高层建筑外墙清洗机升降机部分的设计

提升机构A0

目录
摘要………………………………………………………………………… 1
Abstract…………………………………………………………………………2
第一章序言
§1.1清洗建筑表面的意义…………………………………………………3
§1.2.高层建筑外墙清洗方法介绍…………………………………………3
§1.3.高层外墙清洗机简介…………………………………………………5
第二章整机的工作原理和主要参数
§2.1工作原理………………………………………………………………7
§2.2主要参数………………………………………………………………7
第三章清洗机升降机的设计
§3.1钢丝绳的选择……………………………………………………… 8
§3.2卷筒的设计计算………………………………………………………8
§3.3减速器的选择…………………………………………………………11
§3.4滑轮的设计……………………………………………………………11
§3.5吊钩的设计……………………………………………………………12
§3.6制动器的选择…………………………………………………………12
§3.7双速电机的选择………………………………………………………12
§3.8联轴器的选择…………………………………………………………13
§3.9脚轮的选择……………………………………………………………13
§3.10传动零件的选择及其校核………………………………………… 14
§3.11杆臂的设计及其强度校核………………………………………… 15
§3.12定位支撑杆的设计………………………………………………… 17
§3.13控制电路的设计…………………………………………………… 18
设计总结及展望………………………………………………………………20
参考文献………………………………………………………………………21
翻译部分………………………………………………………………………22

摘要:高层建筑外墙清洗机是一种投资小，成本低，安全可靠，工作效率高的机器。该机器分为两部分，一部分是在大楼顶上的清洗机升降机，清洗机升降机通过钢丝绳，吊钩带动另一部分，即清洗机附在高层建筑外墙壁上进行清洗工作。高层建筑外墙清洗机工作时，升降机的双速电机启动，通过钢绳带动机架迅速上升，上升到预定位置，双速电机停止并制动，调整好清洗机的位置后，解除制动，双速电机反向启动，机架则缓慢向下移动，与此同时，机架顶部的喷淋水嘴喷水，各导轨上的刷具在各电机的带动下沿各自的导轨往复移动的同时作旋转运动，洗清外墙上的污渍，使外墙干净洁白美观。
关键词:高层建筑外墙清洗机；清洗机升降机；清洗机

保持城市建筑，尤其是高层建筑外墙清洁，必然要求开发新型的清洗机械，尤其是能取代人对高层建筑外墙进行自动清洗的机械，以适应新兴行业的需要。
高层建筑物外墙的清洗是一项十分复杂的系统工程，为了清洗时有针对性和保护建筑物，首先要分析污垢的成份和结构及污染程度：
1 ）高层建筑物外墙的污垢组成及建筑物的理化性质
外墙的污垢一般分为三级，一级比一级严重，一级是灰尘；二级是污渍；三级是污垢。通常所说的污垢是三者的总称。
2）污渍
污渍由多种成分的灰尘和水的混和物，酸雨痕迹，菌类以及泥浆、染料等渍迹组成。在软、硬表面上都粘染。建筑物是最大污渍粘染表面，故污渍一旦粘染不及时清除，就会常期顽固的留存，使建筑物表面受到严重的污染。
3）污垢
污垢有油基、水基之分。随着人们生活水平的提高，工业迅速发展，污垢的种类越来越多，成分越来越复杂。污垢的质量远远高于灰尘和污渍。污垢不及时清洗干净就会在建筑物表面留下永存印迹而且失去光采。除以上三种污垢外，对于金属建材而言还有另外一种污垢形式，就是变色。这是金属与水、空气中的某些物质发生化学反应造成的如铁锈、铜绿、金、银、铝的表面氧化变暗等。总之，建筑物所存在的位置、环境不同，污垢的成分和污染程度亦有所不同，有的光滑(如釉面砖)、有的粗糙(如水涮石)、有的易被酸碱腐蚀(如铝合金门窗)、有的易被溶剂溶解(如丙酮可溶解化工涂料)。由于外墙的介质有所不同，所以在清洗外墙前要分析外墙的成分和理化性质及污染程度。
对此社会大多出现了人工、物理和化学的方法，分作简要介绍如下：
1）人工清洗
当代大厦多为高层建筑，外墙面多用各种材质的面砖装饰。为保持大厦外表的清洁、美观，应定期对外墙进行清洗。高层大厦玻璃幕墙和玻璃窗的外面，容易附着灰尘，需要经常擦拭，以保持大厦美洁和室内明亮。清洗大厦外墙和玻璃的外面，需要经常擦拭，以保持大厦美洁和室内明亮。清洗大厦外墙和玻璃的外面，需要在室外和高空中作业。高空玻璃擦拭法的工作大体如下：
（1）首先查看作业现场，确定作业方案。重点查看屋顶状况，确认能否安装吊篮、吊板；吊篮、吊板在屋顶移动有无障碍；霓虹灯、广告字牌等是否防碍作业等。（2）安装运载工具吊篮或吊板。如大厦已安装擦窗机，则按规范进行操作前的检测。（3）准备擦拭工具，包括水桶、清洁剂、毛滚、胶刮、毛巾以及备用辅助工具铲刀、刮刀、溶剂等。（4）作业人员携带工具上吊篮或吊板。有些工具应用松紧绳栓在吊篮或吊板上，以防一旦失手从高空落下伤人。在地面上设拦护绳和安全告示牌。（5）作业方式为从上到下。每擦拭完一溜，整理工具、加清洁剂、横向移动吊篮或吊板，再继续第二溜作业。（6）擦拭玻璃方法：检查玻璃上有无粘着物等污迹，如有，先用刮刀等相应辅助工具和溶剂除去。将毛滚浸入桶中，待清洁剂充分吸入后，用手轻轻捋一下（以不入下滴水为宜），均匀涂抹在玻璃上。涂抹时，一般为由上往下滚，横向移动，每趟滚迹要交叉相压，以防漏涂。用胶刮将涂抹在玻璃上的清洁剂刮净，操作时应稍用力，将胶刮均匀按压在玻璃上，由上至下慢慢刮动，一次刮净一溜，用湿毛巾擦净胶刮后，再横向移动刮另一溜。玻璃刮净后，用毛巾将窗擦净。确认一次应作业范围的玻璃已擦拭完毕，滑动吊篮或吊板，继续往下作业。（7）全部作业完成后，收拾整理工具，撤去地面拦护绳和告示牌。并用步话机保持联系。弄清屋顶状况。确定水源、电源。
由上可知此清洗方法为危险作业，劳动强度极大，而且所需大量劳动人员，效率低。
2）物理清洗法
主要是通过外力使污垢脱离建筑物的外墙，具体方法是用超声波或水冲洗(或水喷淋)，使污垢疏软、剥离、融化，最后再用水冲洗干净。该清洗方法对环境污染大，成本高，浪费大量能源和资源。
3）化学清洗法
化学清洗法是利用化学试剂对污垢进行溶解、分离、降解等化学反应，使外墙去污。此清洗方法对环境污染程度高，对人的身体健康损伤大。
针对以上三个清洗方法的缺点与不足，我们设计了一种投资小，成本低，安全可靠，工作效率高的全自动高层建筑外墙清机来解决以往的清洗常用用高空吊篮、吊板、升降台等运载工具，作业难度大，危险性大。操作人员须经严格体检，严格培训，严格遵守操作规范和安全规范，作业时，屋顶和地面都要有人监护，而且难免工作人失手，从高空落下伤人。避免人员劳动强度大，作业安全保证性低，成本和代价花费大。杜绝物理化学方法，污染严重，浪费资源。
发达国家，对建筑表面保持清洁重视较早，对高层建筑外墙的清洗，已淘汰了用提升设备载人进行的方法，开发出许多代替清洗工人擦洗的机器人。中央电视台曾在新闻联播中报道了日本在这一领域的最新成果，是利用遥控热气球悬吊擦洗机械来清洗高层建筑的外墙。
用机械代替人工清洗高侧建筑外墙面，一方面不用工人高空作业，安全可靠：另一方面是原清洁工人简单却繁重的擦洗动作，改由机器完成，可大大提高清洗效率，降低清洗成本。先进的清洗技术，又进一步促进了城市清洗行业的发展，为保证城市优美的环境提供了技术保障。由此可见，开发代替人高空作业的清洗机械，是我国清洗技术领域的发展方向。

