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1、 本科生畢業(yè)論文（設(shè)計）題 目： 塔筒縱向焊縫焊接用升降平臺的設(shè)計 姓 名： 系 別： 工程系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學 號： 指導教師： 20 年 6 月 18 日畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信聲明本人聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計）是在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果，論文中引用他人的文獻、數(shù)據(jù)、圖表、資料均已作明確標注，論文中的結(jié)論和成果為本人獨立完成，真實可靠，不包含他人成果及已獲得青島農(nóng)業(yè)大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日 畢業(yè)論文（設(shè)

2、計）版權(quán)使用授權(quán)書本畢業(yè)論文（設(shè)計）作者同意學校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文（設(shè)計）的復印件和電子版，允許論文（設(shè)計）被查閱和借閱。本人授權(quán)青島農(nóng)業(yè)大學可以將本畢業(yè)論文（設(shè)計）全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復制手段保存和匯編本畢業(yè)論文（設(shè)計） 。本人離校后發(fā)表或使用該畢業(yè)論文（設(shè)計）或與該論文（設(shè)計）直接相關(guān)的學術(shù)論文或成果時，單位署名為青島農(nóng)業(yè)大學。論文（設(shè)計）作者簽名： 日期： 年 月 日指 導 教 師 簽 名： 日期： 年 月 日目 錄摘要 .IABSTRACT .II1 緒論.11.1 課題研究的目的和意義 .11.1.1 世界風塔發(fā)展狀況 .1

3、1.1.2 中國風力發(fā)電發(fā)展狀況 .11.1.3 課題研究的意義 .31.2 升降平臺的研究與使用現(xiàn)狀.32 升降平臺型式分析與方案選定 .52.1 升降平臺的的設(shè)計要求.52.2 升降平臺的總體布置.52.3 升降平臺型式綜合分析與方案優(yōu)選.62.3.1 升降平臺型式的綜合分析 .62.3.2 升降平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .72.3.3 升降平臺的工作原理 .83 傳動系統(tǒng)的設(shè)計 .93.1 電動機的選擇.93. 2 鏈傳動設(shè)計.103.3 傳動軸的設(shè)計及校核.113.4 滾輪的設(shè)計.173.5 聯(lián)軸器選擇.193.6 平衡配重的設(shè)計.204 總體支架的設(shè)計 .224.1 支架立柱設(shè)計.224.2

4、平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核.245 結(jié)論 .27參考文獻 .28致謝 .29I塔筒縱向焊縫焊接用升降平臺的設(shè)計摘要風能是一種清潔的可再生能源，風力發(fā)電逐漸成為世界各國重點發(fā)展的能源之一，風力發(fā)電機的制造業(yè)也隨之成為新興的制造產(chǎn)業(yè)。通過對風塔制造過程的研究和學習，完成了風塔縱縫焊接升降平臺的設(shè)計，包括平臺升降系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、配重平衡機構(gòu)及支架等部分。設(shè)計中采用了鏈傳動的機械升降系統(tǒng)，通過升降裝置實現(xiàn)平臺高度的調(diào)節(jié)，滿足了不同直徑塔筒的縱縫焊接施工要求。設(shè)有配重裝置，減小了平臺升降時的動力消耗，增加了運動平穩(wěn)性。采用單側(cè)支架結(jié)構(gòu)，減小了所占用的車間生產(chǎn)面積。本設(shè)計對于提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高勞動效率、降低工

5、人的勞動強度以及提高經(jīng)濟效益等都具有十分重要的意義。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：塔筒；埋弧自動焊；縱縫焊接；升降平臺IIDesign of Lifting Platform Which Used forWelding Longitudinal Seam on Wind Turbine Towers DrumAbstractThe wind energy is one kind of clean renewable energy source, the wind power generation becomes one kind of key development points all over the w

6、orld. And wind generators also become the new developing parts of the manufacturing industries.Through the research of wind turbine towers manufacturing process,I have completed the design of the platform lifting which used for welding the longitudinal seam on wind turbine towers.It includes platfor

7、m lifting system,electric driving system, counterweight system and support. In the design，the platform hight can be adjust by the chain drive system to satisfie the construction request of the longitudinal seal welding on different diameter tower tubes. The counterweight device reduced the power con

8、sumption when the platform rises and falls, increase the smoothness of motion of the platform.The unilateral bracket structure reduced the occupied area of theworkshop.This design can improve the quality of products ,reduce the working hours and labor intensity, enhance the econmic effciency and so

9、on.Key words: wind turbine towers drum； submerged arc welding；longitudinal seam welding；lifting platform青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）1全套設(shè)計加 36296518青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）21 緒論1.1 課題研究的目的和意義1.1.1 世界風塔發(fā)展狀況在自然界中，風能是一種可再生、無污染而且儲量巨大的能源。風力發(fā)電逐漸成為世界各國重點發(fā)展的能源之一，風力發(fā)電機的制造業(yè)也隨之成為新興的制造產(chǎn)業(yè)。一、世界風電裝機容量快速發(fā)展1.世界風能資源儲量豐富世界風能資源儲量十分

10、豐富。有關(guān)人員經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)：按在 80 米高度處 6.9 米/秒的風速來計算，全球風能可利用資源量為 72 萬億千瓦。即使只成功利用了其中的 20%，依然相當于世界能源消費量的總和。因此，風力發(fā)電具有很大的潛力。2.世界風電裝機容量快速增長1 )風電技術(shù)持續(xù)發(fā)展，成本持續(xù)下降通過產(chǎn)業(yè)技術(shù)進步，風電的成本也持續(xù)下降。目前，在各種可再生能源之中，風電的成本最低。國內(nèi)的風電平均成本為 0.50 元/( kWh)，總成本費用已經(jīng)接近新投資的水電和火電。最近，世界風能理事會對進一步降低風電成本問題進行了分析研究后，認為風電成本下降，60%依賴于規(guī)模化發(fā)展，40%依賴于技術(shù)進步。過去的風電成本下降更多的是

