载货电梯设计计算书.docx

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1、载货电梯设计计算书作者：佚名 来源：互联网 文章点击数：1607 【字体：大中 小】1 概述THJ2000/0.5-JXW 交流双速载货电梯，按国家电梯标准的要求、设计而成的。该电梯的曳引机、开门机系统、层门装置、安全钳、限速器、缓冲器、绳头锥套等主要部件因此及安全部件均采用先进的技术结构， 一般零部件也是在原有技术积累的基础上设计的，本计算书主要对曳引系统、悬挂装置及安全装置等关键部件进行验证计算。2 引用标准及参考文献a. GB7588 电梯制造与安装安全规范 ；b. GB10058 电梯技术条件；c. GB10059 电梯试验方法；d. GB10060 电梯安装验收规范 ；e. GB89

2、03 电梯用钢丝绳 ；f. JG/T 5072.1 电梯 T 型导轨 ；g. 机械工程手册第 67 篇第 8 章电梯（机械工程手册编辑委员会编） ；h. 机械技术手册上册（日本机械学会编） ；i. 电机工程手册第五卷（机械工程手册电机工程手册编辑委员会编） 。3 主要技术性能参数a. 电梯种类：载货电梯；b. 电梯型号：THJ2000/0.5-JXW ；c. 额定载重量： 2000kg ；d. 额定速度：0.5m/s；e. 轿厢尺寸：1500mm?2700mm?2200mm ；f. 开门尺寸：1500mm?2100mm （双折自动门） ；g. 曳 引 比： 2:1 ；h. 拖动方式：交流双速；

3、i. 控制方式：微机集选控制；j. 最大提升高度：30m ；k. 最大停层站数： 10 层；4 曳引系统的计算4.1 电动机功率的计算电梯曳引机的起、制动及正、反转频繁，且负载变化大，工作运行情况复杂，要精确计算电动机功率是很复杂的，根据机械工程手册的推荐，通常按下式计算电动机功率：(1-Kp)Q?VPd-102?式中：Pd电动机功率，kW;KP一电梯平衡系数，根据电梯标准规定Kp在0.400.50范围内，取Kp = 0.45;Q 一电梯额定载重量，Q = 2000kg ;V 一电梯额定速度，V = 0.5m/s;?一电梯的机械总效率，？= 0.50.55,对于斜齿轮曳引 机考虑2: 1绕法，

4、机械效率比较高，取 ？=0.5;则：(1-0.45)?2000?0.5Pd-10.8kW102?0.5 4.2 曳引机的选用 根据电梯的主要技术参数、 曳引电动机的功率等的要求， 我们对各种电梯曳引机进行了调研 类比，最后确定选用 J1.2 型曳引机。 其主技术参数如下： a.曳引机型号： J1.2；b. 额定载重量： 2000kg ； c.额定速度：0.5m/s；d. 减速比： 49:1 ； e.曳引轮节经：?610mm；f. 曳引绳槽规格： 5-?13mm ； g.绳槽形状：带切口半圆槽；h.电动机功率：11.2kW 。5 悬挂装置的计算5.1 曳引条件的计算根据 GB7588 的要求，曳

5、引应满足下列条件：T1-?C1?C2e?T2式中：e一自然对数的底数；?钢丝绳在曳引轮绳槽中的当量摩擦系数，对于带切口的半圆槽：4 科1Sin(?/2) 兀-?-Sin?式中：科一钢丝绳与曳引轮之间的摩擦系数，取 科=0.09;?一绳槽的切 口角，？= 100?弋 1.745rad;则：4?0.09?1-Sin（1.745/2）?-弋 0.205兀-1.745-Sin1.74a 一钢丝绳在曳引轮上的包角，本系列电梯的包角a =180?=3.1416rad;则：e?= e0.205X 2.7931.77C1 与加速度及电梯特殊情况有关的系数：gn+aC1-gn-a式中：gn自由落体的标准加速度（

6、 m/s2）;a一电梯制动减速度（m/s2）因 ? a? 值较难确定，现根据GB7588 中推荐的最小允许值选用，对于 V = 1.0m/s,取C1 = 1.2;C2 由于磨损而导致曳引轮绳槽断面变化的影响系数，对于带切口半圆槽，取 C2=1.0。T1/T2 在载有125% 额定载荷的轿厢位于最低层站及空载轿厢位于最高层站的情况下，曳引轮两边钢丝绳中的较大静拉力与较小静拉力之比。下面针对这两种情况分别进行计算：a.当载有125%额定载荷的轿厢位于最低层站时：T1 = P+125%Q+PsT2= Pd+Pb式中：P空轿厢总质量，包括轿厢、轿厢架、开门机、轿门、安全触板、安全钳、导靴、轿顶护栏、撞

