毕业设计cwgs型擦窗机机座及行走部件设计.docx
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毕业设计cwgs型擦窗机机座及行走部件设计
毕业设计说明书
毕业设计题目CWGS型擦窗机机座及行走部件设计
学院专业班级
学生姓名性别男
指导教师职称讲师
2011年月日
摘要
随着高层建筑的出现，其外端墙面或玻璃幕墙外表面的清洗与维护的难题，就摆在了人们的面前。
传统的解决方法为，一是搭建脚手架，耗费太大；二是用绳索将操作者悬吊下降，危险性极大。
擦窗机应运而生，擦窗机是在起重机械的基础上发展而来的一类建筑专用机械。
从字面上理解是擦窗户的机器；但从实际使用的角度理解，是一种具有能够升降的吊篮及其悬吊机构，适用于建筑物外墙面的清洗、维护和紧急情况下的应急载人机械设备。
擦窗机的总类包括水平轨道式、附墙轨道式、轮载式、插杆式、悬挂轨道式、滑梯式。
本次设计为水平轨道式擦窗机，擦窗机主要结构有台车行走机构、台车、吊臂回转机构、吊船升降机构、吊船旋转机构、协助卷绕机构、船体、过载保护装置、防撞保护装置、行程限位保护装置。
整个机器由本组成员四人一起负责设计，本人负责机座及行走部件的设计，包括主动轮组、托盘部件、机座、旋转吊臂、从动轮组、平衡臂滑轮组、回转减速箱。
关键词：
擦窗机；底座；主动轮组；回转减速器
Abstract
Ashigh-risebuildingdozenappear,outsideitsendtopeorglasscurtainwalloutersurfaceofcleaningandmaintenanceproblem,rightinfrontofpeople'spresence.Traditionalsolutions,ascaffold,costissettoolarge;Butwiththeropewilldecline,dangeroperatorsuspension.Gondolaemerged,Gondolaisinhoistingmachineryanddevelopsonthebasisofakindofarchitecturalspecial-purposemachinery.LiterallyunderstandingiscleaningtheWindowsmachines;ButfromtheAngleofactualuseofunderstanding,isakindofverycanliftthehangingbasketsandsuspendedinstitutions,suitableforbuildingshavecleanandmaintenanceandoutsidetheemergencymannedmechanicalequipment.EmergencyThetotalcategoryincludeswipewindowmachinetracktype,levelofwallrailtype,wheelattachedcarryingtype,insertpoletype,hangingrailtype,slidetype.Thisdesignforhorizontalrailtypebrushwindowmachine,rubwindowmachinemainstructurehavecarwalkinstitutions,trolley,autogoinstitutions,armswingmechanism,shipliftingmechanism,shiprotatingmechanism,helpwindinginstitutions,hull,carrierprotectiondeviceandbumpprotectiondevice,ChengXianaprotectiondevice.Thewholemachinegroupmembersbythefourfriendsresponsiblefordesign,Iwasresponsibleforthedesignofseatingandwalkingcomponents,includingactivewheel,trayparts,base,rotatingthearm,drivenwheels,balancearmpulleys,slewingreducer.