11、依據(jù)技術(shù)進步，以后風電成本進一步下降則更多的是依賴于規(guī)模化、系列化和標準化。世界風能理事會估計到 2020 年，陸上風機的總體造價還可以下降 20%-25%，海上風機的造價可以降低 40%以上，發(fā)電成本可以同幅下降。2)世界風電裝機容量快速增長風力發(fā)電在可再生能源中是技術(shù)相對成熟、成本相對較低的一種，受到各國的普遍重視，裝機容量快速增長。從 1996 年起，全球累計風電裝機連續(xù) 12 年增速超過 20%，平均增速達到 28.33%。1.1.2 中國風力發(fā)電發(fā)展狀況青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）3一、我國的風電資源豐富我國風能資源及其分布 我國位于亞洲大陸東部，瀕臨太平洋，季風強盛，內(nèi)

12、陸還有許多山系，地形復雜，加之青藏高原聳立我國西部，改變了海陸影響所引起的氣壓分布和大氣環(huán)流，增加了我國季風的復雜性。冬季風來自西伯利亞和蒙古等中高緯度的內(nèi)陸，那里空氣十分嚴寒干燥，冷空氣積累到一定程度，在有利高空環(huán)流引導下，就會爆發(fā)南下，俗稱“寒流”，在此頻頻南下的強冷空氣控制和影響下，形成寒冷干燥的西北風侵襲我國北方各?。ㄖ陛犑小⒆灾螀^(qū)） 。每年冬季總有多次大幅度降溫的強冷空氣南下，主要影響我國西北、東北和華北，直到次年春夏之交才消失。 夏季風是來自太平洋的東南風、印度洋和南海的西南風，東南季風影響遍及我國東半壁，西南季風則影響西南各省和南部沿海，但風速遠不及東南季風大。 青藏高原地勢高亢

13、開闊，冬季東南部盛行偏南風，東北部多為東北風，其他地區(qū)一般為偏西風，夏季大約以唐古拉山為界，以南盛行東南風，以北為東至東北風。 我國幅員遼闊，陸疆總長達 2 萬多公里，還有 18000 多公里的海岸線，邊緣海中有島嶼 5000 多個，風能資源豐富。二、我國風力發(fā)電機組設(shè)備制造業(yè)前景廣闊1、國際國內(nèi)差距正在縮小風力發(fā)電機組設(shè)備制造行業(yè)是一個進入壁壘較高的行業(yè)。所以行業(yè)集中度非常高，全球十大風電設(shè)備商累計占全球市場 96%的份額。僅 4 家最大風力發(fā)電機組設(shè)備制造商就掌控了全球市場 75%的份額。國內(nèi)市場的風力發(fā)電機組產(chǎn)品供應(yīng)商也主要以國際廠商為主，2004 年、2005 和 2006年，國際廠商

14、產(chǎn)品占國內(nèi)市場份額的比例分別為 75.35%、70.59%、58.80%。根據(jù)國家發(fā)展改革委員會關(guān)于風電建設(shè)管理有關(guān)要求的通知 ，風電設(shè)備國產(chǎn)化率要達到 70%以上，不滿足設(shè)備國產(chǎn)化率要求的風電場不允許建設(shè)。因此，國際風機產(chǎn)業(yè)巨頭紛紛在中國設(shè)立總裝廠、配件工廠或是研發(fā)中心。隨著未來國內(nèi)廠商對外方技術(shù)的吸收，以及風機制造經(jīng)驗的增加、相關(guān)政策的實施、行業(yè)標準的制定，可以預期我國風電產(chǎn)業(yè)大環(huán)境將得到較大改善，技術(shù)研發(fā)實力將得到提高，技術(shù)工人將增加，與國際先進技術(shù)的差距將縮小。2、市場供求狀況在未來很長一段時期內(nèi)，我國對風力發(fā)電設(shè)備的需求將持續(xù)保持強勁增長態(tài)勢。自2003 年以來，我國風電裝機容量增長

15、迅速，據(jù)預測，2011 年中國風電裝機總量將可能達到 1740 萬千瓦。青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）4隨著國家產(chǎn)業(yè)政策的大力扶持，以及能源短缺和環(huán)境保護壓力的持續(xù)增大，風力發(fā)電技術(shù)的逐步成熟和成本的降低，風電行業(yè)將保持持續(xù)增長態(tài)勢。供給方面，風力發(fā)電機組整機制造進入壁壘較高，從進入到形成穩(wěn)定的批量生產(chǎn)能力的時間較長，生產(chǎn)能力的擴大比較緩慢，而且先行的整機制造商已與零部件供應(yīng)商結(jié)成了戰(zhàn)略合作伙伴，穩(wěn)定的訂單占據(jù)了一定的制造資源，給后來的整機廠進入市場帶來了一定的困難，因此形成了暫時的市場供不應(yīng)求的局面。預計 2010 年以前，我國風力發(fā)電機組市場供給的增長總體上將落后于需求的增長。2

