載貨電梯設(shè)計計算書

1、載貨電梯設(shè)計計算書 作者：佚名 來源：互聯(lián)網(wǎng) 文章點擊數(shù)：1607【字體：大 中 小】1 概述 THJ2000/0.5-JXW交流雙速載貨電梯，按國家電梯標(biāo)準(zhǔn)的要求、設(shè)計而成的。 該電梯的曳引機、開門機系統(tǒng)、層門裝置、安全鉗、限速器、緩沖器、繩頭錐套等主要部件及安全部件均采用先進的技術(shù)結(jié)構(gòu)，一般零部件也是在原有技術(shù)積累的基礎(chǔ)上設(shè)計的，因此本計算書主要對曳引系統(tǒng)、懸掛裝置及安全裝置等關(guān)鍵部件進行驗證計算。 2 引用標(biāo)準(zhǔn)及參考文獻 a. GB7588電梯制造與安裝安全規(guī)范； b. GB10058電梯技術(shù)條件； c. GB10059電梯試驗方法； d. GB10060電梯安裝驗收規(guī)范； e. GB8

2、903電梯用鋼絲繩； f. JG/T 5072.1電梯T型導(dǎo)軌； g. 機械工程手冊第67篇第8章電梯（機械工程手冊編輯委員會編）； h. 機械技術(shù)手冊上冊（日本機械學(xué)會編）； i. 電機工程手冊第五卷（機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會編）。 3 主要技術(shù)性能參數(shù) a. 電梯種類：載貨電梯； b. 電梯型號：THJ2000/0.5-JXW； c. 額定載重量：2000kg； d. 額定速度：0.5m/s； e. 轎廂尺寸：1500mm?2700mm?2200mm； f. 開門尺寸：1500mm?2100mm（雙折自動門）； g. 曳 引 比：2:1； h. 拖動方式：交流雙速； i. 控制方

3、式：微機集選控制； j. 最大提升高度：30m； k. 最大停層站數(shù)：10層； 4 曳引系統(tǒng)的計算 4.1 電動機功率的計算 電梯曳引機的起、制動及正、反轉(zhuǎn)頻繁，且負(fù)載變化大，工作運行情況復(fù)雜，要精確計算電動機功率是很復(fù)雜的，根據(jù)機械工程手冊的推薦，通常按下式計算電動機功率： (1-Kp)Q?V Pd 102? 式中： Pd電動機功率，kW； KP電梯平衡系數(shù)，根據(jù)電梯標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定Kp在0.400.50 范圍內(nèi)，取Kp0.45； Q電梯額定載重量，Q2000kg； V電梯額定速度，V0.5m/s； ?電梯的機械總效率，?0.50.55，對于斜齒輪曳引 機考慮2：1繞法，機械效率比較高，取?0.5；

4、 則： (1-0.45)?2000?0.5 Pd10.8kW 102?0.5 4.2 曳引機的選用 根據(jù)電梯的主要技術(shù)參數(shù)、曳引電動機的功率等的要求，我們對各種電梯曳引機進行了調(diào)研類比，最后確定選用J1.2型曳引機。 其主技術(shù)參數(shù)如下： a. 曳引機型號：J1.2； b. 額定載重量：2000kg； c. 額定速度：0.5m/s； d. 減速比：49:1； e. 曳引輪節(jié)經(jīng)：?610mm； f. 曳引繩槽規(guī)格：5-?13mm； g. 繩槽形狀：帶切口半圓槽； h. 電動機功率：11.2kW。 5 懸掛裝置的計算 5.1 曳引條件的計算 根據(jù)GB7588的要求，曳引應(yīng)滿足下列條件： T1 ?C1

5、?C2e? T2 式中： e自然對數(shù)的底數(shù)； ?鋼絲繩在曳引輪繩槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù)，對于帶切口 的半圓槽： 41-Sin(?/2) ? -?-Sin? 式中： 鋼絲繩與曳引輪之間的摩擦系數(shù)，取0.09； ?繩槽的切口角，?100?1.745rad； 則： 4?0.09?1-Sin(1.745/2) ?0.205 -1.745-Sin1.74 鋼絲繩在曳引輪上的包角，本系列電梯的包角 =180?3.1416rad； 則： e?e0.2052.7931.77 C1與加速度及電梯特殊情況有關(guān)的系數(shù)： gn+a C1 gn-a 式中： gn自由落體的標(biāo)準(zhǔn)加速度（m/s2）； a電梯制動減速度（m/s2

