through a gearbox drag the wire reel, motor are turning or reverse, drag the reel, can make the hanging on the rope hook up or down, and realize the object of raising and lowering, level of mobile device consists of motor, reducer, the roller, the wor

8、d work beam, etc. Translation can move back and forth on the h beam of the electric hoist, with mechanical collision block limits move in two directions before and after the trip.This article is mainly about the design of the electric hoist control. Through control of the electric hoist design and w

9、ork principle of PLC control system analysis, system design, programming, and debugging work practice, Know machine control systems general design idea, familiar with and master the peripheral circuit and software design method, and master the method of using PC to monitor PLC working conditions.Key

10、words Electric hoist，Lifting，lowering，translation，PLC目 录摘 要IABSTRACTII1 绪论11.1 电动葫芦的系统设计研究的意义11.2 电动葫芦课题背景11.3 电动葫芦发展趋势42 电动葫芦的应用62.1 电动葫芦的工作原理62.2 电动葫芦的分类及特点62.3 电动葫芦的运行条件及使用领域82.4 电动葫芦的使用维护92.5 电动葫芦使用的注意事项93 零件的选取以及控制方案的选择113.1 零件的选取113.2 控制方案的选择113.2.1 继电器-接触器的控制113.2.2 PLC的控制113.2.3 PLC控制与继电器-接触

11、器控制相结合124 控制系统设计144.1 设计原则144.2 电气控制设计144.2.1 升降电机的设计144.2.2 平移电机的设计164.3 PLC的设计184.3.1 PLC的应用184.3.2 PLC选型及I/O分配21结 论30参 考 文 献31致 谢321 绪论1.1 电动葫芦的系统设计研究的意义电动葫芦是集电动机，减速机和钢丝绳卷筒（或环链）为一体的小型起重设备，大多数还带有行走小车，配合单梁桥式或门式起重机，组成一个完整的起重机械。电动葫芦的主体，是钢丝绳卷筒居中，一端是电动机，通过中间的转动轴，将动力传递到另一端的减速机，减速机带动卷筒（或环链）钢丝绳起重。现在电动葫芦的电

12、动机多采用锥形转子电动机，这种电动机能够在断电时自行制动。传统的电动葫芦控制系统都采用继电器接触器等元件组成的硬件逻辑控制电路，不但接线复杂，而且经常出现故障，可靠性较差，所以要对其系统进行升级改造。电动葫芦近几年的发展十分缓慢。从上个世纪60到70年代初，我国从前苏联引入了TV型钢丝绳电动葫芦，在70年代初我国自行设计了CDl型钢丝绳电动葫芦，迄今为止CDl型在国内生产制造、使用已有30多年。在这之间，有一些厂家引入国外先进的生产制造技术，但均未获得广泛的推广应用。其中电动葫芦控制系统技术水平在国内发展迟缓，其原因是多方面的：（1）国内电动葫芦企业生产、制造水平及配套的机械、电气及标准件技术

13、基础较低；（2）近20年来，国内经济体制由计划经济转向市场经济，许多国营企业在转制初期不可能将大量的资金投入到产品开发上；（3）CDl型钢丝绳电动葫芦目前仍有一定的市场占有率。近年来，国外的电动葫芦制造技术水平快速发展。随着我国加入WTO，外资企业纷纷抢占中国市场，国外产品对国内的冲击将越来越严重。价格和档次低的国内产品，已不再有足够大的市场，用户越来越重视产品的性价比。因此，国内电动葫芦如不及时地调整国内、国际市场的要求进行产品更新换代，将很快被淘汰。1.2 电动葫芦课题背景在生产实践中，我们越来越依赖流水作业。对于轻工业，流水线发展非常迅速，一般的可以用传送带来完成。但对于重工业生产，大批

