TKJ系列电梯轿厢结构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 摘要 本次设计的内容主要由轿厢的外形结构设计和技术文件两部分构成。其中结构部分使用 括轿厢架、轿厢壁、轿厢底、轿厢顶以及其他结构部件。技术文件主要包括了轿厢外设部件和内部结构的一系列受力和技术参数的分析计算。包括电梯的工况、钢丝绳及绳头锥套的的强度计算、轿厢架的强度计算、电梯导轨的计算以及其他设备的选型计算。 关键词 ： 结构设计 ,受力分析 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 he of of to D of a of of of of 文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 目录 中文摘要 及关键词 I 英文摘要及关键词 引言 1 2 设计计算 说明 2 梯的工况和受力分析 2 要技术参数 4 动机静功率的计算 5 引能力验算 5 厢平层时钢丝绳不打滑的计算 5 厢滞留工况钢丝绳打滑的验算 7 梯导向轮与钢丝绳直径比校核 7 梯曳引力矩的计算 7 梯运行速度验算 8 丝绳强度计算 8 头装置锥套强度计算 8 丝绳在绳槽中的比压计算 9 厢架的强度计算 10 托梁的强度、刚度计算 11 梁 的强度、刚度计算 12 拉杆的强度计算 14 杆座的强度计算 15 厢面积校核 15 梯导轨的计算 15 厢偏载时导轨的计算 16 全钳动作时 导轨的计算 18 轨支架强度的计算、刚度 20 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 厢导轨支架的强度、刚度计算 20 合导轨支架的强度、刚度计算 22 3 设计小结 24 4 参考文献 26 5 致谢 27 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 1 引言 随着社会发展和物质生活水平的提高，电梯成为人们日常工作、生活中必不可少的楼宇交通工具，而电梯轿厢正是乘客了解电梯性能、感受电梯品质、品 评电梯档次的最直接环节。而电梯轿厢的设计也必须走向一个崭新的时代，必须着眼于未来，致力于让我们的日常生活不断发生惊喜的变化，致力于创造更理想的生活方式、创造更完善的生活空间，彰显丰富多彩的电梯文化，倡导电梯轿厢设计的最新理念，探讨电梯轿厢设计的未来发展方向。这就是本次课题所研究的作用和意义所在。 本次课题的研究就主要是针对电梯轿厢的结构进行设计，力求能在设计过程中突出设计的创造性、科学性和实用性。 有以下几个结构要素进行设计：电梯的工况和受力分析以及主要技术参数，曳引能力、钢丝绳、轿架、厢体、导轨的结构设计 计算以及一些辅助部分设计。 如上就是本课题主要的设计内容 ,除了基本的计算设计和图纸外，也将会用到如求达到更好的设计效果和更直观的作品感受。 由于本人能力及学识有限，在设计中尚存在一些缺陷，望老师们能给予批评以及指导。 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 2 设计计算说明 梯的工况和受力分析 电梯在正常运行时，以不大于额定载荷的载重量在额定运行速度的条件下工作，曳引电动机的转速为一衡等值，此时曳引钢丝绳两端受的力相等。设曳引机左转电梯上行，则曳引机右转电梯下行。由于曳引机 在电梯平层时起、制动的需要，曳引电动机出现了加、减速运转，此时曳引钢丝绳两端出现了不平衡的力。 