我们设计了一种投资小，成本低，安全可靠，工作效率高的全自动高层建筑外墙清机。该机器分两部分，一部分是在大楼顶上的清洗机升降机，清洗机升降机通过钢丝绳，吊钩带动另一部分，即清洗机附在高层建筑外墙壁上进行清洗工作。全自动高层建筑外墙清机工作时，升降机的双速电机启动，通过钢绳带动机架迅速上升，上升到预定位置，双速电机停止并制动，调整好清洗机的位置后，解除制动，双速电机反向启动，机架则缓慢向下移动，与此同时，机架顶部的喷淋水嘴喷水，各导轨上的刷具在各电机的带动下沿各自的导轨往复移动的同时作旋转运动，洗清墙外上的污渍，使外墙干净洁白美观。
本设计产品改变了多年以来人工吊拉清洗或一根绳一块板吊人清洗的高危作业现象，实现了机电一体化。结构简单，操作方便，投资小，成本低，安全可靠，工作效率高。一小时大约可清洗墙面600～800m2。

工作原理
清洗机包括机架，装在机架顶部的喷淋水嘴，横置于机架上的三根导轨，分别通过传动机构受减速电机带动的能沿导轨往复移动的刷具。每根导轨上有通过位于导轨顶部的与导轨配合的导向轮沿导轨移动的支座，沿导轨底部有齿条，传动机构中与减速电机输出轴上的主动链轮，位于导轨底部与导轨上的齿条啮合的齿轮轴，装在齿轮轴伸出支座的一端的从动链轮通过链条受主动链轮带动，刷具装在刷具轴上，工作时，打开减速电机，刷具轴带动刷具旋转清洗墙面，与此同时，刷具轴上的主动链轮通过链条带动从动链轮转动，从而齿轮轴转动，齿轮相对于导轨上的齿条转动而带动支座沿导轨往复移动。
上述的控制器中有设置在每根导轨两端上的行程开关。
清洗机升降机则包括双速电机，制动器，涡轮蜗杆减速器，卷筒，提升杆臂，等构件。工作开始前，提升机在地面，清洗机升降机在大楼顶上。首先调整好升降机的位置并用支撑杆支撑到位，然后将吊钩释放到地面与清洗机连接好，启动双速电机正转，则清洗机快速上升到预定位置，停止双速电机，制动器制动防止清洗机在重力作用下自行下降。通过双螺母调整提升杆臂的位置，使得清洗机靠近墙面，达到清洗刷毛贴住墙壁，保持在清洗过程中清洗刷对墙壁有一定的压力。
这时，将大楼的自来水通过水管接到清洗机的机架顶部，做好准备后就可以解除制动，反向启动双速电机了，同时打开水管。这样，清洗机就开始慢速下降清洗墙面了。当清洗机走完一个上下来回时，停止双速电机，则重新调整提升机的位置，接着清洗墙面。

杆臂A3

滑轮A3

控制电路图A3

清洗机A0

底板A3

吊钩A4

短轴A3

短轴A4

卷筒A4