14、量物资需要生产、搬运，利用传送带传送工件不太实用。为了提高劳动效率、改善劳动条件，轻型起重设备电动葫芦用途广泛。深受欢迎。它是将电动机、减速器、卷筒、制动器和运行小车等紧凑地合为一体的起重机械，具有轻巧、灵活、成本较低、并且安全可靠，加上零部件通用程度大，互换性强，起重能力高，维护方便等特点，它被广泛应用于工厂、矿山、港口、仓库、货场、商店等场所的搬移、起吊和装卸。电动葫芦是集电动机，减速机和钢丝绳卷筒（或环链）为一体的小型起重设备，大多数还带有行走小车，配合单梁桥式或门式起重机，组成一个完整的起重机械。电动葫芦的主体，是钢丝绳卷筒居中，一端是电动机，通过中间的转动轴，将动力传递到另一端的减速

15、机，减速机带动卷筒（或环链）钢丝绳起重。现在电动葫芦的电动机多采用锥形转子电动机，这种电动机能够在断电时自行制动。传统的电动葫芦控制系统都采用继电器接触器等元件组成的硬件逻辑控制电路。上世纪80年代在国外，特别是德国、芬兰、日本、英国、法国及保加利亚等国家的厂家，不仅相继研制生产出性能先进的电动单梁、悬挂和电动葫芦桥式起重机，还派生出先进适用的葫芦门式起重机、葫芦式抓斗起重机、葫芦吊钩抓斗两用起重机、葫芦吊钩抓斗电磁三用起重机、葫芦式旋臂起重机、葫芦式壁行起重机、葫芦桥式堆垛起重机及立体仓库用葫芦式巷道堆垛起重机。葫芦式起重机品种、类型、规格的不断扩展及在起重运输设备中所占比重的增加，将使各种

16、类型的葫芦式起重机形成一种独立而重的起重运输设备体系。世界工程起重机行业在最近的二十年发生了巨大的变化。RT(越野轮胎起重机)和AT(全地面起重机)产品的快速发展,在经济发展的趋势和市场激烈的竞争下,导致世界市场的进一步整合。目前,世界工程起重机年度销售已达约75亿美元。主要生产国为美国、日本、德国、法国、意大利等，世界顶级公司有10多家，世界市场主要集中在北美、日本/亚洲和欧洲。美国既是生产工程起重机的主要国家，又是最大的世界市场之一。由于起重机行业在日本、德国的崛起以及RT和AT产品的迅速发展,美国制造商已经在60年代到70年代的世界市场占据了主导地位受到削弱,形成鼎足之势的美国、日本和德

17、国。近年来,美国经济好转,市场活跃,外国公司参与竞争。美国制造商强度也增加，特雷克斯起重机公司的崛起就是一个例子。特雷克斯起重机公司前身是美国科林起重机厂,自1995年以来,通过一系列的合并和收购(并购)活动,已经发展成为一个世界顶尖的公司,年销售额从1992年的1992美元到1998年的7.71亿美元,预计将在1999年超过10亿美元。日本从70年代成为一个建筑起重机生产国家,产品质量和数量迅速增加,已出口到欧洲和美国市场,年度生产居世界第一。自1992年以来,由于日元升值,国内基础设施投资下降和亚洲金融危机,每年的产量在下降,年总产值从1991年约5100亿日元下降到1997年的3100亿

18、日元左右，1998年又比1997年下降1/3以上。1998年日本工程起重机总产量为25560台，其中，RT产品2087台，汽车起重机820台，履带起重机692台，随车起重机15032台，其他两类机种共7029台。RT产品年总产值达550亿日元，为各机种之首，其次为履带起重机，约400亿日元。日本5t以上的轮式起重机市场总销售量达6700台，目前日本市场年需求量为3000台。欧洲市场是潜力很大的市场。欧洲各工业国既是工程起重机的出口国，也是重要的进口国。德国是欧洲最大的市场,其次是英国、法国、意大利和其他国家。在德国产品的市场份额,利勃海尔占53%,格鲁夫(16%),德马泰克占14%,多田野和特