16、010 年以后，有可能出現(xiàn)供求基本平衡、略有短缺的局面。1.1.3 課題研究的意義風力發(fā)電機的制造過程中，塔筒的焊接是影響進度和質(zhì)量的一個重要因素。如何能提高風塔的塔筒的焊接速度及質(zhì)量，是迫切需要解決的重要問題。因此，本課題對于塔筒縱向焊縫焊接升降平臺的研究具有重要意義。本課題涉及風塔塔筒縱向焊縫焊接升降平臺的設(shè)計問題。對于塔筒是圓柱形并且直徑很大（3-4 米）的這一情況，焊工在焊接時會有很大的不便。在縱縫焊接過程中，由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，在以前有好多廠家在對鋼板卷制后的筒體縱縫外進行埋弧自動焊接時，需要先將焊縫轉(zhuǎn)到上面， 然后在其上搭設(shè)臨時架子， 在架子上安放埋弧自動焊接小車， 由小車的運動來

17、完成對其下面的縱縫外的焊接。這種方法的缺點是搭架子費工費時， 工效低不方便流水作業(yè)， 而會導致焊接之后焊縫質(zhì)量不過關(guān)，焊接效率太低，工作人員進行焊接時也具有很大的危險性。課題要求設(shè)計出一臺風塔塔筒縱縫焊接平臺裝置，以滿足多種不同規(guī)格的風塔制造要求，生產(chǎn)出不同尺寸要求的風塔塔筒，滿足企業(yè)的生產(chǎn)需要。這對于保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求、提高勞動效率、降低工人的勞動強度以及降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益等都具有十分重要的意義。1.2 升降平臺的研究與使用現(xiàn)狀風力發(fā)電塔的焊接工藝設(shè)計必須以簡潔、實用、可靠為原則，并具有良好的可操作性，才能保證施工順利進行及產(chǎn)品焊接質(zhì)量。因此，對焊接的輔助設(shè)備要求很高。在以前，有好多

18、廠家在對鋼板卷制后的筒體縱縫外進行埋弧自動焊接時需要先將焊青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）5縫轉(zhuǎn)到上面，然后在其上搭設(shè)臨時架子，在架子上安放埋弧自動焊接小車，由小車的運動完成對其下面的縱縫外的焊接。這種方法的缺點是搭架子費工費時、工效低，不方便流水作業(yè)，而縱縫焊接升降平臺克服了上述缺點，它的升降功能可以適應(yīng)直徑大小不同的筒體，且人員在平臺上操作埋弧自動焊接小車，既安全、又方便。使用這種工裝有利于組織流水作業(yè)，提高工效?，F(xiàn)在，在激烈的市場競爭要求下，雖然各個廠家基本上都采用了不同的焊接裝備來輔助焊接，但是大體上都是采用升降平臺來完成焊接輔助。升降臺目前比較成熟的種類有（1）液壓缸斜置驅(qū)動

19、的剪叉式升降臺;（2）絲杠剪叉式升降臺（3）垂直絲杠傳動的機械式升降平臺（4）采用氣液聯(lián)動系統(tǒng)，利用 PLC 控制技術(shù)，用于物品在垂直方向疊放的氣液聯(lián)動升降平臺以及鏈輪控制的升降平臺?，F(xiàn)在國內(nèi)絕大部分縱縫焊接裝置都具有可移動懸臂架、升降平臺、電控系統(tǒng)等部分。青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）62 升降平臺型式分析與方案選定2.1 升降平臺的的設(shè)計要求本課題擬設(shè)計一種用于風塔塔筒焊接的專用設(shè)備，風力發(fā)電機的塔筒為圓筒形焊接結(jié)構(gòu)，是在鋼板卷筒后采用埋弧自動焊完成縱向焊縫的焊接，然后用環(huán)縫埋弧自動焊對接組合成不同長度的塔筒。在縱向焊縫的焊接過程中，由于焊件結(jié)構(gòu)的特殊性，需采用平臺裝置進行焊接。

20、所以要求縱縫焊接用升降平臺能夠?qū)崿F(xiàn)垂直移動，能夠滿足直徑1000d4000mm，長度 13 m 范圍內(nèi)各種尺寸規(guī)格塔筒的焊接施工要求，能夠生產(chǎn)出不同尺寸要求的風塔塔筒來滿足企業(yè)的生產(chǎn)需要。初步計劃由升降機構(gòu)、平臺、平臺護欄、扶梯及電控系統(tǒng)等組成。根據(jù)塔筒的焊接施工要求，所設(shè)計的設(shè)備應(yīng)達到以下幾點要求：1) 平臺的面積要足夠大，滿足筒體能在下面進行焊接的要求； 2)平臺上升的距離應(yīng)滿足塔筒直徑的變化范圍。3)運行平穩(wěn)可靠，故障率小，平均升降速度:0.017m/s；在已經(jīng)有上述設(shè)計條件的前提下，對縱向焊縫升降平臺的可用程度有著決定性影響的因素有: 電機及減速機的選擇；立柱采用的結(jié)構(gòu)形式；為承受住平

21、臺運行所需舉升臺面的重量，斷面尺寸為多少；立柱的高度；平臺的面積，平臺可上升的高度，上升下降活動實現(xiàn)的方式等。對以上問題進行綜合分析與計算，確定升降平臺的優(yōu)化目標為:第一、保證平臺運行時的平穩(wěn)性。第二、使機構(gòu)尺寸合理，最大限度利用空間。第三，保證產(chǎn)品的經(jīng)濟性。2.2 升降平臺的總體布置初步設(shè)計升降平臺總體布置由支撐平臺的支架、驅(qū)動系統(tǒng)、升降機構(gòu)、平臺、平臺護欄、扶梯及電控系統(tǒng)等組成。平臺下面應(yīng)有足夠的空間放置筒體，進行焊接。青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）72.3 升降平臺型式綜合分析與方案優(yōu)選2.3.1 升降平臺型式的綜合分析工程設(shè)計制造中任何機構(gòu)或傳動形式存在正反兩方面的特性，工程