7、弓、风机、检修箱、操纵箱、装饰及随行电缆等，对于本型号电梯，P= 1380kg;Qi额定载重量，Q = 1000kg ;Ps一是悬挂部分的钢丝绳质量，按下式计算：Ps= n?qs?h;式中：n一钢丝绳根数，n = 5;qs一单根钢丝绳每米重，qs= 0.60kg/m ;h一提升tWj 度，hmax= 60m。则：Pa 5?0.6?60= 180kgPd一对重装置质量，按下式计算；Pd= P+KP?Q式中：Kp一电梯平衡系数，取 Kp = 0.45;P、q 一同前。则：Pd= 1380+0.45?1000= 1830kgPb一悬挂部分补偿链质量，按下式计算：Pb= n?qb?h;式中：n补偿绳根

8、数，n = 1;qb单根补偿绳每米重，qb = 2.8kg/m;h一同前，hmax=60m。则：Pb= 1?2.8?60= 168kg则：T1 = 1380+125%?1000+180 = 2810kgfT2= 1830+168= 1998kgf则：T1 2810一?C1?C2 =?1.2?1.0?1.69S25088结论： 安全系数满足要求。6 导轨的计算6.1 导轨弯曲应力的计算根据 GB7588 的要求， 导轨应有足够的强度， 能承受安全钳动时所产生的力，即安全钳动作时，导轨弯曲应力应满足下式的要求： 对于渐进式安全钳：10(P+Q)?k- ?kA 式中：?k安全钳动作时，导轨的弯曲应力

9、，MPa;?一与入成函数关系的弯曲系数；?细长比，按下式计算：Lk i式中：Lk导轨架之间的间大距离，对于本系列电梯，Lk = 2000mm；i 导轨回转半径，本系列电梯采用 JG/T 5072.1 标准中的 T89/B 型导轨，imin = iy= 18.4mm ;则：2000?-弋 108.718.4根据 JG/T 5072.1 标准，可查得导轨材料的力学性能为抗拉强度在370 MPa520MPa?之间，按较小者选取，取抗拉强度为 370Mpa 。则：对口G GB7588之弯曲系数表可选用：？= 2.09。A 一导轨截面面积，根据 JG/T 5072.1标准，对于T89/B 型导轨，A =

10、 1570mm2;？k 许用弯曲应力，根据 GB7588 的规定，对于抗拉强度为 370Mpa 的钢材，?k= 140MPa。P、Q一均同前。则：10？(1380+1000)？2.09?k-32MPav?k1570结论：安全钳动作时，导轨弯曲应力满足要求。6.2 导轨挠曲的计算根据 GB7588 的要求， 导轨应有足够的强度， 能承受由于轿厢不均匀的载荷引起的挠曲，而不得影响电梯的正常工作。 即在电梯正常工作状态， 由于轿厢不均匀载荷引起的挠曲应不大于许用挠度。GB10060? 对每根导轨工作JG/T 5072.1 对导轨直线度的Y = 1.2mm。偏心距按轿厢宽度或深度目前，行业中对导轨的许

11、用挠度还没有统一的设计规范，根据 面对安装基准线的偏差和两根导轨的距离的偏差的规定，以及规定，结合本系列电梯正常工作对导轨的要求，我们选取许用挠度根据机械工程手册的推荐， 当轿厢因不均匀载荷产生偏载时，的 1/6 计算，如下图所示：A Bq1 q2A/6 B/6 q1 q2这时，导靴对导轨的作用力分别如下：A?Q q1 -6HB?Q q2-6H 式中：q1导靴对导轨顶面的作用力，kgf;q2导靴对导轨侧面的作用力，它由左右两根导轨共同承担，因轿厢荷偏心，两根导轨的受力分别如下：2 B?Qq21 = q2-3 9H1 B?Qq22 = q2-3 18H计算时，按受力较大者选取，即：B?Qq2ma

12、x= q21 -9H式中：q2max导靴对两导轨侧面的作用力中之较大者，kgf;H一轿厢上、下导靴间的距离，对于本系列电梯，H = 3810mm；A一轿厢宽度，对于本系列电梯，A = 1670mm；B一轿厢深度，对于本系列电梯，B= 1600mm；则：1670?1000q1 -弋 73.1kgf6?38101600?1000q2max-y 46.7kgf9?3810为计算方便起见， 我导轨产生的挠度达计算上述作用力使导轨产生的挠度时， 可将导轨视为一多支点连续梁，们按四支点连续梁计算。根据梁的受力分析可知， 当作用力作用于两支架的中间部位的导轨上时，到最大值。导轨受力简图如下：Lk/2A B

