吊具结构及承重系统设计 - 一种微处理器控制自动平衡吊具

3 吊具结构及承重系统设计

　　3.1 吊环

　　考虑吊具自身重量，并考虑起吊过程的冲击加速度，根据GB825—88，选择螺钉GB 825 M36，垂直悬吊2.3t。

　　3.2 框架

　　为了足够的安全裕度，涵盖考虑最不利情形：一端固支的水平矩形等截面悬臂梁，自由端受重力10 000/2=5000 N;自重加其它零件重量4 000 N偏于安全地视为作用于悬臂梁悬出端。矩形高为100 mm，宽为68 mm;

　　

　　因此，各种低碳钢均满足要求。

　　3.3 电机

　　选用YVP100L2—4变频电机，最高转速5 000 rpm，多级可调。额定功率3 kW，额定扭矩19 Nm。不使用减速机，螺距为3mm，当电机转速为960 rpm时，每秒钟吊环移动48 mm。这个速度可以看做吊具工作时的最高速度。

　　电机功率=吊具上升速度×(重力加速度+上升加速度)×(被吊质量+设备质量)/机械效率=0.05×(9.8+0.1)×(1 000+400)/0.22=3 kW上述式子是关于吊具彻底歪斜这种最不利情况的，裕度过大。电机功率选国标系列值3 kW。

　　3.4 螺纹传动机构

　　螺牙强度能承受(1 000+400)×9.8N的轴向力(吊具彻底歪斜，这是最不利的情况)选用梯形螺纹。因为矩形螺纹运动精度高，成本高。

　　根据耐磨性初选中径，梯形螺纹：

　　

 

　　其中，[p]=18MPa，ψ=H/d=2.5，Q=14 000 N，

　　得到d2=11.5 mm。为了更好的刚度，选d=32 mm，螺距t=3 mm。

　　螺母螺纹牙强度应满足：

　　

　　满足要求。另外，由于施加轴向力的结构不允许径向位移，所以实际的稳定性安全系数还会高很多;其次，使用中也没有整个吊具倾斜90度的情况。

　　4 小结

　　本文对吊具的机械结构的设计进行了介绍，并说明了系统工作原理。对吊具结构及承重设计、动力系统设计给出了详细计算过程。本设计已经获得了国家专利的授权。