电梯加、减速运行时的工况如下 ：（见图 2 1) 当轿厢载有额定载荷起动上行或以额定速度下行制动时： 重 边力在轿厢侧： )S 1x )( 轻边力在对重侧： )S ( 2) 当轿厢载有额定载荷起动下行或以额 定速度上行制动时： 重 边力在对重侧： )S 1d (G )( 轻边力在轿厢侧： )S )( 3) 当轿厢空载起动上行或以额定速度下行制动时， 重边力在轿厢侧： )S 1x )( 轻边力在对重侧： )S )( 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 4) 当轿厢空载起动下行或以额定速度上行制动时， 重边力在对重侧： )S )( 轻边力在轿厢侧： )S 2x )( 式中： G 轿厢自重 N Q 额定载重量 N 对重装置重量 N +中： k 对重平衡系数 k=客梯取 k= 电梯起、制动加速度 m/据 梯制造与安装安全规范第 9章注释之公式中 ：变形为 : a= g 当 0 V a= V a= V a= V a= 6 式中： V 额定运行速度 m/s 本梯 V s 取 a= 重力加速度 m/上海 g=X 轿厢侧边力 N 对重侧边力 N 钢丝绳重边力 N 钢丝绳轻边力 N 电梯属于起重机电设备，同时又是轨道运行器，具有超载、超速运行的可能，2篇规定了超载试验时载重量为 125额定载重量 ； 第 规定了限速器允许运行速度不小 115%额定速度。在以下的强 度计算中以此为依据 。 除此以外，一般的机械强度计算取安全系数 文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 另外，当机械零部受力时，由于结构的不均匀、力的不稳定及受力点的偏差，结构内部会产生剪力、弯矩、甚至扭矩等一系列的复合内应力来平衡外力，计算必须考虑这些复合应力。本电梯的受力构件所用的材料不低于 有较大的强度屈服极限。按照莫氏强度理论和现代张力场梁理论及有限元强度理论计算可以得到轻便合理的结构和充分发挥材料的综合强度。除 般计算零部件的强度计算按 第四强度理论计算综合强度，其理论公式为： = S/ = 0。 2/ d 1 式中 : 强度储备系数 取 =合理 d 当量应力 2 + + 2 式中： 剪应力 =Q A 正应力 =M W n 扭应力 n =Mn W 中： Q 剪切力 N， M 弯矩 N m， 扭矩 N m 要技术参数 轿厢自重 60+258（轿底梁） =1218门重 38(包括门、门机 ) 附加重 1括平层、极限、操纵箱、挂线架等 ) 轿厢重量 G= 1218+138+31=1387定载重量 Q=1000引机 永磁同步无齿轮型 提升高度 以井道总高度 80m（ 22层 22站）为参照依据 钢 丝绳重量 148 5=25750) 随行电缆 重 量 121=1041 补偿链重量 75=187引轮直径 400底轮直径 400引比 i=2:1 平衡系数 k=文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 对重重量 +387+45 1000=1837动机功率 P=动机转速 n=95r/定运行速度 V 1m/s=60m/梯运行机械效率 =动机功率计算 根据电梯与自动扶梯介绍的计算公式，电机静功率： Q V k/6120 1000 60 120 中 : 曳引机效率 蜗轮蜗杆传动 齿轮传动 梯为 2:1无齿轮传动 ,取 引能力验算 曳引条件的验算按 三个要求： 1. 当载有 125额定载荷的轿厢平层时不打 滑； 急制进动时的减速度 不应超过缓冲器作用时的减速度值； 厢不能上行 (即对重滞留时钢丝绳应打滑 )，槽口参数见 图 2 厢平层时钢丝绳不打滑的计算 载荷为 Q =Q 1250 图 2引 槽型 钢丝绳在曳引轮槽中不打滑条件按 即轿厢载有 125 额定载荷位于最低层站及轿厢空载 位于最高层站两种不利情况来计算。其计算公式为： 1S 1 / S 2 ）（ 式中： 重边力 , 轻边力 轿厢的起、制动加减速度系数 ag 与绳轮槽摩擦系数 切口槽 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 e 自然对数的底数 f 钢丝绳在绳槽中的当量摩擦系数 s 2 ) s -14f 钢丝绳在铸铁绳轮中的摩擦系数 曳引轮槽切口角度 180 见图 2 s in)s 8 -(10 1) 当载有 125额定载荷的轿厢位于最高层站平层时，重边力 轿厢侧，轻边力 )=(G Q /2=(1387 1250 38+187) =14038N(合力 ) ) ( /2=(1837+257) 10271N(合力 ) 2) 当空载轿厢位于最低层站平层时，重边力 轻边力 ) ( /2 (1837+38+187) 10114N ) (G /2 (1218+257) 7235N 3) 曳引系数计算 : 曳引轮包角 180 4) 曳引能力的计算 : 当载有 125额定载荷的轿厢位于最高最层站时 ()/ ) )2 (14038/10271) 当空载轿厢在最低层站时 () / ) )2 (10114/7235) 论：重力比值小于曳引系数 即（ 2） 能满足钢丝绳在曳引轮槽中不打滑条件 ,符合 的要求，保证电梯正常运行。 