19、雷克斯分别占了10%和5%。国际联合工程起重机行业欲激荡,在联合风和起重机制造行业相似,在汽车工业、通用汽车、福特、雷诺、宝马、奔驰、大众和其他大公司的道路上联合,世界市场在这两个行业正在成为集成。想在成熟的世界市场取得增长和市场份额，快捷方式是收购竞争对手,其长期目标是争夺世界市场的主导地位。在起重机行业,进入世界市场意味着进入北美和日本/亚洲和欧洲市场。世界顶尖企业在世界市场拥有强大的影响力,但迄今还没有一个公司在三个市场处于主导地位。有四家公司已经建立了一个基地两大市场:格鲁夫和特雷克斯在北美和欧洲,许多领域在亚洲和欧洲;住友建机在亚洲和北美。国内电动葫芦起重机以模仿形式生产和发展开始于

20、1950年代。1949年7月,上海通用机械厂试制成功第一个复制德国德马格公司K型1.5t和3t一般使用钢丝绳电动葫芦，并开始小批量生产,但工厂切换到汽轮机是在1954年。1953年天津起重设备厂(原天津第七机械厂)复制前苏联在40年代的结核病式起重机试制1t和2t一般使用钢丝绳电动葫芦,定型为TV型电动葫芦。1954年,发明了一种3t和5t起重机,在1957年完成了0.25吨到5t修改设计和生产的一系列产品,而现在TV已经作为中国第一代的葫芦。以葫芦为起升机构的电动单梁，国内以天津起重设备厂为最早仿造原苏联40年代HK型桁架式单梁起重机，1954年开始试制，1956年批量生产，1957年由天津

21、起重设备厂与北京起重机器厂联合对生产图纸进行了第一次修改，定型为A571型（1957年第一次整顿），为我国第一代电动单梁起重机，一直生产到1987年才被淘汰而停产（1987年1月起不准再生产）。以葫芦为起升机构的电动单梁悬挂起重机，国内仍以天津起重设备厂为最早仿造原苏联40年代K型桁架式单梁起重机，并进行了系列生产，为我国第一代电动单梁悬挂起重机，起重链条，也一直生产到1987年才被淘汰而停产（1987年1月起不准再生产）。于1963年在天津的防爆电动葫芦起重设备厂开始生产设计,并先后出现了防爆电动单梁悬挂起重机系列产品。它于1964年由天津起重机起重设备厂设备厂、上海、重庆、定西起重机厂工厂

22、,西安市起重机厂起重运输机械,起重机厂在沈阳和北京研究所联合设计、制备和开始生产CD,MD系列提升机,CD,MD型绞车为中国第二代葫芦,手扳葫芦,是目前的主流产品。A571型电动单聊起重机和K型电动单梁悬挂起重机与CD、MD型葫芦配套使用，由于结构和性能等原因存在不少问题。1974年由天津起重设备厂对A571型电动单梁起重机和K电动单梁悬挂起重机进行了更新，自行设计生产了配用CD、MD型葫芦的DL型电动单梁起重机和DX型电动单梁悬挂起重机。1976年在DL型和DX型产品基础上经天津起重设备厂、开源起重机厂、重庆起重机厂、长沙起重机厂、洛阳起重机厂和北京起重运输机械研究所联合设计试制与生产，19

23、77年定型为LD型电动单梁起重机和LX型电动单梁悬挂起重机，成为我国第二代电动单梁起重机和悬挂起重机产品，一直生产至今仍为国内主导产品。上世纪70年代我国又相继开发了LB型防爆电动单梁起重机、LXB型防爆电动单梁悬挂起重机以及LH型电动葫芦双梁起重机系列产品等。国产CD1/MD1电动葫芦串联结构的改进是在1975年，主要配置有：锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、铸造外壳、锥形盘式制动器、上挂运行小车；国产HC、QH、ZH型串联结构的改进是在1990年，配置和75年的是一样的；国产AS型电动葫芦引进串联结构是在1983年，配置有：锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、焊接框架外壳、锥形盘式制动器、上

24、挂或侧挂运行小车。LH型电动葫芦双梁起重机则是在70年代以武汉起重机厂为代表，自行开发设计的HC性电动葫芦作为起升机构的我国第一代电动葫芦双梁起重机。从上世纪70年代末到80年代初，葫芦式起重机已进入到一个引进开发的新阶段。天津起重设备厂引进了德国STAHL公司的AS型全系列钢丝绳电动葫芦技术；南京厂、北京起重设备厂和山海关起重设备厂三家联合引进了德国DEMAG公司的环链葫芦技术；进入80年代中期，以南京起重机械长为主联合设计开发了H型钢丝绳电动葫芦，重庆起重机厂为主联合设计开发了葫芦门式起重机系列产品,河北奔腾起重。引进的AS型葫芦技术具有80年代世界先进水平，我国的第三代葫芦必将以AS型为