22、技術(shù)人員正是在這兩個方面尋求平衡點，使有利的優(yōu)秀的特性發(fā)揮的淋漓盡致，同時最大限度克服不利因素。方案一：地軸絲杠傳動升降臺。立柱結(jié)構(gòu)為四立柱徑向?qū)ΨQ形成兩門架，門架上安裝承重定滑輪，由配重系統(tǒng)通過承重定滑輪將雙層桁架體懸掛在兩門架之間;絲杠通過螺母及支承架與雙層桁架聯(lián)接，絲杠上端與門架固定，垂直吊掛，下端從 90換向減速器中獲得扭矩。此結(jié)構(gòu)有效隔離了高速地軸對雙層桁架體的振動影響，降低了高速地軸的理論計算難度。同時絲杠又起到對升降臺導向、鎖定的作用，簡化了其它傳動形式對導向、鎖緊等司服系統(tǒng)的要求，提高整套設(shè)計的可靠性。絲杠垂直的站立，將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為垂直升降運動，具有傳動剛性好，速比、定位精確

23、，可自鎖等特點。但絲杠加工難度大， 加工工藝復雜; 根據(jù)絲杠升降臺對垂直絲杠的使用要求，需要改造普通車床為專業(yè)長絲杠車床，車出的絲杠才能達到使用要求，還要配合相應(yīng)的安裝規(guī)范，使垂直長絲杠傳動達到工業(yè)應(yīng)用水平。而且 4 根絲杠安裝調(diào)試難度大等因素又制約機構(gòu)傳動的實現(xiàn)。高速地軸傳動，傳遞扭矩小，經(jīng)濟性高。但參數(shù)選定不易把握。方案二：液壓缸斜置驅(qū)動的剪叉式升降臺剪叉式升降升降臺：是用途廣泛的高空作業(yè)專用設(shè)備。它的剪叉機械結(jié)構(gòu)，使升降臺起升有較高的穩(wěn)定性，寬大的作業(yè)平臺和較高的承載能力，使高空作業(yè)范圍更大、并適合多人同時作業(yè)。它使高空作業(yè)效率更高，安全更保障。 剪叉式結(jié)構(gòu)的升降臺，在實際使用中存在一些

24、不足: 1.剪叉式結(jié)構(gòu)的升降臺結(jié)構(gòu)特殊，平臺下面是交叉結(jié)構(gòu)，無法放入筒體，不適合筒體焊接。2.剪叉式升降臺負載不能過大，液壓油缸(內(nèi)設(shè)密封圈) 超載的問題目前仍未解決好; 3.大部分液壓升降臺面都因液壓元件長時間受載引起泄漏，導致臺面下沉，有的在24 小時內(nèi)就下沉 20 毫米左右; 4.起動力矩與負載比偏大，從文獻11中可以看出，其驅(qū)動力與負載比變化曲線坡度很青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）8陡，起動力很大，能源浪費，當起升角 = 10時，起動力約為負載的 3 倍，而當起升角達到 = 60以后，起動力才接近于負載; 5.起始高度較高，機構(gòu)較為龐大，地坑較深，占用空間較多。方案三：液壓升

25、降機甘銳等7設(shè)計了一種液壓升降機。平臺上升時,其速度可用調(diào)速器設(shè)定，因調(diào)速器的速度負載特性較好,因而確保了上升的平穩(wěn)性和安全性。設(shè)計還采用了液壓單向閥的鎖緊回路，當換向閥處于中位時，其 H 型的中位機既能使泵在不停機的狀態(tài)下卸載來減少功率消耗，又能使液控單向閥的控制油口接油箱，這樣可以利用液壓鎖的良好密封性能阻止立式液壓缸及平臺不致因自重或泄漏而下滑，但是液壓系統(tǒng)地油路在車間焊接時，容易受到焊接時產(chǎn)生的火花的影響，有很多不安全因素，因此，不宜選取。方案四：鋼絲繩滾筒升降臺鋼絲繩滾筒升降平臺由 T 形焊接平臺，方形立柱，橫梁箱組成，動力系統(tǒng)放置在方形立柱內(nèi)，“ T”形焊接平臺實現(xiàn)升降時，正反轉(zhuǎn)電

26、機帶動蝸輪蝸桿減速機，減速機帶動卷筒正反轉(zhuǎn)卷繞鋼絲繩，鋼絲繩正反轉(zhuǎn)通過滑輪組實現(xiàn)對平臺的升降。電機轉(zhuǎn)速，經(jīng)過減速后使平臺得到的升降速度。此設(shè)計的缺點是沒有設(shè)置配重，增大了電機的驅(qū)動功率。下降運動一啟動，會造成平臺突然下降的情況，平臺運動不穩(wěn)定。方案五：鏈傳動升降臺鏈傳動升降臺由 T 形焊接平臺，四根方形立柱，傳動系統(tǒng)組成，“T”形焊接平臺實現(xiàn)升降時，正反轉(zhuǎn)電機帶動蝸輪蝸桿減速機轉(zhuǎn)動，使得鏈輪旋轉(zhuǎn)，鏈條升降，并通過增設(shè)配重機構(gòu)，減小驅(qū)動機功率。以鏈輪取代絲杠，以框式結(jié)構(gòu)取代剪叉式結(jié)構(gòu)的新型升降臺，采用鏈輪結(jié)構(gòu)避免了絲杠加工難度大，加工工藝復雜;多根絲杠安裝調(diào)試難度大等問題?？蚣芙Y(jié)構(gòu)取代剪叉式結(jié)構(gòu)