厢滞留工况钢丝绳打滑的验算 按 2 提供的公式 :（ 2） 对重压在缓冲器上 ,而曳引买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 轮还在转动。 此时重边力 （ G+Q + g/2=（ 1387+1250 257） =14195N 轻边力 ( g/2=（ 0+38+187） =1014N （ 1） 14195/1014) 结论：重力比值小于曳引系数 即（ 2） 能满足钢丝绳在曳引轮槽中打滑条件 ,符合 要求，保证轿厢蹲底时电梯不能运行。 梯导向轮与钢丝绳直径比校核 要求 D/d 40 D/d=400/10=40 式中： D 导向轮直径 400mm 钢丝绳直径 10 结论：符合 条的要求 梯曳引力矩的计算： 8 3 71 3 8 71 0 0 0(D 曳引轮直径（ m） 曳引比 曳引机额定力矩： D 式中： 无齿轮为 1 2:1无齿曳引 =1 曳引力矩储备系数 =论：电梯曳引能力足够 梯运行速度验算 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 结论：通过调频电梯运行速度在 s,完全与额定运行速度一致。 引钢丝绳强度计算 本电梯选用钢丝绳 5 根， 算钢丝绳强度按 求的安全公式： 1 K 式中： 钢丝绳的最小破断载荷 4.0 1 天然纤维芯 单根钢丝绳所受的最大拉力 2 5 0 5 N= 2/50 . 6 8 49 . 8 11 0 0 01 3 8 7=/)1)( 21 )( x 强度储备系数 =44000/2505 论：符合 条的要求，钢丝绳强度足够。 头装置锥套强度计算 受力分析：当 钢丝绳 以拉力的型式将 套的螺纹段以拉应力 = 锥套的锥端部分则以张力 Z= 图 2( 10锥套杆 15 q=P/q ， Z q 式中： q 张力 锥端 部分截面积 中： = = 螺纹为 径 ) 螺纹段的拉应力为： 2505/ 中锥套螺杆采用 D，并经锻打，抗拉 强度可达 b=460此只用屈服极限 ( 80 量。 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 强度储备系数 =280/论：钢丝绳锥套螺纹段强度足够 2) 锥套锥端部分的张力为： Z S1 2505 450 中 : 锥端斜角 2 锥端的两个面 锥端有效厚度 =4 锥端部分有效高度 L=50料为 00 图 2套端部力平衡图 强度储备系数 =200/论：钢丝绳锥套锥端部分强度足够 3) 螺纹段焊接部位的剪应力为： L 2050/钢材料 = =280=238中： = = 螺纹为 径 度储备系数 =200/论：钢丝绳锥套螺纹段焊接部位部分强度足够 ,符合 条不小于锥套杆部 80强度的要求 ,所选用的钢丝绳锥套符合要求。 丝绳在绳槽中的比压计算 设定本曳引轮配备的 是 50带切口的半圆槽，其计算公式： s (81 式中： 25%额定负载停靠在最高层站平层时钢 绳中的静拉力为： 已知： 14038N n 钢丝绳根数 n=5 d 钢绳直径 d=10 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 D 曳引轮直径 D 400 绳槽切口角 则 M p i o 0 5 7 容许比压： M 与轿厢速度相对应的曳引钢绳速度 P P 结论：负载比压是容许比压 ，符合 9章“注2.”的要求 厢架的强度计算 轿厢 架的受力分析 : 轿厢架结构见图 2示。 