25、代表。相比之下，鉴于电动葫芦控制系统的重要性，其国内控制系统技术研究方面无论从资金、人力、政策上投入的还远远不够。可能是由于国内相关研究起步较晚，学术研究论文数量与国外相比相差很远，专利申请更不乐观，产品性能与国外也有一定差距。为了改变这一局面，我们的高等院校和科研单位以及企业都应该自强不息，搞出自己的产品，彻底打破国外的垄断，为民族企业和走向国际化做出相应的贡献。1.3 电动葫芦发展趋势以葫芦为起升机构的电动单梁悬挂起重机，国内仍以天津起重设备厂为最早仿造原苏联40年代K型桁架式单梁起重机，并进行了系列生产，为我国第一代电动单梁悬挂起重机,起重链条，也一直生产到1987年才被淘汰而停产（19

26、87年1月起不准再生产）。1963年开始天津起重设备厂设计生产了防爆型电动葫芦，并相继出现了防爆电动单梁和悬挂起重机系列产品。1964年又开始由天津起重设备厂、上海起重设备厂、重庆起重机厂、定西起重机厂、西安起重机厂、沈阳起重机厂和北京起重运输机械研究所联合设计、试制并开始生产CD、MD型系列葫芦，CD、MD型葫芦为我国第二代葫芦,手扳葫芦，是目前的主流产品。A571型电动单聊起重机和K型电动单梁悬挂起重机与CD、MD型葫芦配套使用，由于结构和性能等原因存在不少问题。1974年由天津起重设备厂对A571型电动单梁起重机和K电动单梁悬挂起重机进行了更新，自行设计生产了配用CD、MD型葫芦的DL型

27、电动单梁起重机和DX型电动单梁悬挂起重机。1976年在DL型和DX型产品基础上经天津起重设备厂、开源起重机厂、重庆起重机厂、长沙起重机厂、洛阳起重机厂和北京起重运输机械研究所联合设计试制与生产，1977年定型为LD型电动单梁起重机和LX型电动单梁悬挂起重机，成为我国第二代电动单梁起重机和悬挂起重机产品，一直生产至今仍为国内主导产品。上世纪70年代我国又相继开发了LB型防爆电动单梁起重机、LXB型防爆电动单梁悬挂起重机以及LH型电动葫芦双梁起重机系列产品等。国产CD1/MD1电动葫芦串联结构的改进是在1975年，主要配置有：锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、铸造外壳、锥形盘式制动器、上挂运行小车

28、；国产HC、QH、ZH型串联结构的改进是在1990年，配置和75年的是一样的；国产AS型电动葫芦引进串联结构是在1983年，配置有：锥形电机、直齿调质齿轮、铸铁卷筒、焊接框架外壳、锥形盘式制动器、上挂或侧挂运行小车。从上世纪70年代末到80年代初，葫芦式起重机已进入到一个引进开发的新阶段。天津起重设备厂引进了德国STAHL公司的AS型全系列钢丝绳电动葫芦技术；南京厂、北京起重设备厂和山海关起重设备厂三家联合引进了德国DEMAG公司的环链葫芦技术；进入80年代中期，以南京起重机械长为主联合设计开发了H型钢丝绳电动葫芦，重庆起重机厂为主联合设计开发了葫芦门式起重机系列产品,河北奔腾起重。引进的AS