Keywords:
Gondola；Lampstand；Activewheelset；Slewingdrive
第一章前言
1.1课题的提出
随着城市的现代化，一座座高楼拔地而起。
为了美观，也为了得到更好的采光效果，很多写字楼和宾馆都采用了玻璃幕墙，这就带来了玻璃窗的清洗问题。
其实不仅是玻璃窗，其它材料的壁面也需要定期清洗。
长期以来，高楼大厦的外墙壁清洗，都是“一桶水、一根绳、一块板”的作业方式。
洗墙工人腰间系一根绳子，悠荡在高楼之间，不仅效率低，而且易出事故。
近年来，随着科学技术的发展，这种状况已有所改善，目前外墙清洁主要有两种方式：
吊板方式和擦窗机方式。
吊板方式是用吊绳、吊板将人吊到工作位置进行清洁，一般的大楼都可以用这种方式进行清洁。
这种方式简单、成本低，只要工人素质好，绳子连接牢固就可以进行，但危险性比较大，一旦安全措施不到位就可能发生事故。
近几年发生的高空清洁坠落伤亡事故几乎都是采用吊板清洁时因安全措施不到位造成的。
另一种方式是通过擦窗机进行清洁。
擦窗机又称室外吊篮，是一种用于建筑物或构筑物窗户和外墙清洗、维修等作业的常设悬吊接近设备。
因每一大楼的外形和楼面都各不相同，故擦窗机必须根据每一大楼具体的楼面情况而具体设计制造，一般在大楼建造时安装好。
工作人员站在吊篮内，吊篮可以上下左右移动，吊篮内有电话，可以与外界随时进行联系，比较安全。
擦窗机价格昂贵，不少新建大楼为了节省钱不安装擦窗机。
目前我国的大楼大多数没有擦窗机，只得用吊板方式进行清洁。
安装擦窗机是高楼外墙清洁发展方向，一些先进的国家已经发展到用无人操作擦窗机进行外墙清洁工作。
应大力研究发展国产的擦窗机，降低成本，使擦窗机逐渐普及。
根据吊船的动力装置的不同，擦窗机可分为爬升式擦窗机和卷扬式擦窗机两种。
爬升式擦窗机的爬升动力装于悬吊平台上，卷扬式擦窗机的动力靠装于大楼楼面的台车上的卷扬装置驱动。
爬升式擦窗机又可分为固定插杆式和台车行走式（有单轨，双轨，无轨几种），卷扬式一般只有台车行走式。
1.2概述
擦窗机是对整个建筑外墙进行维护的机械设备，它不仅可对高层建筑的玻璃幕墙进行清洗，还可对破损的外墙进行修补及更换损坏的玻璃幕墙。
在各种擦窗机中，除全自动擦窗机不需要人员操作外其他类型的擦窗机均需要操作人员在工作平台上对建筑的玻璃幕墙进行清洗或修补。
另外，工作平台可上下或左右移动，使操作人员在工作平台上对建筑的玻璃幕墙的任何地方均可进行彻底的维修工作。
擦窗机是从起重机械发展而来的，部分擦窗机实际是小型化的门座起重机。
它是运用较广的插件爬升式设备，其插杆起源于大型轮船上悬挂救生艇的的一副旋转弯杆，该弯杆所起的作用就是吧救生艇从船内悬吊于船体外侧，擦窗机中的插杆的作用与此相同。
高层建筑幕墙面积大（常达20000-40000m²）,离地面高度也大（建筑物高度达100m～300m，甚至更高），大面积幕墙要进行高空作业来清洁、维修，必须有相应的机械设备。
45m高度一下的幕墙，有时可以请消防部门出动伸缩云梯协助进行幕墙的清洁、维护；甚至有时还可以请临时工作吊篮进行全手工清洗，但不安全。
45m以上高度的幕墙，常常设置擦窗机以便进行幕墙的清洁和维护。
擦窗机通常由主机和吊笼组成，两部分之间用钢索滑轮组联系，通过钢索伸缩而竖直升降，而在墙面的移动，则通常要通过主机的行走或回转来实现。
由于建筑物的平面较大，所以行走式比回转式应用更广泛。
移动式擦窗机又分为自行式和轨道式，轨道式擦窗机运行平稳，荷载可以合理分配，应用更为广泛。
CWGS250型擦窗机是屋面导轨式伸缩臂变幅式擦窗机。
其部件主要有分：
机床及行走部分、吊臂及立柱部分、起升及挑绳部分和吊船及机房部分。