6、） 因a值較難確定，現(xiàn)根據(jù)GB7588中推薦的最小允許 值選用，對于V1.0m/s，取C11.2； C2由于磨損而導(dǎo)致曳引輪繩槽斷面變化的影響系數(shù)，對 于帶切口半圓槽，取C21.0。 T1/T2在載有125%額定載荷的轎廂位于最低層站及空載 轎廂位于最高層站的情況下，曳引輪兩邊鋼絲繩中的 較大靜拉力與較小靜拉力之比。 下面針對這兩種情況分別進行計算： a.當(dāng)載有125%額定載荷的轎廂位于最低層站時： T1P+125%Q+Ps T2Pd+Pb 式中： P空轎廂總質(zhì)量，包括轎廂、轎廂架、開門機、轎門、 安全觸板、安全鉗、導(dǎo)靴、轎頂護欄、撞弓、風(fēng)機、 檢修箱、操縱箱、裝飾及隨行電纜等，對于本型號電

7、梯，P1380kg； Q額定載重量，Q1000kg； Ps是懸掛部分的鋼絲繩質(zhì)量，按下式計算： Psn?qs?h； 式中： n鋼絲繩根數(shù)，n5； qs單根鋼絲繩每米重，qs0.60kg/m； h提升高度，hmax60m。 則： Ps5?0.6?60180kg Pd對重裝置質(zhì)量，按下式計算； PdP+KP?Q 式中： Kp電梯平衡系數(shù)，取Kp0.45； P、Q同前。 則： Pd1380+0.45?10001830kg Pb懸掛部分補償鏈質(zhì)量，按下式計算： Pbn?qb?h； 式中： n補償繩根數(shù)，n1； qb單根補償繩每米重，qb2.8kg/m；h同前，hmax60m。 則： Pb1?2.8?6

8、0168kg 則： T11380+125%?1000+1802810kgf T21830+1681998kgf 則： T1 2810 ?C1?C2?1.2?1.0?1.691.77e? T2 1998 結(jié)論： 滿足曳引條件的要求。 b.當(dāng)空載轎廂位于最高層站時： T1Pd+Ps T2P+Pb 式中： P、Pb、Pd、Ps均同前。 則： T11830+1802010kgf T21380+1681548kgf 則： T1 2010 ?C1?C2?1.2?1.01.561.77e? T2 1548 結(jié)論： 滿足曳引條件的要求。 5.2 鋼絲繩在繩槽中的比壓的計算 根據(jù)GB7588的要求，在轎廂裝有額

9、定載荷的情況下，無論如何比壓不得超過下列值： 12.5+4Vc p 1+Vc 式中： p鋼絲繩在繩槽中的比壓，MPa； Vc與轎廂額定速度相應(yīng)的鋼絲繩速度，曳引比1:1時， VcV1.0m/s. 則： 12.5+4?1 p8.25MPa 1+1 對于帶切口半圓槽，鋼絲繩在繩槽中的比壓按下式計： T 8?Cos(?/2) P? n?d?D ?-?-Sin? 式中： T當(dāng)滿載轎廂?？吭谧畹蛯诱緯r，在曳引輪水面上， 轎廂一側(cè)的鋼絲繩的靜拉力，按下式計算： TP+Q+Ps 式中： P、Q、Ps均同前。 則： T1380+1000+1802560kgf25088N n鋼絲繩根數(shù)，n5； d鋼絲繩直徑，d

10、13mm； D曳引輪節(jié)徑，D620mm； 繩槽的切口角，同前，1.745rad。 則： 25088 8?Cos(1.745/2) p? 5?13?620 ?-1.745-Sin1.745 12.5+4Vc 7.788.25 1+Vc 結(jié)論： 比壓滿足要求。 5.3 鋼絲繩安全系數(shù)的計算 根據(jù)GB7588的要求，結(jié)合本系列電梯的情況，安全系數(shù)必須滿足下式的要求： n?Ts SS T 式中： S鋼絲繩安全系數(shù)； n鋼絲繩根數(shù)，n5； Ts單根鋼絲繩的最小破斷載荷，根據(jù)GB8903規(guī)定，對 于8X19S+NF-13-1500，Ts74.3kN74300N； T同前，T25088N S鋼絲繩的許用安全