29、型葫芦技术具有80年代世界先进水平，我国的第三代葫芦必将以AS型为代表。国外电动葫芦是由芬兰Kone公司、日本Meiden公司、德国SWF公司在2000年到2001年才改进的。主要配置有：拄鼠笼型圆柱电机、斜齿硬齿面齿轮、钢管卷2000焦并联结构、电机置于卷筒内部筒、杆式框架组装式外壳、平面盘式制动器、平2000焦衡重式侧挂运行小车、水平轮导向。2 电动葫芦的应用2.1 电动葫芦的工作原理先启动起升电动机，把重物起升到适当的高度，再启动运行电动机把重物运到指定的位置，运行小车在单工字钢梁的下缘行走。行走时采用一个电动机驱动运行小车两边的车轮。由于行走速度比较小，因此运行小车一般不设制动机构。运

30、行小车在行走时，为防止重物下降，在起升机构上设置了一个电磁制动器。制动是依靠弹簧的压力把内、外盘压紧，原理与摩擦离合器相似，松开时利用电磁铁通电以后吸住外盘而使内、外盘松开。电磁制动器的电路与起升电机的电路并联，因此只要起升电机一启动，电磁制动器松开，使重物上、下升降自如；当电动机关闭时，则电磁制动器也断电，电磁吸引力消失，在弹簧的压力作用下，内外盘紧紧压住，起到制动的作用。电动机轴通过橡胶轮胎式弹性联轴器与减速器高速轴相连。当电动机通电旋转驱动减速器高速轴转动时，并将驱动力矩通过齿轮传递至减速器最后一级大齿轮，齿轮在通过花键与空心轴相连接，空心轴又通过花键与卷筒相连接，为此通过减速传动的力矩

31、使卷筒旋转，再使钢丝绳缠绕或脱开卷筒而使吊钩和吊载起升或下降，来完成起升机构的功能。钢丝绳电动葫芦质保1年。其中主要介绍CD型钢丝绳是由两个结构上相互联系的升降机机构和移动装置组成，分别由升降电动机和移动电动机拖动。升降机构电动机通过减速箱拖动钢丝卷筒。升降的钢丝卷筒由电动机经减速箱拖动，主传动轴跟电磁制动器的锥形圆盘相连借。电动葫芦是借导轮的作用在工字梁上来回移动，而导轮由另一台电动机经圆柱形减速箱驱动。电动葫芦的行走机构设有电磁驱动器，并且机械撞块限制前后两个方向的移动行程。电磁制动器对主传动轴制动。在升降吊钩的极限位置装有行程限位开关。移动机构电动机经减速箱拖动行走导轮。当它超过行程时，

32、行程限制开关进行限位保护。为了安全，电动葫芦采用电动控制。2.2 电动葫芦的分类及特点电动葫芦主要分类：环链电动葫芦、钢丝绳电动葫芦（防爆葫芦）、防腐电动葫芦、双卷筒电动葫芦、卷扬机、群吊电动葫芦、多功能提升机。电动葫芦的组成部分有：电机、传动机构、卷筒和链轮。以电机和卷筒相互位置不同大致可分为四种类型。(1)电机轴线垂直于卷筒轴线的电动葫芦采用蜗轮传动装置，宽度方面尺寸大，结构笨重，机械效率低，加工较困难已没有厂家生产这种结构型式的产品了。(2)电动机轴线平行于卷筒轴线的电动葫芦，其优点为高度与长度尺寸小。其缺点为宽度尺寸大，分组性、制造与装配复杂。轨道转弯半径大。(3)电机装在卷筒里面的电

33、动葫芦，优点为长度尺寸小，结构紧凑。其主要缺点为电机散热条件差，分组性差，检查、安装、维护电机不便，供电装置复杂。(4)电机装在卷筒外面的电动葫芦，其优点为分组性好、通用化程度高、改变起升高度容易、安装检修方便。其缺点为长度尺寸大。电动葫芦具有以下特点:(1)系列设计合理化。推荐的参数:重量从0.25-80-t,举升高度是6-63m,使用较少的基类型覆盖整个系列。提升速度多样化推荐值:单速8m/min,10m/min，12.5m/min;双速,1/3、1/4、1/10比例变化。双速方案应考虑复合飞机、双绕组和杆,或者使用频率无极调速技术。设计参考GB3811-1983规范设计的起重机的工作级别