其中机床及行走部分又可以分为底座部件、主动轮组、托盘、旋转吊臂、从动轮组、平衡臂滑轮组、回转减速箱。
吊臂及立柱部分可分为、活动立柱、主吊臂、平衡吊臂部件、伸缩吊臂、超速限位部件。
起升及挑绳部分可分为爬梯部件、导绳部件、卷绕部、排绳部件、钢绳限位部件、松断绳保护装置。
吊船及机房部分分为夹轨钳、操作台、机房部件、防乱绳装备、机房滑轮组、拖链部分、吊船。
第二章设备结构介绍
2.1台车
2.1.1台车行走机构
台车可沿设置在楼顶的卧式轨道行走，由两台SEW减速电机驱动。
由于设置了行走轮和导向轮，因而能顺利地沿全轨道正反向平稳运行，同时具备一定的抗倾覆性能。
2.1.2吊臂回转机构
台车的底盘上，设置了滚动回转支承，由一台SEW减速电机驱动蜗轮蜗杆减速箱，实现吊臂绕台车中心作180的回转。
2.1.3吊船升降机构
钢丝绳的卷绕是由一台SEW减速电机驱动卷筒转动，使四根钢丝绳分别通过滑轮和排绳部件，沿卷筒规则地卷绕。
卷筒正转为提升吊船，反转为下降吊船。
卷扬升降设有三套制动机构：
a）SEW减速电机内设有常闭制动装置（带有手动释放机构）；
b）卷筒轴上设有常闭液压块式制动器；
c）卷筒轴上设有吊船超速下降断电和制动装置。
2.1.4吊船旋转机构
在吊臂的前端，设有旋转吊臂，它由一台SEW减速电机通过圆柱齿轮与回转支承啮合，使吊船实现90转动，从而保证吊船平行于墙面。
2.1.5辅助卷绕机构
辅助卷绕是由一台SEW减速电机驱动卷筒转动，使单根钢丝绳沿卷筒规则地卷绕。
卷筒正转为提升吊钩，反转为下降吊钩，从而实现对幕墙玻璃或其他材料的吊运。
为保证安全，以上五种电动动作时可单独或有选择性的协同进行，由电气系统实现互锁。
2.2吊船
2.2.1吊船体
吊船体为碳钢型材框架焊接组对而成，外表面用铝板围护封闭。
2.2.2限载保护装置
吊船内装有压簧行程机构，超载时弹簧压缩，触及行程开关使其断电，同时报警，实现限载功能。
2.2.3防撞保护装置
吊船靠墙侧设有弹性防撞胶轮，吊船升降运行时，胶轮能缓冲地靠到外墙面上，起到防撞保护作用。
2.2.4行程限位保护装置
吊船升降、吊臂回转、吊船旋转、辅助吊重机构设有行程限位保护装置，可有效地使每个动作停止在行程终端位置。
第三章设计要求
3.1主要技术参数及工作、存放条件
3.1.1主要技术参数
擦窗机型号：
CWGS250型
总功率：
6.17kW
最大功率：
3kW
额定电压：
380V，三相+零线+安全接地线
最大额定电流：
10A
轨距：
3500±10mm
臂长：
12392±50mm（回转中心至吊点距离）
外行尺寸：
16500×2300×2500mm
吊船升降速度：
8m/min±5%
台车行走速度：
8m/min±5%
吊船额定载重量：
250kg（含人员、工具及其它物品等的总质量）
3.1.2工作条件
a）环境温度：
-20℃～+40℃
b）环境相对湿度不大于90%（25℃）
c）电源电压偏离额定值5%
d）工作处阵风风速不大于10.8m/s（相当于6级风力）
3.1.3存放条件
a）环境温度：
-30℃～+50℃
b）空气湿度：
90%
c）若长期不使用（半年以上），应采取防晒、防雨、防锈措施。
3.2一般要求
1）工作环境温度为-20℃～40℃。
2）五级以上大风不得在工作平台上操作。
3）质量不合格的产品不得出厂和使用[29]。
4）产品必须有符合要求的标牌和齐全的技术文件（合格证、说明书、有关图纸等）。
3.3系统结构的要求
3.3.1工作平台的要求
1）严格控制工作平台的加工质量，必须符合设计要求。
2）出厂前必须作平台试验。
3）平台底板有效面积不小于0.25m2/人，且必须有防滑措施。