11、系數(shù)，根據(jù)GB7588的規(guī)定，對 于三根鋼絲以上的曳引驅(qū)動電梯，S12。 則： 5?74300 S14.8S 25088 結(jié)論： 安全系數(shù)滿足要求。 6 導(dǎo)軌的計算 6.1 導(dǎo)軌彎曲應(yīng)力的計算 根據(jù)GB7588的要求，導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的強度，能承受安全鉗動時所產(chǎn)生的力，即安全鉗動作時，導(dǎo)軌彎曲應(yīng)力應(yīng)滿足下式的要求： 對于漸進式安全鉗： 10(P+Q)? ?k?k A 式中： ?k安全鉗動作時，導(dǎo)軌的彎曲應(yīng)力，MPa； ?與成函數(shù)關(guān)系的彎曲系數(shù)； ?細(xì)長比，按下式計算： Lk ? i 式中： Lk導(dǎo)軌架之間的間大距離，對于本系列電梯，Lk2000mm； i導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)半徑，本系列電梯采用JG/T 507

12、2.1標(biāo)準(zhǔn)中 的T89/B型導(dǎo)軌，iminiy18.4mm； 則： 2000 ?108.7 18.4 根據(jù)JG/T 5072.1標(biāo)準(zhǔn)，可查得導(dǎo)軌材料的力學(xué)性能為抗拉 強度在370 MPa520MPa之間，按較小者選取，取抗拉強 度為370Mpa。 則： 對照GB7588之彎曲系數(shù)表可選用：?2.09。 A導(dǎo)軌截面面積，根據(jù)JG/T 5072.1標(biāo)準(zhǔn)，對于T89/B 型導(dǎo)軌，A1570mm2； ?k許用彎曲應(yīng)力，根據(jù)GB7588的規(guī)定，對于抗拉強 度為370Mpa的鋼材，?k140MPa。 P、Q均同前。 則： 10?(1380+1000)?2.09 ?k32MPa?k 1570 結(jié)論： 安全鉗

13、動作時，導(dǎo)軌彎曲應(yīng)力滿足要求。 6.2 導(dǎo)軌撓曲的計算 根據(jù)GB7588的要求，導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的強度，能承受由于轎廂不均勻的載荷引起的撓曲，而不得影響電梯的正常工作。即在電梯正常工作狀態(tài)，由于轎廂不均勻載荷引起的撓曲應(yīng)不大于許用撓度。 目前，行業(yè)中對導(dǎo)軌的許用撓度還沒有統(tǒng)一的設(shè)計規(guī)范，根據(jù)GB10060對每根導(dǎo)軌工作面對安裝基準(zhǔn)線的偏差和兩根導(dǎo)軌的距離的偏差的規(guī)定，以及JG/T 5072.1對導(dǎo)軌直線度的規(guī)定，結(jié)合本系列電梯正常工作對導(dǎo)軌的要求，我們選取許用撓度Y1.2mm。 根據(jù)機械工程手冊的推薦，當(dāng)轎廂因不均勻載荷產(chǎn)生偏載時，偏心距按轎廂寬度或深度的1/6計算，如下圖所示： A B q1 q

14、2 A/6 B/6 q1 q2 這時，導(dǎo)靴對導(dǎo)軌的作用力分別如下： A?Q q1 6H B?Q q2 6H 式中： q1導(dǎo)靴對導(dǎo)軌頂面的作用力，kgf； q2導(dǎo)靴對導(dǎo)軌側(cè)面的作用力，它由左右兩根導(dǎo)軌共同承 擔(dān)，因轎廂荷偏心，兩根導(dǎo)軌的受力分別如下： 2 B?Q q21 q2 3 9H 1 B?Q q22 q2 3 18H 計算時，按受力較大者選取，即： B?Q q2maxq21 9H 式中： q2max導(dǎo)靴對兩導(dǎo)軌側(cè)面的作用力中之較大者，kgf； H轎廂上、下導(dǎo)靴間的距離，對于本系列電梯，H3810mm； A轎廂寬度，對于本系列電梯，A1670mm； B轎廂深度，對于本系列電梯，B1600mm