34、,扩大就业水平覆盖M3到M6。(2)结构应该能够满足各种条件如:低净空,双起重安装固定的各种方式,可以远程控制类型、绝缘、防腐、防潮、耐高温、高热、爆炸和其他功能的产品。(3)设计改变传统的圆形设计,采用方形结构,模块化设计,提高了通用性组件,布局模式从隧道轴,齿轮减速器电动机鼓,卷筒形式的运动,而不是一个减速机鼓,可以有效提高安排钢丝绳电动葫芦起升高度,避免长轴的高速轴传动,可以提高系统的稳定性和可靠性,降低制造成本运作。增加轮比范围,提高使用单一的范围。(4)采用优质高强度钢丝绳,在GB3811-1983标准要求的前提下,满足抗拉强度安全系数,尽量减少钢丝绳直径,采用适当的卷筒直径与钢丝绳

35、直径的比及滑轮直径和钢丝绳直径的比,可以减少整个机结构和重量。(5)优化设计的齿轮来提高齿轮的承载能力。齿轮可以使用40Cr或42CrMn,40MnB材料,调整质量和表面硬化处理或氮化硅,最初的20CrMnTi或20MnTiB材料在弯曲强度和接触强度的齿轮是理想的,但受国内加工水平,齿轮加工精度低,渗碳和淬火热处理变形难以控制,在序列和无齿轮磨削过程中,不可避免的缺点齿轮噪声大、效率低。新材料及热处理方法已在许多国内制造商推广。此外,使用硬齿面和硬齿面双啮合齿轮剃齿过程、高速齿轮螺旋角,在12个左右,这些都是有效的方法来提高齿轮传动的稳定性。齿轮箱体和箱盖结构设计应有利于噪声和振动的吸收减少,

36、传动轴承诺改善精度等级。(6)采用电机磁极2、4、6级锥形转子电动机来适应不同的条件。电机绝缘等级水平应该提高到F和11,防护等级提高至IP54。电机过热保护装置设置;电动机设计应考虑提高有效功率、降压起动和制动功率和能力;提高电动机组高,但也应考虑设计措施减少噪声产生的涡流电磁噪声和空气管。电动机的设计也应该遵循的工作原理层次分类,提高使用单一目的。(7)提高电气保护措施,除了保护上下限位、过载保护还应该增加超载保护(个别情况考虑欠载保护);断层阶段,错层阶段,保护压力损失;钩绳掉保护。开发更多的制动功能模型,例如:双制动锥(电动机制动轮制动+高速轴补偿制动);三闸(锥形轮制动器制动+卷筒上

37、安全闸+高速轴上补偿制动)。根据用户的需要增加上升高度和负载数字显示功能。(8)引导线设备、高耐磨、高强度钢丝绳导来导绳性能已经被国内许多企业探求生产电动葫芦,目前,国内已经掌握了部分的成功经验。(9)其他部分如钩,小车设计考虑组性和多功能性。(10)提高配件如钢丝绳、轴承、标准件的质量。(11)变压器和其他电子元件的机械和电气的寿命,电控箱的寿命设计应考虑与卷扬机的塞体协调。(12)重视机器的油漆和包装等外观质量。2.3 电动葫芦的运行条件及使用领域1.运行条件环境温度：-20+40工作制度：中级JC25%重级：JC40%当中级工作制度电动葫芦的起重量降低30%时，即为重级工作制度JC40的

38、电动葫芦。重级工作制度JC40%的电动葫芦是用在工作比较繁重，负载经常在额定值或要求安全系数较高的情况下。电动葫芦结构减速器：采用三级定轴斜齿轮转动机构，齿轮和齿轮轴用经过热处理的合金钢制成，箱体，箱盖由优质铸铁制成，装配严密，密封良好。减速器自成一个部件，装卸极为方便。控制箱：采用能在紧急情况下切断主电路，并带有上下行程保护断火限位器的装置。确保了电动葫芦的安全运行。电器元件寿命长，使用可靠。钢丝绳：采用GB1102-74（6*37+1）X型起重钢丝绳，保证了经久耐用。锥形电动机：起升电机采用较大起动力矩锥形转子制动异步电动机，无须外加制动器。电机负载持续率为25%，电机采用B级或F级绝缘，