轿厢架是轿厢的主要受力部件，它与轿底、轿壁、轿顶和轿厢连接件自轿厢内的载荷及自身重量造成的力，其中轿底承受来自轿厢内的可变载荷，轿顶承受安装维修时的活动载荷，轿壁维持外形和承受轿顶、门机等固定设备的重量和传递来自轿顶的载荷。 来自轿厢的力（ G+Q）由轿底传给下梁，其中一部分偏置载荷通过斜拉杆的拉力直接传给立柱，再由斜拉杆传给下梁。 下梁用剪力、弯矩的型式将力传给下托梁。 再由下托梁用剪力、弯矩的型式传给钢丝绳，以束力 G+Q）。 因此，轿厢架的强 度计算可把它看作由杆件组成的静定框架结构。将来自钢丝绳的拉力 梁用剪力、弯矩的形式来承受，立柱上 梁不参加受力。 托梁的强度、刚度计算 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 下 托 梁由两根 180 75 20 5的冷弯槽钢组成 (剖面见图 2力弯矩图 见图 2 图 2面图 图 2力弯矩图 下托梁的外力： g)P ( （ 1387+1000）（ = 25049N 给每根下托梁的力： 1+5049 860/860+719=13642N 1+5049 719/860+719=11407N 下托梁的截面积： A= 2 (180 75655)=3500托梁的 dA A=H/2=90托梁的惯性矩： dA 2 (75 180317031403)/12=17389167 托梁的抗弯模数 :JX/ 17389167/90=193213托梁的剪力： 1=13462N 下托梁的弯矩： M=3462 860=11577320N 应力 : M p a x 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 最大正应力 : M p x 9 2 3 2 1 31 1 5 7 7 3 2 0m a xm a x 当量应力 : 6 0 . 1 6 6 M P a 5 9 . 9 2 0 2+3 . 8 4 6 22= + 2 = 22d 强度储备系数 =235/论 : 下托梁强度足够 下托梁挠度的计算： 02063 860134623F 3 33m a x 机械工程手册第 12卷第 8章 ：下托梁刚度足够 梁的强度、刚度计算 轿厢的自重和额定载荷呈均布载荷 (q)作用于下梁上 ,其值为 1550/)g)( =（ 1387+1000）（ (340) 160 80 30 6的冷弯型钢加加强板组成 (剖面见 图 2力弯矩 图见图 2图 2梁剖面图 图 2梁内外力图 下梁的截面积： A= 92 6+2 (148 6+8 6+24 6)=4176文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 下梁的 dA A =192 6 3+2 6（ 148 80+80 157+24 142） =梁的惯性矩： dA 192 6 6 (04 =17134985梁的抗弯模数 :JX/17134985/12232梁的剪力： =1550/2=12524N 下梁的弯矩： =15502/8=4853350N 应力 : M p a x 最大正应力 : M p x 8 6 2 2 3 24 8 5 3 3 5 0m a xm a x 当量应力 : 2 3 . 2 5 8 M P a 9 9 92= + 2 = 2222d 强度储备系数 =235/论 : 下梁强度足够 下梁挠度的计算： 33m a x 机械工程手册第 12卷第 8章 ：下梁刚度足够 拉杆的强度计算 当轿厢在装载乘员时，由于人员的流动，造成电梯的偏载 , 偏载时 斜拉杆以受拉的形式平衡偏载力矩 F= (G/2+Q)(g+a)L/8 偏载力 0 4 9 4)6 8 0 0 0)( 偏载力矩 0494 862685N m 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 轿厢架斜拉杆及其 外力见图 2 每侧杆力为： 2=( =（ 609+1000）（ 06 =4245N 假设轿底重量和额定载重的 1/4由四根斜拉杆承受，则每侧杆力： 