13、q C DLk Lk LkL (= 3Lk)qRa Rb Rc Rd0，即：该四支点连续梁为一静不定梁，其边界条件为：各支点处的挠度为Ya= Yb = Yc=Yd = o。图中：q一代表导靴对导轨的作用力；Lk 一导轨支架间的最大跨距，Lk = 2000mm ;L四支点中之最外两支点间的距离，L = 3Lk ;Ra、Rb、Rc、Rd一分为各支点的支反力，由对称受力情况可知：Ra= Rd , Rb = Rc。利用叠加法原理求解。 将原梁中间两支点拆除， 视支反力Rb、 Rc 为作用力， 分别按q 、 Rb 、Rc 三个力分为三个简支梁计算。对照简支梁的计算公式可知，q、 Rb 、 Rc 使梁在

14、B 点处的挠度分别如下：q?L3 3?(L/3) 4 ?(L/3)3Yb1 -?48E?I L L323q?L3 1296E?IRb?(2L/3)2?(L/3)3Yb2 3E?I?L4Rb?L3243E?I2?(L/3) L/3 (L/3)3Yb3 = +2L/3 L/3 (2L/3)2?(L/3)Rc?(2L/3)2?(L/3)3 6E?I?L7Rc?L3486E?I由边界条件可知：Yb1+Yb2+Yb3 =Yb = 0。Rb= Rc得：23q?L3 4Rb?L3 7Rc?L3 1296E?I 243E?I 486E?I则：23Rb=Rc=q40由梁的受力平衡可知：Ra+Rb+Rc+Rd =

15、 q而：Ra= RdRb= Rc则：q-2?(23q/40) 3Ra = Rd = q2 40式中：“ - ”号表示实际受力方向与设定受力方向相反。仍用叠加法原理，可以计算出q、 Rb 、 Rc 三个力使梁在q 力作用点处的挠度分别如下：q?L3Y01 -48E?IRb?(L/3)?3L2-4?(L/3)2Y02 48E?I?L529q?L3 51840E?I23Rc?L3Y03 - 1296E?I529q?L3 51840E?I由前面受力分析可知，叠加后的总挠度即为最大值，则：11q?L3Ymax = Y01+Y02+Y03 -25920E?I将L=Lk代入上式，则：11q?Lk3Ymax

16、-960E?I以上受力分析及挠度计算均，参照机械技术手册的理论及相关公式。q2max下面将 ? q1? 及 q2max 分别代入上式，即可得出 q1? 使导轨顶面产生的最大挠度和使导轨侧面产生的最大挠度分别如下：11q1?Lk3Y1max -960E?Ix11q2max?Lk3Y2max -960E?Iy式中：Y1max q1 作用力使导轨顶面产生的最大挠度， mm；Y2max q2max 作用力使导轨侧面产生的最大挠度， mm；E一导轨的弹性模量，对于钢材，E=2?104kgf/mm2 ;Ix 导轨横截面对X 轴的惯性矩，对于T89/B 型导轨Ix=5.96X 105mm4;Iy 导轨横截面

17、对Y 轴的惯性矩，对于T89/B 型导轨，Iy=5.25X 105mm4。则：11?73.1?20003Y1max -y 0.56mm960?2?104?5.25?10511?46.7?20003Y2max -y 0.40mm960?2?104?5.25?105合成挠度为：Y = ? Y1max2+Y2max2=? 0.562+0.402 弋 0.69mm 1.2= Y结论：轿厢不均匀载荷引起的导轨挠度满足要求，不会影响电梯的正常工作。7 轿厢架的计算7.1 许用应力及许用挠度的确定轿厢架是轿厢部分的主要受力部件，结合机械工程手册的要求，对上、下梁进行受力分析及设计计算。对于本系列电梯， 轿厢

18、架上梁和下梁均是由两根薄板折成的槽形件组成的， 且截面形状也一样，选用的材料为10 (实际的材料也有可能是Q235),其屈服点？x 21kgf/mm2 ,取安全系数为S=2, ?则许用应力为：？s 21 ? -= 10.5kgf/mm2S 2根据机械工程手册的推荐，轿厢上、下梁的挠度应不大于全长的 1/960 ，即许用挠度为：LY-960 式中：L一上、下梁的跨度，对于本型号电梯，L= 1740mm。则 1740Y -% 1.81mm9607.2 上梁的计算 根据上梁的受力分析，可将其视为简支梁，其受力简图如下：P+QL/2 L由材料力学可知， 其最大弯距 (最大应力) 及最大挠度均发生在上梁

