电梯机械部分相关系统的原理及结构设计

北京航空航天大学学生设计用纸 第 1 页机械设计课程设计计算说明书设计题目：电梯机械部分相关系统的原理及结构设计2011 年 6 月 6 日北京航空航天大学学生设计用纸 第 2 页前 言一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。 服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于 15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。曳引绳两端分别连着轿厢和对重，缠绕在曳引轮和导向轮上，曳引电动机通过减速器变速后带动曳引轮转动，靠曳引绳与曳引轮摩擦产生的牵引力，实现轿厢和对重的升降运动，达到运输目的。固定在轿厢上的导靴可以沿着安装在建筑物井道墙体上的固定导轨往复升降运动，防止轿厢在运行中偏斜或摆动。常闭块式制动器在电动机工作时松闸，使电梯运转，在失电情况下制动，使轿厢停止升降，并在指定层站上维持其静止状态，供人员和货物出入。轿厢是运载乘客或其他载荷的箱体部件，对重用来平衡轿厢载荷、减少电动机功率。补偿装置用来补偿曳引绳运动中的张力和重量变化，使曳引电动机负载稳定，轿厢得以准确停靠。电气系统实现对电梯运动的控制，同时完成选层、平层、测速、照明工作。指示呼叫系统随时显示轿厢的运动方向和所在楼层位置。安全装置保证电梯运行安全。按速度可分低速电梯（1 米/秒以下） 、快速电梯(12 米/秒)和高速电梯(2米/秒以上) 。19 世纪中期开始采用液压电梯，至今仍在低层建筑物上应用。1852 年，美国的伊莱莎.格雷夫斯.奥的斯研制出带有安全制动装置的升降机。80 年代，驱动装置有进一步改进，如电动机通过蜗杆传动带动缠绕卷筒、采用平衡重等。19 世纪末，采用了摩擦轮传动，大大增加电梯的提升高度。本次设计的电梯主要是为家庭使用的货梯，具有载重量大，速度慢的特点。北京航空航天大学学生设计用纸 第 3 页目录一、总体设计方案41、工作原理42、原始技术数据43、执行机构设计44、减速器简图5二、电机的选取61、选择电动机类型62、选择电动机容量63、确定电动机转速6三、传动比分配7四、运动和动力参数计算7五、减速器详细设计91、带传动装置的设计计算 92、高速级齿轮传动设计 113、低速级齿轮传动设计 164、高速轴设计计算 225、中间轴设计计算 246、低速轴设计计算 267、高速轴轴承寿命校核 288、中间轴轴承寿命校核 299、低速轴轴承寿命校核 3010、高速轴上键的选用和校核 3111、中间轴上键的选用和校核(1) 3112、中间轴上键的选用和校核(2) 3213、低速轴上齿轮键的选用和校核 3214、低速轴上联轴器键的选用和校核 3215、箱体及附件、润滑及密封 33六、润滑和密封形式的选择，润滑油或润滑脂的牌号的选择 35七、其他技术说明36八、参考资料38北京航空航天大学学生设计用纸 第 4 页项目-内容 设计计算依据和过程 计算结果一、总体方案设计1、工作原理电梯的组成如下图：上图是电梯的原理图，其中原动机通电之后带动传动装置转动，传动装置再带动曳引卷筒转动，从而通过绕在曳引卷筒上的钢丝绳使电梯实现上下运动。而传动装置是一个减速装置，也是原理上最重要的部分。本次设计主要设计都集中在传动装置的设计。设计图如下：2、原始数据此种电梯的原始数据是额定载质量M=1600kg，v=0.4m/s。3、传动装置设计方案一：北京航空航天大学学生设计用纸 第 5 页方案二： 方案一和方案二的区别就是有没有带传动。第二个方案的优点就是少了一级带传动，有利于提高效率，减少能量的耗散而且传动零件少，可以减少成本。而方案一的优点是能实现很大的减速比。通过计算，由于我的初始条件的限制，根据工程需要，我只能选择第一种方案。4、减速器简图 北京航空航天大学学生设计用纸 第 6 页项目 -内容 设计计算依据和过程 计算结果二、原动机的选择1、选择电动机类型2、选择电动机容量3.确定电动机转速按工作要求，选用 Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电机，电压 380V。电机所需工作功率 wdP825.096. 9.07.9.06. 24431 a有效拉力 F=4kN带速 v=0.63m/skWvFPw52.10所以Pd=3.0552kW可选择额定功率为 4kW。取 D=200mm。则滚筒轴工作转速： min/107.460rDvnwV 带传动比 =24i二级圆柱齿轮减速器传动比 =840,则：2i160i故电动机转速的可选范围为: r/min3.6417107.4)( wdni符合这一范围的同步转速有 1500 和3000r/min，但因为 3000r/min 的电机传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑，故不可取，所以采用 1500r/min。查P209.表 6-163，综合考虑传动装置的结构尺寸、电机重量、价格等因素，初选择原动机型号 Y112M-4。P=4kW原动机选取 Y112M-4北京航空航天大学学生设计用纸 第 7 页三、分配传动比（1）总传动比（2）分配传动装置各级传动比四、运动和动力参数计算采用最大行程的功率进行计算0 轴（电动机轴）1 轴（高速轴）90.3517.4wmani由设计可知，整个装置的传动比为 35.90首先取 V 带传动的传动比为 397.1.i取两级圆柱齿轮减速器的传动比 03.412ii则低速级的传动比 92.567123imNnPTrkWwd 26.0145.3905mi/2.00nTrk35.8950i/49.2.1119.35aii12=4.093i23=2.92北京航空航天大学学生设计用纸 第 8 页2 轴（中间轴）3 轴（低速轴）4 轴（滚筒轴）mNnPTri kW32.9950in/7.14.8816.0.22132mNnPTri kW9.642950i/1. 704.833233mNTrinkWkW17.630in/6.4650.29.04234北京航空航天大学学生设计用纸 第 9 页项目 -内容 设计计算依据和过程 计算结果五、减速器详细设计1、带传动装置的设计计算1） 确定计算功率 Pc2） 选择带型3） 确定带轮直径和带速4） 计算中心距和带基准长度由表 31-7，得 ， 4.1AKkWPAc6.3由图 31-15，选 A 型带由表 31-3 选取小带轮直径 mdd 3.267)1(32in/401rn小带轮带速 sdv/786.061满足 mvsi/25/5由式 31-24，得 )(2)(5.021021 dda得 m798取 a60由式 31-25kWPc6.3md901由表 31-6 取标准值 md270选取北京航空航天大学学生设计用纸 第 10 页0212104)()(2 addaLd m79由式 31-26，得 mLd5.60 mLd180取实际中心距a6105） 计算小带轮包角 6） 确定带根数7） 确定初拉力8） 计算压轴力由式 31-27 120.63.5718012ad由表 31-3、31-4 得每根带的