15、； 則： 1670?1000 q173.1kgf 6?3810 1600?1000 q2max46.7kgf 9?3810 計算上述作用力使導(dǎo)軌產(chǎn)生的撓度時，可將導(dǎo)軌視為一多支點連續(xù)梁，為計算方便起見，我們按四支點連續(xù)梁計算。 根據(jù)梁的受力分析可知，當(dāng)作用力作用于兩支架的中間部位的導(dǎo)軌上時，導(dǎo)軌產(chǎn)生的撓度達到最大值。導(dǎo)軌受力簡圖如下：Lk/2 A B q C D Lk Lk Lk L（3Lk） q Ra Rb Rc Rd 該四支點連續(xù)梁為一靜不定梁，其邊界條件為：各支點處的撓度為0，即： YaYbYcYd0。 圖中： q代表導(dǎo)靴對導(dǎo)軌的作用力； Lk導(dǎo)軌支架間的最大跨距，Lk2000mm； L

16、四支點中之最外兩支點間的距離，L3Lk ； Ra、Rb、Rc、Rd分為各支點的支反力，由對稱受力情況 可知：RaRd，RbRc。 利用疊加法原理求解。將原梁中間兩支點拆除，視支反力Rb、Rc 為作用力，分別按q、Rb、Rc三個力分為三個簡支梁計算。 對照簡支梁的計算公式可知，q、Rb、Rc使梁在B點處的撓度分別如下： q?L3 3?(L/3) ?(L/3)3 Yb1? 48E?I L L3 23q?L3 1296E?I Rb?(2L/3)2?(L/3)3 Yb2 3E?I?L 4Rb?L3 243E?I 2?(L/3) L/3 (L/3)3 Yb3 2L/3 L/3 (2L/3)2?(L/3)

17、 Rc?(2L/3)2?(L/3)3 ? 6E?I?L 7Rc?L3 486E?I 由邊界條件可知： Yb1+Yb2+Yb3Yb0。 RbRc 得： 23q?L3 4Rb?L3 7Rc?L3 0 1296E?I 243E?I 486E?I 則： 23 RbRc q 40 由梁的受力平衡可知： Ra+Rb+Rc+Rdq 而： RaRd RbRc 則： q-2?(23q/40) 3 RaRdq 2 40 式中： “-”號表示實際受力方向與設(shè)定受力方向相反。 仍用疊加法原理，可以計算出q、Rb、Rc三個力使梁在q力作用點處的撓度分別如下： q?L3 Y01 48E?I Rb?(L/3)?3L2-4?

18、(L/3)2 Y02 48E?I?L 529q?L3 51840E?I 23Rc?L3 Y03 1296E?I 529q?L3 51840E?I 由前面受力分析可知，疊加后的總撓度即為最大值，則： 11q?L3 YmaxY01+Y02+Y03 25920E?I 將LLk代入上式，則： 11q?Lk3 Ymax 960E?I 以上受力分析及撓度計算均，參照機械技術(shù)手冊的理論及相關(guān)公式。 下面將q1及q2max分別代入上式，即可得出q1使導(dǎo)軌頂面產(chǎn)生的最大撓度和q2max 使導(dǎo)軌側(cè)面產(chǎn)生的最大撓度分別如下： 11q1?Lk3 Y1max 960E?Ix 11q2max?Lk3 Y2max 960E

19、?Iy 式中： Y1maxq1作用力使導(dǎo)軌頂面產(chǎn)生的最大撓度，mm； Y2maxq2max作用力使導(dǎo)軌側(cè)面產(chǎn)生的最大撓度，mm； E導(dǎo)軌的彈性模量，對于鋼材，E2?104kgf/mm2； Ix導(dǎo)軌橫截面對X軸的慣性矩，對于T89/B型導(dǎo)軌Ix5.96105mm4； Iy導(dǎo)軌橫截面對Y軸的慣性矩，對于T89/B型導(dǎo)軌， Iy5.25105mm4。 則： 11?73.1?20003 Y1max0.56mm 960?2?104?5.25?105 11?46.7?20003 Y2max0.40mm 960?2?104?5.25?105 合成撓度為： Y? Y1max2+Y2max2 ? 0.562+0