39、电机防护等级IP44/IP54。按钮开关：手操作轻巧灵便，分有绳操纵和无线遥控两种方式。2.应用领域主要应用于提升、牵移、装卸重物，油罐倒装焊接，如各种大中型砼、钢结构及机械设备的安装和移动，适用于建筑安装公司、厂矿的土木建筑工程及桥梁施工、电力、船舶、汽车制造、建筑、公路、桥梁、冶金、矿山、边坡隧道、井道治理防护等基础建设工程的机械设备。2.4 电动葫芦的使用维护1.新安装或大修后的电动葫芦,首先应进行几次空车试车。但在安装前,切忌通电试车。2.正常使用前应进行125%额定负载,提升离地面约100毫米,10分钟的静载荷试验,检查是否存在问题。3.动态负载测试是以额定负荷重量,为提升和移动反复

40、试验,试验后检查机械传动部分,电气部分和连接是不是正常的和可靠的。4.使用中,绝对禁止不允许环境,超过额定载荷和每小时额定合闸次数(120次)。5.安装和维护,必须严格检查限位开关是不是灵活的和可靠的,当钩上升到极限位置,钩套管到滚筒外壳的距离必须大于50毫米(10吨,16吨,20顿必须大于120毫米)。当吊钩下降到极限位置,应保证滚筒钢丝绳安全圈,有效的安全圈必须至少2圈。6.不允许按两个使电动葫芦同时根据相反方向的手电门按钮。7.工作完成后必须拉开总功率闸,切断电源。8.电动卷扬机应该由专家和机械手充分掌握安全操作规程,不允许歪拉斜吊。9.使用中必须定期检查电动葫芦,由专业人员发现故障及时

41、采取措施,并认真记录。10.调整电动起重机制动下滑,应保证在额定负载下,刹车在SV/100或更少(V为稳定升降负荷一分钟距离)。11.报废标准的钢丝绳：钢丝绳检查和报废标准根据CB/T5972-1986起重机械用钢丝绳检验和废弃代码为实际实现。12.电动葫芦必须保持足够的润滑油在使用,并且保持石油干净,不应包含杂质和污垢。13.钢丝绳润滑脂应用硬毛刷或小块木头,钢丝绳的润滑严禁直接用手工作。14.电动葫芦不工作,不允许把重物悬在空中,防止零件产生永久变形。15.在使用过程中,如发现故障,应立即切断主电源。16.在使用中应特别注意脆弱的部分。17.1020吨葫芦在长时间连续操作,自动功率现象可能

42、发生,这属于电动机过热保护功能,这时可以下降,经过一段时间的等待后,电机冷却,可以继续工作。2.5 电动葫芦使用的注意事项(1)使用前检查工作a.在操作者步行范围内和重物通过的路线上应无障碍物。b.手控按钮上下、左右方向应动作准确灵敏，电动机和减速器应无异常声响。c.制动器应灵敏可靠。d.电动葫芦运行轨道上应无异物。e.上下限位器动作应准确。f.吊钩止动螺母应紧固。g.吊钩在水平和垂直方向转动应灵活。h.吊钩滑轮应转动灵活。i.钢丝绳应无明显缺陷，在卷筒上排列整齐，无脱开滑轮槽迹象，润滑良好。j.吊辅具无异常现象。k.电动葫芦的工作环境温度为25+40l.电动葫芦不适用于充满腐蚀性气体或相对湿

43、度大于85%的场所，不能代替防爆葫芦，不宜吊运熔化金属或有毒、易燃和易爆物品。(2)电动葫芦不得旁侧吊卸重物，禁止超负荷使用。(3)在使用过程中，操作人员应随时检查钢丝绳是否有乱扣、打结、掉槽、磨损等现象，如果出现应及时排除，并要经常检查导绳器和限位开关是否安全可靠。(4)在日常工作中不得人为地使用限位器来停止重物提升或停止设备运行。(5)工作完毕后，关闭电源总开关，切断主电源。(6)应设专门维修保养人员每周对电动葫芦主要性能和安全状态检查一次，发现故障及时排除。(7)电动机风扇制动轮上的制动环，不许沾有油垢，调整螺母应紧固，以免因制动失灵而发生事故。(8)电动葫芦各润滑部分应及时加适量的润滑