24/) 2 g)( =(1218+1000) （ ，又以每根斜拉杆能承受其中 3/4的力为设计原则（受力不平衡），则一根斜拉杆 承担的力为： F=4252 3/4=3189N 图 2厢架斜拉杆 斜拉杆直径 12端螺纹小径 d= 截面积： A= = =拉杆螺纹部分拉伸应力为： M p 8 9 强度储备系数 =235 论：拉杆的螺纹部分强度足够 杆座的强度计算 拉杆座 螺纹小径 d= 截面积： A= =压应力 : M p 1 89 强度储备系数 =235 论：拉杆座螺栓强度足够 厢面积校核 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 根据 电梯 (非住宅楼电梯 )的参数、尺寸 ,10003人，电梯轿厢尺寸为 :1600 1400，面积 说明：本次设计的 标准无机房 10001550 1420， 符合 )，符合 b)之最小有效面积不小于 结论：轿厢面积符合 条的要求 梯导轨的计算 电梯在运行时，由于悬挂点及载荷偏离轿厢形心形成偏载力矩，因此造成侧向力作用于导轨上；另，当电梯失控限速器动作拉动安全钳夹紧导轨使电梯停止运行，因此造成压力作用于导轨上。使导轨受剪、 受压及受弯而变形。 设悬挂点在 C，轿厢重心在 G，载重重心在 Q。 本电梯使用 导轨 主要技术参数有 : 截面积 A 性矩 y 弯模量 y 性半径 厢偏载时导轨的计算 电梯轿厢使用极限状况如图 2厢内净尺寸为 B H=1550 1420，轿厢重心线（导轨轴线） 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 在深度方向处于 600处 (与轿厢形心轴线重合 )为 X 宽度方向处于轿厢的对称轴线处 (与轿厢形心轴线重合 )为 Y 导靴受力点距离 H=3270导轨长度 L=5000，导轨 支架间距 L 2400 偏载按 载距等于轿厢尺寸的 1/8，得 X Y (图 10中 C 轿厢形心， G 轿厢重心 ,Q 载荷重心 )。 1) 导轨正面偏载力矩 gb)() g b( =1218 ( 0+1000 ( 033213轨正面压力 1432702033213P z 2) 导轨侧面偏载力矩 () g c( =1218 ( 0+1000 ( 191042轨侧面压力 643 27 01 19 1 04 2P z 式中： 偏离轿厢 b=偏离轿厢 c=H 3270假设导轨中间受力，且按静定梁模式计算，即 L=2400，此时，导轨的剖面见图 2力弯矩 图见图 2 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 图 2轨剖面图 图 2轨剪力弯矩 图 导轨支撑条件假定为简支梁，当外力作用于两个导轨支架中间时， 导轨的支反力： z/2=614/2=307N c/2=364/2=182N 导轨的剪力： 07N 82N 导轨的弯矩： z L/2=614 1200=736800N c=L/2=364 1200=436800N 应力 : M p M p 合力 : M p 1 1 6+0 . 1 9 6 += 222最大正应力 : M p 5 0 07 36 8 0 0 M p 0 9 0 04 3 6 8 0 0 合力 : M p . 7 0 6+5 0 . 8 1 4 += 222当量应力 : M p . 6 8 5+0 . 2 2 82 +2= 222b=370 520,按 ：截面尺寸小于 100 ,b=400 520, 30 强度储备系数 =230/论：导轨强度符合要求 导轨挠度的计算： 240061448F 3 33m a x z 240036448F 3 33m a x c 复合变形 : 17 0+1. 48 3 += 222要求安全钳不动作时导轨挠度不超 10文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 结论：导轨刚度符合要求 全钳动作时导轨的计算 当轿厢载有额定载荷以 115 额定速度向下运动时，限速器动作，钢丝绳提起安全钳拉杆，安全钳楔块夹住导轨，此力压到导轨上，其压力为： 1 7 5 92/1()1 0 0 01 2 1 8() )( 式中：n 导轨根数 本梯 n=2 a Z 安全钳制停减速度，按 g，即限速器动作时平均减速度 m/ 1) 按 提供的方法计算弯曲应力 a. 