27、，增強了平臺的負載能力，避免了剪式平臺機構(gòu)無法放置平臺的缺陷，也沒有液壓油路，是施工現(xiàn)場十分干凈，避免了焊接時火花接觸油路的危險。由上面綜合分析可得，采取鏈傳動式升降臺，比較適合進行塔筒縱向焊縫焊接。2.3.2 升降平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計一、初步設(shè)計方案根據(jù)升降臺的工作性質(zhì)，以及升降臺的各種功能要求，初步設(shè)計采用鏈傳動升降臺青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）9的形式，但是計劃如下：1.受到車間空間的限制，所以決定采用單排支架的形式；2.受到筒體直徑的要求，平臺的伸出長度應(yīng)至少達到 2.2 米；3.為使平臺升降輕便，增設(shè)配重平衡機構(gòu)，并設(shè)計在平臺與支架之間采用滾輪連接的方式；4.電機、減速器、均設(shè)

28、在鏈輪軸處，電機經(jīng)減速機減速后，通過鏈輪旋轉(zhuǎn)，帶動平臺運動。5.選擇可正反轉(zhuǎn)的電機，實現(xiàn)平臺上升或下降不同方向的運動。二、具體設(shè)計方案具體設(shè)計工作如下:兩根槽鋼立柱代替方案五中的四根方形立柱，徑向組成左右兩個門架，兩門架通過承重軸加上鏈輪將配重及升降臺本體掛起。這樣整個升降臺與另一邊的配重通過門架組成一個可上下相對運動的體系，由于電動機可以正反轉(zhuǎn)，電動機經(jīng)過減速機減速， 再由減速機帶動主軸轉(zhuǎn)動，使得鏈輪轉(zhuǎn)動，使得鏈條實現(xiàn)上下運動，從而實現(xiàn)平臺的升降運動。2.3.3 升降平臺的工作原理上述的設(shè)計方案中，縱縫焊接升降平臺的工作原理如下：將需焊接的筒體放在臺車的滾架上使其縱縫在上面， 由軌道推入“T

29、”形焊接平臺下面， 將“ T”形焊接平臺升降到合適的位置上使焊接自動小車焊頭與縱縫對正， 焊接小車縱向運動便可完成對縱縫的埋弧自動焊接。重復操作便可流水作業(yè)。青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）103 傳動系統(tǒng)的設(shè)計3.1 電動機的選擇電機采用正反轉(zhuǎn)電機， 可以實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，可以改變主軸的旋轉(zhuǎn)方向。從而改變平臺的上升和下降。減速機采用蝸輪蝸桿減速機具有傳動比大， 適于低速重載， 傳動平穩(wěn)， 具有自鎖性等優(yōu)點。驅(qū)動機選擇設(shè)備傳動功率流由圖 3-1 表示圖 3-1 設(shè)備傳動系統(tǒng)原理圖1. 電機; 2. 聯(lián)軸器; 3. 減速機; 4. 聯(lián)軸器; 5. 減速機; 6. 聯(lián)軸器; 7. 軸承 8. 鏈

30、輪 9. 軸承1. 計算傳動效率傳動總效率: （3 1）1 2 3 4 5 6 7 8 9 式中：1電動機傳動效率 0.7752聯(lián)軸器傳動效率，1青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）113減速機傳動效率，0.6054聯(lián)軸器傳動效率，15減速器傳動效率，0.6056聯(lián)軸器傳動效率，17軸承 1 傳動效率，0.998軸承 2 傳動效率，0.99 9滾子鏈傳動效率，0.97經(jīng)計算得：= 0.1152. 計算電機功率上升臺面所需舉升力: （3 2）123fFGGFGK: 平臺自身重量,8370N1G: 外加載荷的重量, 3300N2G：配重的重量, 9835N3G：摩擦力, 2425NfF: 動荷

31、系數(shù)，按 1.5 估算K計算得：= 6390 (N )F電機功率 P = （3 3）FV310式中：=0.0173m/sV經(jīng)計算得：P = 0.961(kW )因此選用 Y100L-6 電機，其額定功率 P 電=1. 5 kW，轉(zhuǎn)速 n = 940 r/min，3. 2 鏈傳動設(shè)計1.確定計算功率青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）12查文獻9 中表 9-6，選擇工況系數(shù)=1.4，圖 9-13，主動鏈輪齒數(shù)系數(shù) Kz=1.44AK選取 Kp=1(單排鏈)= （3 4）caPAZK KPKpP = 0.961(kW )經(jīng)計算得：=0.242 kWcaP2. 選擇鏈條型號并確定鏈輪齒數(shù)根據(jù) P

32、ca 和 n=1.56 r/min 查文獻9中圖 9-11，可選 20-A，查表 9-1，鏈條節(jié)距為p=31.75mm由于設(shè)計時規(guī)定平臺移動速度為 0.0173m/s，所以根據(jù)公式 （3 5）60 1000znpV 得出鏈輪齒數(shù) z=21 比較合適3.確定潤滑方式由 V=0.0173m/s，和鏈條號為 20-A，查文獻9圖 9-14 可知應(yīng)采用滴油潤滑4.計算壓軸力 Fp有效圓周力為：Fe=1000 （3 6）PVP = 0.961(kW )V=0.0173m/s經(jīng)計算得 Fe =6937(N)鏈輪垂直布置，KFp=1.05，則壓軸力為Fp= KFp Fe （3 7）經(jīng)計算得：Fp =7284