20、.402 0.69mm1.2Y 結(jié)論： 轎廂不均勻載荷引起的導(dǎo)軌撓度滿足要求，不會影響電梯 的正常工作。 7 轎廂架的計算 7.1 許用應(yīng)力及許用撓度的確定 轎廂架是轎廂部分的主要受力部件，結(jié)合機械工程手冊的要求，對上、下梁進行受力分析及設(shè)計計算。 對于本系列電梯，轎廂架上梁和下梁均是由兩根薄板折成的槽形件組成的，且截面形狀也一樣，選用的材料為10（實際的材料也有可能是Q235），其屈服點?s21kgf/mm2，取安全系數(shù)為S2，則許用應(yīng)力為： ?s 21 ?10.5kgf/mm2 S 2 根據(jù)機械工程手冊的推薦，轎廂上、下梁的撓度應(yīng)不大于全長的1/960，即許用撓度為： L Y 960 式中

21、： L上、下梁的跨度，對于本型號電梯，L1740mm。 則 1740 Y1.81mm 960 7.2 上梁的計算 根據(jù)上梁的受力分析，可將其視為簡支梁，其受力簡圖如下： P+Q L/2 L 由材料力學(xué)可知，其最大彎距（最大應(yīng)力）及最大撓度均發(fā)生在上梁中央剖面上，其值如下： (P+Q)L Mmax 4 Mmax (P+Q)L ?max W 4W (P+Q)L3 Ymax 48E?I 式中： Mmax上梁受力產(chǎn)生的最大彎距； ?max上梁受力產(chǎn)生的最大應(yīng)力，kgf/mm2； Ymax上梁受力產(chǎn)生的最大撓度，mm； （P+Q）同前，（P+Q）2380kgf； L上梁的跨度，L1740mm； W上梁的

22、抗彎模量，mm3； I上梁的慣性矩，mm4。 對于本型號電梯，上梁是由兩根薄板折成的槽形件組成的，其單根的截面形狀如下： 80 4 X X 根據(jù)材料力學(xué)相關(guān)計算公式可計算如下： 80?2203-(80-8)?(220-8)3-4?1703 Ix 12 1.218?107mm4 80?2203-(80-8)?(220-8)3-4?1703 Wx 6?220 1.107?105mm3 則: I2Ix2?1.218?1072.436?107mm4 W2Wx2?1.107?1052.214?105mm3 E上梁的彈性模量，對于鋼材，E2?104kgf/mm2。 則： 2380?1740 ?max4.6

23、8kgf/mm210.5? 4?2.214?105 2380?17403 Ymax0.54mm1.81Y48?2?104?2.436?107 結(jié)論： 上梁的強度及剛度均滿足要求 7.3 下梁的計算 根據(jù)下梁的受力分析，可將其視為簡支梁，其受力簡圖如下： P1 P2 P1 L1 L1 L/2 L 由材料力學(xué)可知，其最大彎矩（最大應(yīng)力）及最大撓度均發(fā)生在下梁中央剖面上，利用疊加法原理可知： P2?L MmaxP1?L1+ 4 Mmax 4P1?L1+P2?L ?max W 4W P1?L1(3L2-4L12) P2?L3 Ymax?2+ 48E?I 48E?I 2P1?L1(3L2-4L12)+P

24、2?L3 48E?I 式中： Mmax下梁受力產(chǎn)生的最大彎距； ?max下梁受力產(chǎn)生的最大應(yīng)力，kgf/mm2； Ymax下梁受力產(chǎn)生的最大撓度，mm； W、I、E均與上梁相同； L下梁的跨度，L1740mm； L1為P1作用力點到簡支點的距離，對于本型號電梯， L160mm； P1支承在下梁上的轎廂（包括轎廂、操縱箱、裝璜等） 及額定載荷等對下梁的作用力，對于本型號電梯： P12000/21000kgf； P2懸掛于下梁上的補償鏈及電纜等對下梁的作用力，對 于本型電梯：P2480kgf。 則: 4?1000?60+480?1740 ?max 4?2.214?105 1.21kgf/mm210.5? 2?1000?60?(3?17402-4?602)+480?17403 Ymax 48?2?104?2.436?107 0.15mm1.81Y 結(jié)論： 下梁的強度及剛度均滿足要求。 8 安全部件的選用 8.1 安全鉗的選用