4）平台内最小通道宽度≥0.4m。
5）装在固定式安全护栏，靠建筑一侧高度≥0.8m，其他各侧高度≥1.1m。
6）平台四周设高180挡脚板。
7）平台若装门时，则不得外开，并设电气联锁装置。
3.3.2提升机构的要求
1）应备有在电气失效时，不超过两个人就可操作的手驱动装置。
2）应有两套独立的制动器，每套均可使承受125%额定荷载的工作平台停止运行并停住。
制动器应能使工作平台在100mm范围内停住。
3）提升机构上下运行的速度不得超过10m/min。
3.3.3安全装置要求
1）一般须配制动器、行程限位器和安全锁等，检验合格才能安装；
2）工作平台必须装有上下限位开关，并以工作平台平台自身去触动；
3）每根安全钢丝绳上必须装有不能自动复位的安全锁。
4）安全锁应在工作平台平台下滑速度大于25m/min时动作，在不超过100mm的距离内停住。
5）安全锁必须在其有效期内使用，超期者必须由专业厂检测合格后方可使用。
6）工作平台上须有防倾斜装置，并宜设超载保护装置。
3.3.4钢丝绳的要求
1）钢丝绳的直径不应小于6mm。
2）钢丝绳安全系数K不应小于9。
3）不允许以连接两根或多根钢丝绳的方法去加长或修补。
4）除随时对钢丝绳的可见部分、与设备连接部位、绳端固定装置等进行检查外，每月至少按GB5972中2.4.1条的规定检查两次，检查部位应符合2.4.2条的规定，报废执行2.5条的规定。
5）设置安全保险绳，每套承重端配置一套保险绳，套在工作平台上锁紧、锁牢，索卡于挑梁后部。
6）经常检查和保养工作平台的吊索（钢丝绳），如有磨损，立即更换。
3.3.5悬挂机构的要求
1）必须使用钢材或其他适合金属材料制作，可采用焊接、铆接或螺栓连接，结构应具有足够的强度和刚度。
2）受力构件必须进行质量检查并达到设计、国家规范的要求。
3）悬挂机构作用于工程结构的作用力应符合其承载要求。
4）配重要求：
5）配重应准确，并经安全检查员核实后才能使用。
6）抗倾覆系数不得小于2。
3.3.6电气系统的要求
1）电气元件必须安装在电器控制箱内的绝缘板上，其绝缘电阻不得小于0.5欧姆。
2）工作平台的电源和电缆应单设，并有保护措施。
3）电器控制箱应有防水措施。
4）电气系统应有可靠接零并配备漏电保护器，电气元件必须灵敏可靠。
5）在工作平台上使用的便携式电动工具的额定电压控制在210-230V之间。
3.4工作平台承载要求
为了有效的控制工作平台额定荷载，在工作平台上安装明显的工作平台限额载标识牌，注明操作人员不准超过3人，，各种施工材料的装载数量和手头工具的存放要求。
3.5工作平台的安装、拆除的要求
（1）组装、拆除工作平台必须由专业的架子工进行操作，并有厂家的技术指导人员现场指导施工。
（2）组装或拆除工作平台至少由三人配合操作，严格按支搭脚手架的工艺程序作业。
（3）安装挑梁时，使挑梁探出建筑物一端稍高于另一端，挑梁在建筑物内外两侧应用型钢、钢管等连接牢固形成整体，挑梁的配重必须严格按照工作平台的规格型号进行配置[30-32]。
（4）悬挂支架安装时，前、后座间距在场地允许条件下，应尽量调整至最大距离。
（5）悬挂支架定位后，将前、后座脚轮用插销固定；最好用木楔将脚轮楔紧。
并检查各连接螺栓应可靠紧固，不可有虚紧或松动。
（6）承重钢丝绳与挑梁连接必须牢靠，并应有钢丝绳受剪保护措施，采用卡接法时，不得少于4个卡子。
（7）张紧悬挂支架加强钢丝绳时，应使前梁略上翘3—5厘米，产生预应力，提高前梁刚度。
（8）前梁伸出端悬伸长度严格按照产品说明书的要求设置。
超过额定悬伸长度时，必须采取可靠的加强措施和减少额定工作载荷，并经责任部门确认后方可使用。