19、中央剖面上， 其值如下：(P+Q)L Mmax -4Mmax (P+Q)L ?max-=W 4W(P+Q)L3Ymax -48E?I式中：Mmax 上梁受力产生的最大弯距；?max上梁受力产生白最大应力，kgf/mm2 ;Ymax一上梁受力产生的最大挠度，mm;(P+Q)一同前，(P+Q) = 2380kgf;L一上梁的跨度，L= 1740mm；W上梁的抗弯模量，mm3;I 上梁的惯性矩，mm4 。对于本型号电梯，上梁是由两根薄板折成的槽形件组成的，其单根的截面形状如下：804X X根据材料力学相关计算公式可计算如下：80?2203-(80-8)?(220-8)3-4?1703 Ix -12

20、1.218?107mm480?2203-(80-8)?(220-8)3-4?1703 Wx -6?220 1.107?105mm3 则: I=2Ix = 2?1.218?107= 2.436?107mm4 W= 2Wx = 2?1.107?105= 2.214?105mm3E一上梁的弹性模量，对于钢材，E=2?104kgf/mm2。则： 2380?1740?max-弋 4.68kgf/mm2 10.5= ?4?2.214?1052380?17403Ymax -%0.54mm 1.81 = Y48?2?104?2.436?107 结论： 上梁的强度及刚度均满足要求7.3 下梁的计算 根据下梁的受

21、力分析，可将其视为简支梁，其受力简图如下：P1 P2 P1L1 L1L/2L利用叠加由材料力学可知，其最大弯矩(最大应力)及最大挠度均发生在下梁中央剖面上，法原理可知：P2?LMmax = P1?L1+ 4Mmax 4P1?L1+P2?L?max-=W 4WP1?L1(3L2-4L12) P2?L3Ymax -?2+48E?I 48E?I2P1?L1(3L2-4L12)+P2?L3 48E?I式中：Mmax 下梁受力产生的最大弯距；?max一下梁受力产生白勺最大应力,kgf/mm2 ;Ymax 下梁受力产生的最大挠度，mm ；W、I、E均与上梁相同； L一下梁的跨度，L = 1740mm ;L

22、1 为 P1 作用力点到简支点的距离，对于本型号电梯，L1 = 60mm;P1一支承在下梁上的轿厢（包括轿厢、操纵箱、装璜等）及额定载荷等对下梁的作用力，对于本型号电梯：P1= 2000/2 = 1000kgf;P2一悬挂于下梁上的补偿链及电缆等对下梁的作用力，对 于本型电梯：P2=480kgf。则:4?1000?60+480?1740?max-4?2.214?105 1.21kgf/mm2 v10.5=?2?1000?60?(3?17402-4?602)+480?17403Ymax -48?2?104?2.436?107 0.15mm v 1.81 = Y结论：下梁的强度及刚度均满足要求。8

23、 安全部件的选用8.1 安全钳的选用根据GB7588的要求，对于本型号电梯，额定速度为1.0m/s,则必须选用渐进式安全钳。由前面可知，（P+Q） = 2380kg,对口GB7588对渐进式安全钳的要求，选用允许总质量（P+Q）1 = 22502550kg的渐进式安全钳均可使用。为使采购、发货、安装等环节不易出差错，规定选用（ P+Q） 1 与 P+Q 很接近的安全钳，即（P+Q） 1（P+Q）,如本规格电梯的（P+Q） = 2380kg ,贝 U 选用（P+Q） 12350 2450kg。其它规格电梯选用渐进式安全钳时，以此类推。结合本电梯的结构，选用东方机械厂生产的引进技术的产品 AQ1

24、型渐进式安全钳。该型号安全钳的允许总质量（ P+Q） 1 ，可以根据各种规格电梯不同的（ P+Q ）值，在出厂前进行相应的调整，以适应不同的（ P+Q ）值的需要。8.2 限速器的选用根据 GB7588 的要求， 结合本型电梯的结构， 我们选用宁波欣达电梯配件公司生产的引进技术的产品 PB73.3 型限速器。该型号限速器的额定速度适用范围为1.02.5m/s,即可根据上述范围内不同的额定速度，在出厂前进行相应的调整，以适应不同额定速度的需要。该型号限速器的夹绳力为 300N ，满足要求。该型号限速器的电气安全装置等均符合GB7588 的规定。8.3 缓冲器的选用根据GB7588 的要求，对于额定速度为 1.0m/s 的电梯，应选用耗能型缓冲器。缓冲器可能的总行程应至少等于0.067V2m ,对于V = 1.0m/s的缓冲器：0.067V2 = 0.067?1.02p0.067m = 68mm。根据上述条件， 结合本电梯的 （ P+Q ） 值， 我们选用东方机械厂生产的引进技术的产品 YH1 型液压缓冲器。该型号缓冲器总行程为 175mm ，满足总行程至少等于0.067V2 的要求。该型号缓冲器的允许总质量范围为4502500kg,而本型号电梯的（P+Q） = 2380kg,在其允许总质量范围内，满足要求。该缓冲器还设有动作开关，符合GB7588 的要求。