44、油，润滑油要清洁，不含其它杂质。润滑油约2个月更换一次。对起升减速器和运行减速器在使用前一定要加足够的润滑油，起重减速器内注入50号机械油(HJ-50GB443-64)。0.5t、1t、2t、3t、5t、10t电动葫芦分别注人lkg，1.5kg，2.5kg,3kg，3kg,4kg，运行减速器注入黏度为557ºE50数量为0.3kg的润滑油。(9)使用过程中，发现故障应及时切断主电源。(10)电动葫芦不工作时，不允许将重物悬挂在空中，以防止零部件产生永久变形。(11)电动葫芦使用完毕后，应停在指定的安全地方，室外应设防雨罩。(12)禁止同时按下两个相反方向的按钮，其它可以同时操纵。(1

45、3)检修起升减速器拆卸时不得使用螺丝刀、扁铲等打接合面，应用木锤轻轻敲打箱体凸出部分、以免破坏箱体与箱盖密封平面。3 零件的选取以及控制方案的选择3.1 零件的选取根据设计情况，采用比较通用的钢丝绳型号6x19+IWS，右向捻。电动机类型电动葫芦属于小型起重机械，通常选用交流异步电动机，参考业内对于电动葫芦起升机构所选用的电动机类型在本设计中将采用ZD型锥形转子异步电动机。综合考虑采用ZD21-4型锥形转子电动机。选用单层单联卷筒,C型卷筒结构 （JB/T9006.2-1999）。3.2 控制方案的选择3.2.1 继电器-接触器的控制电气控制课程是电专业的基础必修课，是继电接触器控制系统来实现

46、的。它包含控制线路、主电路、照明电路及辅助电路组成，该系统是由接触器-继电器、主令电器和保护电器等元件组成，按照一定的控制逻辑接线组成的控制系统。其工作原理就是采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组成控制逻辑，从而实现对电动机或其他机械设备的起动、停止，反向、调速及多台设备的我顺序控制和自保护功能。传统的继电器-接触器控制系统是由输入设备（按钮、开关等）、控制线路（由各类继电器、接触器、导线连接而成，执行各种逻辑功能的线路）和输出设备（接触器线圈、指示灯等）三部分组成。这是一种由物理器件连接而成的控制系统。继电器控制线路成本低廉，控制方式直观、操作简单、维护调整

47、方便，现场人员容易掌握使用等优点，它被广泛用于工矿企业的生产控制系统。但它体积较大，控制速度慢，改变控制功能必须通过改变接线来完成，比较麻烦和困难。适合简单控制。3.2.2 PLC的控制一直以来都是继电器-接触器来控制，20世纪60年代PLC诞生，它是一种新型的自动化控制装置，所以PLC控制是由继电器接触器控制发展而来的。目前随着PLC技术的发展和应用，PLC控制系统逐渐取代继电器接触器控制系统，在实际工作中，如何选择使用哪种方法，我们就要弄清楚这个产品要实现的功能，另外还有价格问题，如果是功能相对简单的就没有必要使用PLC了，还是用继电器接触器控制。可编程控制器PLC是微机技术与传统的继电接

48、触控制技术想结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差得缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能和习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需要按照说明说的提示，做少量的接线盒简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。采用PLC控制,电动绞车运动过程如下。当按下启动按钮,电动葫芦从原点开始下降,下降到底,直到碰到下限位开关停止。同时打开定时器,定时器电动葫芦,上升到顶部,碰到上限开关,停止上升。此时,电动葫芦右移,直到遇到正确的限位开关,这时右移停止。电动葫芦下降碰到下限开关而停止。结束时的开关在计时器同时定时,电动葫芦上升,上升到顶部直到遇到上限位开关,而停止上升。在这一点上,电动葫芦左移、左移遇到左起源限位开关,左移停止。电动葫芦一个运动周期完成。图3.1 电动葫芦的动作过程继