33、（N）取安全系數(shù) K=8查文獻9 中表 9-1 得 20A 型號鏈條，抗拉載荷為 86.7KNFmax=Fp 8=58.270(KN)0.07d，故取-段軸徑取 d=42mm，長度初定為 55mm，在鏈輪左端和軸承之間采用套筒進行定位。在-段上，軸肩高度 h0.07d，故取-段軸徑取 d=45mm，長度初定為 120mm，并且要放置一對軸承。軸承選擇：由于軸徑選擇為 45mm，帶座外球面球軸承有底座，比較好固定，從而選擇UCP209。軸承校核：因為鏈輪不承受軸向力，只承受徑向力，即=0FaFr初步計算當量動載荷 P:P=fp(XFr+YFa) （3 12）按照表 13-6，fp=1.2 所以

34、P=1.2 Fr=6045 (N)L=20 300 24=144000(h)hC=P （3 13）66010nLh經(jīng)計算得：C =14.26(KN)查文獻10中 515 頁和 522 頁根據(jù)軸徑 d=45mm，C=14.26(KN)青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）16選取型號 UCP209，帶座外球面球軸承有底座，比較好固定，在-段上，軸肩高度 h0.07d，故取-段軸徑取 d=50mm，長度初步確定為 665 mm。在-段上，為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位要求，需要在右端制出一軸肩，軸徑的大小需要由聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩來決定。聯(lián)軸器的選擇：T=9550 （3 9）Pn經(jīng)計算得：T =553(N

35、.m)T= T （3 14） CaAK查文獻9中表 14-1，取=1.3AK經(jīng)計算得：T=718.9(N.m)Ca查文獻12 1920 頁 公稱轉(zhuǎn)矩可以選 1000 N.m選取型號 YL11聯(lián)軸器孔徑 d=45mm，聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度 L=84mm 為了保證兩軸在相連時不會緊靠在一起，所以要留有一定縫隙，避免引起摩擦，所以取軸的長度為 82 mm。5.軸上零件周向定位鏈輪，聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。鏈輪處的平鍵選擇由于 d=42mm，查表 6-1 得選擇 128長度選擇 50 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，同時為保證鏈輪與軸配合有良好的對中性，故選擇鏈輪輪轂與軸的配合為76Hn聯(lián)軸

36、器處的平鍵選擇由于 d=45mm，查表 6-1 得選擇 149長度選擇 70 mm，鍵槽用鍵槽銑刀加工，同時為保證聯(lián)軸器與軸配合有良好的對中性，青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）17故選擇聯(lián)軸器與軸的配合為76Hk6.軸的強度校核:由于主軸既承受扭矩又承受扭矩，需要按照彎扭合成強度條件進行計算。從圖 3-3 中看出：1F圖+= （3 15） 1NHF2NHFFt=(0.0825+0.0975)- 0.0975 （3 16）2NHFM1NHFFt解之得：=2598.75 (N)1NHF=2198.95(N)2NHF并做出彎矩圖。最大彎矩為 214.4 N.mHM從圖 3-3 中看出：2F圖

37、+= （3 17）1NVF2NVFFr=(0.0825+0.0975)- 0.0975 （3 18）2NHFM1NVFFr解之得：=2728.7(N)1NVF=2308.9(N)2NVF并做出彎矩圖. 最大彎矩為 225.1 N.mVM做出總彎矩圖，最大彎矩為 311.03 N.m ca= （3 18）224= 222()MW取=0.3W=0.1=0.1=7408.83d3423mm查文獻9 表 15-1 得：40Cr 許用用力=70 Mpa1青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）18經(jīng)計算得：ca=42.03 Mpa 0.68，1NFaF初步計算當量動載荷 P:P=fp (XFr+YFa)

38、按照表 13-6，fp=1所以 P= 0.67Fr+1.41Fa=4970 (N)L=20 300 24=144000(h)hC=P （3 13）66010nLhC =13.8(KN)查文獻10中 602 頁，選定型號 7206AC，額定動載荷為 22KN，能滿足要求。試選擇平臺下部滾輪中的軸承，初選為雙列角接觸球軸承=3.040.68，2NFaF初步計算當量動載荷 P:青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）20 P=fp (XFr+YFa) （3 19）查文獻10 中表 13-6，fp=1 X=0.67 Y=1.4所以 P=4839 (N)L=20 300 24=144000(h)hC=P

39、 （3 13）66010nLhC =13.4(KN)查文獻10中 602 頁，型號 7206AC 的額定動載荷為 22KN，符合要求。 圖 3-4 滾輪的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖3.5 聯(lián)軸器選擇1.選擇電動機與一級減速機之間的聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的計算：T=9550 （3 9）Pn經(jīng)計算得:T =15.2(N.m)T= T （3 20）CaAK青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）21查文獻9表 14-1，取=2.3AKT=35(N.m)Ca查文獻11 1920 頁 公稱轉(zhuǎn)矩可以選 63 N.m因為已知電動機輸出軸直徑為 28mm所以選擇聯(lián)軸器選取型號 YL5，孔徑 d=28mm，一級減速機輸入軸直徑為 30