（9）工作平台及施工使用的电缆、电线不得绑在工作平台、钢丝绳及安全绳上，单独设置卸载绳进行安装，使用有绝缘措施的电缆进行施工。
（10）电动工作平台必须严格按照一机、一闸、一漏进行设置，确保供电线路的安全。
（11）装钢丝绳时，绳夹的数量不少于4个，U形开口在钢丝绳尾瑞对侧，且方向一致。
绳夹应从吊装点处开始依次夹紧，并在最后一个绳夹和前一个绳夹间，应使钢丝绳有少许拱起。
绳夹螺母拧紧时，应将钢丝绳夹扁至直径1／3。
（12）垂放钢丝绳时，应将钢丝绳自由盘放在楼面，将绳头仔细抽出后沿墙面缓慢向下滑放，严禁将钢丝绳成盘向下抛放。
钢丝绳放完后应将缠结的绳小心分开压住，地面多余的钢丝绳应仔细盘好札紧，不得任意散放地面。
（13）电动工作平台上所有钢丝绳卡子均采用双螺母进行拧紧加固。
[1]
第四章电气系统
4.1主电路
各部分动作均采用SEW减速电机进行驱动，其中升降、旋转、行走、辅吊电机均设有电磁开启式制动器。
全部电机由松下变频器驱动，变频器设有缺相、过电压、过电流、短路等各种保护功能，以保护电机安全运行。
由于使用了变频器，可以使电机启动运行更加平稳无冲击。
4.2控制电路
采用松下可编程控制器进行控制，具有线路简单、维修方便、使用可靠等优点。
4.3主电控箱
a）台车主电控箱：
设在设备主吊臂侧面上，可控制吊船升降、吊臂回转、吊船旋转、台车行走、辅吊升降等动作。
b）吊船电控箱：
设在吊船上，可控制吊船升降、吊臂回转、吊船旋转、辅吊升降，当吊船升至最高点上升限位开关动作后，可以控制台车行走。
吊船与台车间的控制信号由钢绳内的铜芯导线传输，并采用双音频编解码技术，此方式传输信号可靠，具有较高的抗干扰能力。
主电路设有含漏电保护的断路开关，对主电路的各电器件进行漏电、总过电流和短路保护。
电控系统的操作可按控制面板上的指示进行。
4.4安全保护装置
1）运行限位开关：
所有运行动作均设有终端限位开关。
2）紧急停止按钮：
在台车和吊船电控箱上分别安装了一个紧急停止按钮，用于紧急情况下停止设备所有动作的运行。
3）超载安全装置：
吊船内装有超载安全装置，若超过额定载重量125%，擦窗机将停止工作并发出报警音。
4）下降安全限位装置：
吊船底部安装了安全限位杆，遇到障碍时，它能停止吊船的下降并发出报警音。
5）上升安全限位装置：
旋转吊臂两端和辅吊滑轮组上安装了上升限位开关，当吊船和辅助吊重上升触动限位开关时，吊船和辅助吊重将停止上升并发出报警音。
6）回转安全限位装置：
台车底盘上安装了回转限位开关，触动时回转将停止运行并发出报警音。
7）吊船超速下降保护机构：
该机构由三套装置实现，即SEW减速电机内装有常闭制动装置（带有手动释放机构）；常闭液压块式制动器；吊船超速下降断电和制动装置。
8）防止排绳链条松断装置：
在排钢绳驱动链条松弛或断裂情况下，电控系统将停止擦窗机的升降动作。
第五章使用方法
CWGS250型台车式擦窗机的使用操作人员应为3-5人，即台车操作1-2人，吊船操作1-2人，地面1人负责瞭望与指挥，用无线对讲机进行相互之间的联系。
5.1准备阶段
1）检查擦窗机总的外部情况，特别要检查电气装置可能出现的损坏，检查机械零部件（含螺栓、螺母、销子等）可能出现的异常。
2）检查电控箱是否受潮，内部是否进水，如发现受潮或进水，不允许使用。
检查电缆有无松动、破裂现象，漏电保护是否完好。
中心控制面板上拨动开关及吊船控制开关是否处在停止位置，确认一切无误后，才能连接外接电源。
当得到有关操作人员的允许后，再将电源开关合闸，这时擦窗机电控箱应有电。
3）机房内部检查：
检查钢绳、驱动链条是否处于正常状态，各轮轴及转动部位是否充分润滑。
