摘 要

钢丝绳作为在物料搬运机械中使用最广泛的提升、牵引、拉紧和承载工具，除了其自身良好的性能指标，良好的润滑条件也是其维持良好的安全性能、持久的使用寿命必不可少的因素。钢丝绳的润滑方式主要分为人工涂抹法、锥形容器法、涂喷法、压注法等，但人工涂抹法、锥形容器法效率较低且润滑效果较差，涂喷法、压注法成本较高且对环境要求严格。因此，开发一种更加适合用户的新型钢丝绳润滑器成为各钢丝绳用户及生产厂家更为迫切的需求。

本文根据各种已有钢丝绳润滑器产品的原理、工作特点，通过分析比较，结合本次需求用户的具体使用环境，利用机械设计、伺服电机等相关知识，设计了一种针对架设中斜拉钢丝绳的新型自走式钢丝绳自动润滑机器人，并着重对自动润滑机器人的传动装置、润滑装置、电机及整体框架进行了选型设计研究。为保证润滑脂能够均匀涂抹在润滑腔内的钢丝绳，涂油结构设计为锥形腔体；为实现自动润滑机器人的结构简化，动力装置电机选择交流伺服电机；为解决润滑装置与整体框架实现交替运动，传动装置选择滚珠丝杠，并通过弹性套柱销联轴器连接；为保证各装置正常工作且不产生干涉，对自动润滑机器人外部壳体进行设计。

本设计通过伺服电机带动滚珠丝杠正反转动，分别将润滑装置与外部壳体连接在同一丝杠的两个螺帽上，并通过电磁铁的配合实现润滑装置与整体框架的交替运动。通过理论计算及基于SolidWorks的三维建模与仿真，实现对自动润滑机器人的设计要求。

关键词：钢丝绳，润滑机器人，结构设计，建模，仿真

Abstract

Wire rope is the most widely used lifting, traction, tensioning and carrying tool in material handling machinery. Besides its own good performance indicators, good lubrication conditions are also essential factors for maintaining good safety performance and lasting service life. . Lubrication methods of wire ropes are mainly divided into manual smearing methods, conical container methods, painting methods, pressure injection methods, etc., but the manual smearing method, the conical container method is less efficient and the lubrication effect is poor, and the spraying method and the pressure injection method are used. High cost and strict environmental requirements. Therefore, the development of a new type of wire rope lubricator that is more suitable for users has become a more pressing need for users and manufacturers of wire ropes.

Based on the principle and work characteristics of various existing wire rope lubricators, this paper has designed and developed a diagonally-striated steel wire rope based on analysis and comparison, combined with the specific use environment of this demanding user, using mechanical design, servo motor and other related knowledge. The new self-propelled self-propelled steel wire rope automatic lubrication robot focuses on the selection and design research of the automatic lubrication robot's transmission, lubrication device, motor and integral frame. In order to ensure that the grease can be evenly applied to the wire rope in the lubrication chamber, the oil coating structure is designed as a tapered cavity; in order to simplify the structure of an automatic lubrication robot, an AC servo motor is selected for the power device motor; and the lubrication device is alternated with the entire frame to solve the problem. In the movement, the transmission device is selected from the ball screw, and connected through the elastic sleeve pin coupling; in order to ensure the normal operation of each device and no interference occurs, the external housing of the automatic lubrication robot is designed.

In this design, the servo motor drives the ball screw to rotate forward and backward, and the lubricating device and the external housing are respectively connected to two nuts of the same screw, and the lubricating device and the integral frame are alternately moved by the cooperation of the electromagnet. Through theoretical calculations and 3D modeling and simulation based on Solid works, the design requirements for automatic lubrication robots are achieved.

Key words: steel wire rope, lubrication robot, structural design, modeling, simulation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪 论 1

1.1 论文的研究背景 1

1.2 国内外研究概述 1

1.3 论文的主要目的与意义 3

1.4 论文的主要研究内容 3

1.5 论文的技术路线 4

第2章 固定式钢丝绳自动润滑机器人的设计方式 5

2.1 固定式钢丝绳自动润滑机器人的设计要点 5

2.2 固定式钢丝绳自动润滑机器人的设计流程 5

2.3 固定式钢丝绳自动润滑机器人的动力传动结构方案的选定 6

第3章 固定式钢丝绳自动润滑机器人的结构设计 9

3.1 固定式钢丝绳自动润滑机器人的整体结构设计 9

3.2 固定式钢丝绳自动润滑机器人的动力传动结构设计 10

3.3.1 动力传动结构的丝杠选型 10

3.3.2 动力传动结构的伺服电机选型 12

第4章 自动润滑机器人的三维建模及运动仿真 14

4.1 固定式钢丝绳自动润滑机器人的三维模型 16

4.1.1 固定式钢丝绳自动润滑机器人润滑器的三维模型 14

4.1.2固定式钢丝绳自动润滑机器人滚珠丝杠的三维建模 15

4.1.3 固定式钢丝绳自动润滑机器人电磁铁的三维建模 16

4.1.4 固定式钢丝绳自动润滑机器人外壳体的三维建模 16

4.2 固定式钢丝绳自动润滑机器人的运动仿真 18

第5章 总结与展望 20

5.1 总结 20

5.2 展望 20

致 谢 21

参考文献 22

第1章 绪 论

论文的研究背景

钢丝绳作为在物料搬运机械中使用最广泛的提升、牵引、拉紧和承载工具，由于其独特的性能，至今为止一直没有更完美的产品能够完全或者在某个领域取代钢丝绳。因此，钢丝绳成为了在冶金、矿山、石油天然气钻采、机械、化工、航空航天等领域不可或缺的部件之一，同时受到了国内外各行业的共同关注。

目前，我国作为一个发展中国家，工农业仍然作为最主要的产业之一，尤其在国家大力推进发展的工业、建筑业、矿业、农业、电梯等领域，以及依靠广阔的海岸线、河流而生的大量繁忙的码头，对钢丝绳的使用量和维护需求空前的庞大。根据国内网站统计，从2005年起我国目前钢丝绳产量以11%的平均速度增长，从事钢丝绳产业的企业达到数百家。从2010年起，我国钢丝绳行业资产规模就达到了1000亿元人民币，尤其在“十二五”期间，国家大力发展交通运输等基础性建设工程，更加促进了我国钢丝绳的使用量、维护需求乃至整个行业的发展。

由于钢丝绳在众多行业领域的重要地位，使得钢丝绳的使用状况十分重要。钢丝绳的使用状况不仅影响着使用行业的生产、工作效率、效果，更严重影响着操作等所有相关工作人员的生命财产安全。钢丝绳的使用状况不仅取决于其自身的生产质量、还与钢丝绳的日常使用、使用环境、日常维护等密不可分。

据报道，2004年3月24日1时30分，吉林省松原市前郭县长山镇，松原市力源制钢有限公司发生一起桥式起重机钢丝绳断裂事故，在松原市力源制钢有限公司的炼钢车间，装有6t钢水的钢包(钢包自重20t，由桥式起重机主钩吊送）到达模具的上空，准备向模具进行浇铸，当排模工调整好钢包的位置刚要离开时，桥式起重机主钩上最右侧的钢丝绳突然断裂，钢包倾斜坠落，钢水喷到排模工姜晓峰身上，致其身亡。据调查，事故起重机钢丝绳检查维护严重不到位，内外层钢丝磨损严重超标，承载能力显著下降。