40、mm所以選擇聯(lián)軸器選取型號 YL5，聯(lián)軸器孔徑 d=30mm， 2.一級減速機與二級減速機之間的聯(lián)軸器選擇公稱轉(zhuǎn)矩：T=9550 （3 9）Pn經(jīng)計算得:T = 131.2(N.m) T= T （3 20）CaAK查文獻9表 14-1，取=1.3AKT=170.5(N.m)Ca查文獻11 中 1920 頁 公稱轉(zhuǎn)矩可以選 250 N.m一級減速機，輸出軸直徑為 30mm所以選擇聯(lián)軸器選取型號 YL8，孔徑 d=30mm，二級減速機輸入軸直徑為 45mm所以選擇聯(lián)軸器選取型號 YL8，聯(lián)軸器孔徑 d=45mm， 3.6 平衡配重的設(shè)計一、配重的作用“ T”焊接平臺相當于外伸懸臂梁，為了減輕滾輪的

41、負荷及對立柱的彎矩，在平臺尾部加適當?shù)钠胶馀渲匾云胶庖徊糠滞馍斓闹亓?。這樣，在起升中就降低了電機的負荷。青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）22相對于無配重系統(tǒng)的升降臺而言，當采用配重系統(tǒng)時，減速箱的最大驅(qū)動扭矩和電機的最大驅(qū)動功率遠遠小于無配重的驅(qū)動系統(tǒng)。因此，采用配重驅(qū)動系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：1.減小了減速箱的驅(qū)動扭矩，降低了電機的驅(qū)動功率；2.驅(qū)動功率的降低，減小了制動器的制動扭矩，有利于減小制動器工作時的噪音，提高了升降臺的噪音水平；3.減速箱型號的減小，可以大大降低升降臺在運行過程中的不安全因素。二、配重的重量確定理論上，G 配=G 自+G 外時，機構(gòu)達到了平衡狀態(tài)，此時，所需要的驅(qū)

42、動力小。但是，外部載荷,包括工作人員，以及帶到上面的焊條重量，可能會因為操作的進行而變化。配重的防晃動設(shè)計：在配重的上梁的兩側(cè)分別焊上一段角鋼，如圖 3-5 所示，使角鋼的兩頭正好與兩側(cè)的槽鋼立柱內(nèi)側(cè)留有一段較小的間隙，大約一厘米的間隙，既不影響配重的自由的上升下降，又防止配重劇烈晃動。圖 3-5 配重示意圖1.防晃動角鋼 2.配重梁 3.配重箱體青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）234 總體支架的設(shè)計4.1 支架立柱設(shè)計由經(jīng)驗得，槽鋼經(jīng)常被用來做立柱，因為其抗彎能力等比較強，不易變形。因此初選立柱為槽鋼，地上長度為 7.7mm。當平臺上升到最高的位置時，立柱受到的彎矩最大。但在實際中，

43、平臺受到整機結(jié)構(gòu)的限制，例如在支架右側(cè)有三根槽鋼，它們用來焊接爬梯的，受到它們的位置限制，平臺不能運行到最上方，以在最上方位置計算得到的彎矩來選擇的立柱型號，必然滿足本設(shè)計的實際需要。因此，選擇立柱型號時，要以平臺運行到最上方時受到的彎矩作為計算依據(jù)。圖4-1 立柱受力圖1. 由圖 41，立柱前后方向載荷受力情況分析得：N2-N1-Fx=0 （4 1）Fy+槽=0 （4 2）GA= N27.7- N16.2-M=0 （4 3）M解之得：Fx=195.235（N）青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）24Fy=2670（N）M=2674.625（N）在 BC 段， 在 B 點，M=1757N.

44、m在 A 點，M=2967.6 N.m校核： ca= （4 4）224 =22MW =MW查文獻11附錄中 W=46.5ca =63.8 Mpa=125Mpa 圖4-2 立柱彎矩圖青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）254.2 平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核1.平臺的結(jié)構(gòu)初步設(shè)計：采用槽鋼，角鋼焊接成“T”形框架平臺結(jié)構(gòu)，上面鋪上 5mm 的花紋鋼板，將此平臺垂直焊在小立柱上，為了增加強度，在小立柱與平臺之間，焊接上加強梁。在此，各焊接件均初選為 10 號槽鋼，見圖 4-3。為了使工人在平臺上工作時，有更安全的保障，于是在平臺左右兩側(cè)以及后側(cè)均用10 號在此鏤空的位置可以在上面放置埋弧焊機。埋弧焊機

45、的放置需要專門技術(shù)人員對槽鋼相互焊接，焊成一圈護欄，并在平臺前頭向前探出去，另外焊接一圈圍欄。車間情況，及焊機精度等等諸多問題進行綜合分析之后，確定出放置小車的具體位置。大致放置方式見圖 4-4，（埋弧焊機的位置，及其軌道安置不屬于平臺設(shè)計范圍，在此不再詳細論述） 圖4-3 平臺受力分析圖2.平臺的剛度分析平臺受到自身重力，載荷重力，配重減輕了一部分重力。經(jīng)過分析得：單側(cè)受力情況：G=0.5（G 自+G 外-G 配）=917.5 N如圖 4-3 平臺受力分析圖所示；僅對平臺進行受力分析： F1cos+Fx=0 （4 5）30Fy-+ F1sin=0 （4 3）G30青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)

46、論文（設(shè)計）26 = F1sin1.125-M=0 （4 7）M30M=G1.2 （4 8）解之得：Fx=1695（N）Fy=-61.175（N）F1=1957.35（N）M=1101（N.m）所以彎矩非常小，對平臺的梁的影響十分小。ca= （4 9）224查文獻11中附錄中 W=7.8經(jīng)計算得：ca =8.45 Mpa =125Mpa 平臺上的彎矩很小，影響很小，10 號槽鋼完全符合要求。 圖4-3 平臺的結(jié)構(gòu)圖1.平臺上滾輪處的焊接緊固槽鋼 2.平臺花紋板 3.埋弧焊的焊接導軌4.平臺下滾輪處的焊接緊固槽鋼3.平臺的穩(wěn)定性分析及設(shè)計青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）27T 形平臺由于