4）吊船升降制动测试：
手动释放升降电机制动器和液压块式制动器，对吊船作一次短距离的下降运行，下降过程中，接升降电动制动器，看吊船能否立即停止。
5）检查按键及相关运行：
此项检查极为重要。
打开擦窗机锁定装置，对擦窗机的各项动作分别进行试验，以证实在两个控制位置（台车上或吊船内）工作的有效性和可靠性。
检查漏电开关：
将电控箱漏电开关（Q1）合上。
这时按开关上的试验按钮，如开关立即断开，则说明漏电开关工作正常。
漏电开关合上，控制电路得电。
按下启动按钮，变频器得电，然后可分别启动上升、下降；左转、右转等开关，相应的接触器应动作正常，并且台车完成相应功能，最后再按下急停按钮，控制电路应失电。
这时操作任何运行开关，接触器都不动作，说明急停功能有效。
最后将急停按钮恢复正常。
通过以上检查证明电气线路控制性能正常后，方可进行作业。
6）按润滑图给设备加注润滑油或润滑脂。
7）检查行走轨道：
检查轨道锚固的可靠性及轨道上是否有障碍物。
8）检查卷绕钢绳是否正确附着在各自的滑轮槽中。
9）将吊船升离楼面，操纵台车由停泊位置运行至作业开始位置,做好作业准备。
5.2工作阶段
1）作业前将漏电开关（Q1）合上，这时如果需要移动台车则可操作左行或右行开关；如果需要其它的机动功能，则可操作相应的开关，即可实现作业需要。
2）业工具及器材装入吊船，作业人员进入吊船并将吊船升离楼面，注意吊船额定载重量：
250kg。
3）升降机构，将吊船降至屋顶女儿墙面相应位置。
4）吊臂回转机构及吊船旋转机构，使吊船平行贴近楼面，然后将吊船下降至外墙面相应的工作位置，即可开始外墙施工作业。
5）业高度范围内的作业完毕，将吊船下降一个作业高度，再进行第二区间作业。
如此反复动作，直至楼房的底层。
然后连续上升至楼顶，台车平移一个工作跨间，再从上至下按上述顺序进行外墙施工作业。
6）墙玻璃和其他材料需要辅助吊运时，可通过电控箱上的辅吊-吊船-双机开关有选择性的作相应吊运动作。
5.3结束阶段
1）按相反顺序将吊船放回到楼面之上。
2）船升离楼面30cm左右且吊臂与轨道同向（若位置不对，可回转吊臂）的情况下，操纵台车运行至停泊位置。
3）下吊船，使之恰好落在楼面上并使钢绳没有松弛现象，以免钢绳卷筒乱绳。
4）车和吊船按维护与保养的规定维护保养一遍，以备再用。
5）台车夹轨钳2套逐一锁紧，防止台车非正常移动。
特别是当台风来袭前，须将锁紧装置再仔细检查一遍。
6）作业完毕，检查电控箱控制面板上及吊船控制盒面板上的开关，确保拨至停止位置，将电控箱内漏电开关（Q1）拨至断开位置。
7）每次使用的检查、操作过程应作详细记录，填在操作记录中（见附表）。
操作记录表可复印使用。
8）变频器在设备出厂时已设定调试正常，使用中用户无需调整修改设定参数。
第六章擦窗机轮压分析计算及校核
台车设计成轨距和轮距均为3.5m，大臂最大幅度为18m时，平衡重幅度为7.45m，大臂最大幅度为12.39m时平衡重幅度7.45m如图6-1。
各部分自重作用点距旋转中心距离和前轨道距离以及各自中心点弯矩见表6-1。
部件
自重/kg
最大幅度
最小幅度
据旋转中心距离/m
距前轨中心距离/m
距旋转中心弯矩/kn·m
距前轨中心弯/kn·m
据旋转中心距离/m
距前轨中心距离/m
距旋转中心弯矩/kn·m
距前轨中心弯矩/kn·m
额定荷载
250
18
16.25
45
40.625
12.392
10.642
30.98
26.605
钢丝绳
45
18
16.25
8.1
7.31
1
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