导轨的正面压力为： Q 8 13 2 7 02 ) 31 0 0 0(P 1z 式中： 安全钳动作时的冲击系数，查 2 载荷偏离轿厢 b= 轿厢重心偏离轿厢 0 导轨的正面压力引起内外力为： z 2 6 1 56 316 24005813163M zM p 3 5 0 02 6 1 5 6 3z 式中： L 导轨支架距 L=2400mm b. 导轨的侧面压力为： Q 1 0 6 52/3 2 7 02 ) 71 0 0 0()(1C 式中： 载荷偏离轿厢 c= 轿厢重心轿厢 0 c. 导轨的侧面压力引起内外力为： 479 25 016 240010653163M C M p 7 9 0 04 7 9 2 5 0z 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 2) 按 提供的方法计算压弯应力 17592 )10001218(1k M p kP 7 7 0 02 1 7 5 9()( 3k 式中： 附加装置在安全钳动作时冲击系数，导轨上无附加装置 安全钳动作时的导轨柔度系数，按 ,查表 ) 按 提供的方法计算翼缘弯曲应力： M p C 0 2F 式中： c 导轨凸缘脚厚 c=10 4) 当量应力 : 22+= M p . 2 7 3+1 8 . 0 3 9 2222 强度储备系数 =230/论：导轨强度足够 5) 按 提供的方法计算导轨的 挠度 24005810. 33m a x z 001020648 240010650. 33m a x c 全钳动作时导轨的最大计算允许变形 5梯每根导轨长 5m,支架距 三支点一度超静定梁，计算中按双支点静定梁模式，变形不超过国标规定。 结论：导轨刚度足够 附注：对重导轨用的是 重装置为全对称结构，平衡链悬挂点在重心处，且无安全钳，因此不作计算。 轨支架强度、刚度的计算 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 厢导轨支架的强度、刚度计算 支架由三根 50 5的角钢焊接而成，计算时将焊接刚架拆为一组独立 的梁。同时，支架立柱视为两根平均受力的独立固支梁。 50 5的角钢的主要技术参数有： 截面积 A 性矩 弯模量 性半径 ) 轿厢导轨 支架横梁的强度和刚度计算 根据 导轨受力计算可知， 轿厢偏载时 支架横梁受力为大， 导轨支架在轿厢偏载时的 剪力弯矩 见图 2 支架横梁的最大外力为偏载时的 14N，支反力 b=307N 图2轨支架剪力弯矩图 因此，支架横梁的最大内力为： Q=b=307N L/2=307 125=38375N a. 横梁的强度计算 : 最大剪应力 : M p a x 最大正应力 : M p x 8 03 8 3 7 5m a xm a x 当量应力 : 1 2 . 1 0 1 M P a 6 3 92= + 2 = 2222d 买文档就 送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 强度储备系数 =235/结论：横梁的强度足够 b. 横梁挠度的计算 : 2 10 01020648 25061448F 3 33m a x 结论：横梁挠度小于导靴与导轨间隙 1合电梯技术要求 2) 轿厢导轨支架立柱的强度计算： 支架立柱的最大外力为安全钳动作时的 065N；安全钳动作 时导轨支架的内外力见图 13所示。 支反力按刚度分配法由两根立柱分担： C/2=1065/2=803N 支架立柱的最大内力： Q=03N 03 242=194326N mm a. 立柱的强度计算： 最大剪应力 : M 08 03m a x 最大正应 力 : M p x 8 03 8 3 7 5m a xm a x 当量应力 : 6 1 . 1 5 5 M P a 6 7 22