47、尺寸較大且懸臂外伸，工作時焊接小車和人員的移動都屬于活動載荷， 故在提高平臺本身剛度的同時還采取如下措施:將旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)分成兩部分且將鏈輪盡量分開布置，在結(jié)構(gòu)上提高了平臺的穩(wěn)定性。在滾輪與立柱的配合上應(yīng)做到間隙盡量小。為做到這一點首先要在焊制立柱時應(yīng)采取措施保證立柱的直線度和兩槽鋼主肢的平行度。其次，在與同一水平面的兩滾輪相連的平臺支架上，焊接一根槽鋼，用來保證滾輪在上下運行時，兩滾輪之間的平行度，見圖 4-2 中的標號 1 和 4。4.平臺與支架的連接方式分析：平臺與支架之間采用滾輪進行連接， 兩滾輪一前一后安置在槽鋼的兩側(cè)，通過分別給槽鋼的彎矩來支撐平臺的平衡。由于滾輪是大小不同的圓柱臺，圓柱

48、臺的臺階以槽鋼的邊緣為軌道行走，保證了滾輪運行的直線度。見圖 4-4。 圖4-3 支架滾輪位置示意圖1.滾輪 2.槽鋼立柱青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）285 結(jié)論風能是一種清潔的可再生能源，風力發(fā)電逐漸成為世界各國重點發(fā)展的能源之一，風力發(fā)電機的制造業(yè)也隨之成為新興的制造產(chǎn)業(yè)。我國的風力資源十分豐富，近年來，隨著不可用資源的消耗，環(huán)保意識的增強，中國的風力發(fā)電機的制造業(yè)在國家的大力提倡下迅猛發(fā)展。通過對風塔制造過程的研究和學習，對風塔塔筒縱縫焊接平臺裝置的工作要求進行分析，初步確定平臺由升降機構(gòu)、平臺、及電控系統(tǒng)等組成。對高速地軸絲杠傳動升降臺，液壓缸斜置驅(qū)動的剪叉式升降臺，鋼絲繩

49、滾筒升降臺，鏈傳動升降臺等多個方案的進行優(yōu)選之后，確定了風塔塔筒縱縫焊接平臺裝置的最終方案；并完成了風塔縱縫焊接升降平臺的設(shè)計，包括平臺升降系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)，配重平衡機構(gòu)及支架等部分。 1.設(shè)計中采用了鏈傳動的機械升降系統(tǒng)，通過鏈傳動的升降裝置實現(xiàn)平臺高度的調(diào)節(jié)，滿足了不同直徑塔筒的縱縫焊接施工要求；2.設(shè)有配重裝置，減小了平臺升降時的動力消耗，增加了運動平穩(wěn)性；3.采用單側(cè)支架結(jié)構(gòu)，減小了所占用的車間生產(chǎn)面積。根據(jù)剛度要求，確定了單側(cè)支架立柱的型號；4.根據(jù)運動功能要求，對平臺的結(jié)構(gòu)形式進行了設(shè)計，確定了滿足塔筒焊接工藝的平臺長度、寬度等，并根據(jù)埋弧焊運動形式，焊機體積等確定了焊接圍欄的形式及

50、具體值；5. 根據(jù)焊接升降平臺的運動參數(shù)，確定了驅(qū)動電機的功率；6.根據(jù)整體結(jié)構(gòu)的需要，確定了各個零部件的具體值。本課題設(shè)計出的風塔塔筒縱縫焊接平臺裝置，可以滿足多種不同規(guī)格的風塔制造要求，生產(chǎn)出不同尺寸要求的風塔塔筒，滿足企業(yè)的生產(chǎn)需要。這對于保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求、提高勞動效率、降低工人的勞動強度以及降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟效益等都具有十分重要的意義。青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）29參考文獻1趙煒，李濤.國外風力發(fā)電機的現(xiàn)狀及前景展望.電力需求側(cè)管理，2009，11（2）：77-80 2王鐸. 理論力學. 高等教育出版社，2002， 1552233薛成志. FL1500 型風機塔筒制

51、造技術(shù). 重工與起重技術(shù)，2008， （3）：21224韓學成，賈玉林.縱縫焊接升降平臺的開發(fā)及利用.中國化工裝備，2002，4（2）：38415王宏武，魏發(fā)孔.垂直絲杠高速地軸升降臺的設(shè)計與研制. 機械研究與應(yīng)用，2007，20（3）：42436張宇. 一種新型升降臺的設(shè)計研究. 機械， 2007，27(6):6-77甘銳，胡英英.液壓升降機設(shè)計論述. 液壓與氣動，2003， （7）：27288張英彥.氣液聯(lián)動升降平臺設(shè)計. 液壓與氣動，2007， （3）：39419濮良貴.紀名剛. 機械設(shè)計. 北京：高等教育出版社，2006，160-38310張松林. 軸承手冊. 南昌：江西：科學技術(shù)出版社，2004，255-54211劉鴻文. 材料力學. 北京：高等教育出版社，200412趙明生. 機械設(shè)計工程師手冊第二版.機械工業(yè)出版社，2000，19002100青島農(nóng)業(yè)大學海都學院本科畢業(yè)論文（設(shè)計）30致謝