TKJ1000-1.6JXP(VVVF)交流调压、调频、调速乘客设计计算书

本科毕业设计（论文）通过答辩TKJ1000/1.6-JXP(VVVF)交流调压、调频、调速乘客电梯设 计 计 算 书（JS）台 山 电 梯 有 限 公 司二 零 零 三 年 十月设计： 审核： 批准： 1目 录1、 计算说明2、 主要技术性能参数3、 传动系统计算3.1 参数3.2 电动机功率计算及选用曳引机3.3 验算电梯额定运行速度3.4 曳引条件计算3.5 钢丝绳安全系数验算4、 结构计算4.1 轿厢架计算4.1.1 参数及材料几何特性4.1.2 轿厢架上梁计算4.1.3 下梁计算4.1.4 立梁计算4.1.5 轿厢架联接螺栓强度校核4.2 承重梁计算4.2.1 承重梁支反力计算4.2.2 承重梁弯曲应力计算4.3 导轨弯曲应力计算5、 安全部件验算5.1 限速器验算5.1.1 动作速度校核5.1.2 限速器绳的张紧力验算5.2 安全钳验算5.3 缓冲器验算5.4 层门锁6、 电气计算说明6.1 控制系统计算7、 参考资料21、计算说明TKJ1000/1.6-JXP(VVVF)型交流调压调频调速乘客电梯设计依据为 GB7588-2003电梯制造与安装安全规范和 GB/T10058-1997电梯技术条件 ，GB3811起重机设计规范 。电梯主参数及轿厢、井道、机房的形式与尺寸是根据 GB/T7025.1-1997，GB/T7025.2-1997 进行规范设计。2、技术性能参数额定载重量：Q=1000kg额定速度：V=1.6m/s平衡系数：取 0.45提升高度：H=70m(20 层)轿厢重量:P=1200kg电缆重量:W 1=120kg钢丝绳规格:GB8903-88 819S+NF 136(根)轿厢通风面积:0.031m 2与轿厢面积之比为(0.031/2.4)1.3%曳引轮与钢丝绳直径之比为 560/13=43.13、传动系统计算3.1 参数平衡重量:W 2=1650kg电梯起动加速度和制动减速度:a0.8 m/s2曳引传动总效率:=0.68钢丝绳总重量: W 3=210kg平衡链重量：W 4=241kg（3.3kg/m73m，节距：26，破断载荷：78KN）3.2 电动机工率计算及选用曳引机N= (1-)Q.V=(1-0.45)10001.6 =12.7kW 102. 1020.68选用佛山南洋电梯机械厂生产的 YJVF180 型曳引机,参数如下:a.电动机功率:N=18.5kWb.电动机转速:n=1440r/minc.曳引机传动比:i=53/2d.曳引轮节圆直径:D=560mme.导向轮直径:D R=520mmf.曳引包角:a=160(按机房实际计算)g.曳引轮槽型为切口槽:角度 =100、=45（南洋电梯机械厂提供）3.3 验算电梯额定运行速度 V.V=n D =1440 0.562 =1.59m/s60i 60531.6 - 1.59 100%=0.6%1.6(参考 GB10058-1997 电梯技术条件)结论:符合33.4 曳引条件计算曳引系统简图如(图 1),根据 GB7588-2003 附录 M,曳引力在下列情况任何时候都得到保证:a) 正常运行;b) 在底层装载;c) 紧急制停的减速度;a、载有 125%额定载荷的轿厢位于最低站时:T1 e fa T2T1 轿厢则钢丝绳拉力.(N)T2 对重则钢丝绳拉力.(N)f 当量摩擦系数a 钢丝绳在曳引轮上的包角e 自然对数的底对半圆槽或带切口的半圆槽应采用下面公式：f= 4(cos r/2-sin /2)-sin+sin式中: =100、=45=0.1 装载工况(GB7588-2003 附录 M)f= 4(cos22.5-sin50) -(100/180)-(45/180)-sin100+sin45f=0.1895a 钢丝绳在曳引轮上的包角， 160=2.791 180e fa=e0.18952.791=1.697 T1=P+1.25Q+W3=12000+12500+2100=26600(N) T2=W2+ W4=16500+2410 =18910(N)T1 = 26600 =1.41 efa =1.697 结论:满足要求T2 18910b、空载轿厢位于最高层T2=W2+W3=16500+2100=18600(N) 4T1=p+W1+ W4=12000+1200+2410=15610(N)T1 = 18600 =1.2efa = 1.697 结论:满足要求T2 15610c、紧急制动工况 = 0.1 1+V/10式中：V轿厢额定速度下对应的绳速 m/s.V=1.6m/s.= 0.1 = 0.0862 1+0.16 f= 4 （cos22.5-sin50） -(100/180)-(45/180)-sin100+ sin45f= 4 0.0862（0.9239-0.766） =0.1633.14-1.744-0.785-0.9848+0.7071a= 160=2.791 180ef =e0.163a =1.58根据 GB7588-2003 附录 MM2.1.2 紧急制动工况: 任何情况下,减速度不应小于下面数值:a) 对于正常情况为 0.5m/s2b) 对于使用了减行程缓冲器的情况为 0.8m/s2根据 GB7588-2003 附录 D 中,D2、h)曳引检查1) 行程上部范围，上行,轿厢空载;当 a=0.8m/S2时5T2=（W 2+W3）（gn-a）=(1650+210) (9.8-0.8)=16740(N)T1=（P+W 1+W4）（gn+a）=(1200+120+241) (9.8+0.8)=16546.6(N)T2 = 16740 =1.01e f =1.58 结论:满足要求T1 16546.6当 a=3.0m/S2时T1=（P+W 1+W4）（gn+a）=19980.8(N)T2=（W 2+W3）（gn-a）=12648(N)T1 =1.57e f =1.58 结论:满足要求T22)行程下部范围,下行,轿厢载有 125%额定载荷;当 a=0.8m/S2时T1=（P+1.25Q+W 3）(gn-a) =22140(N)T2= (W2+W4)(gn+a) =20044.6(N)T1 =1.1e f =1.58 结论:满足要求T2当 a=3.0m/S2时T2= (W2+W4)(gn+a) = 24204.8(N)T1= (P+1.25Q+W3)(gn-a) =16728(N)T2 =1.45e f =1.58 结论:满足要求T1以上两种情况都满足要求,所以只要曳引机的制动减速度在0.8m/S2a3.0m/S 2范围内即可满足曳引条件.d、 对重压在缓冲器上,曳引机向上方旋转(滞留工况)T1 e fT2根据 GB 7588-2003 附录 M 轿厢滞留工况 =0.2 f= 4 （cos22.5-sin50） 6-(100/180)-(45/180)-sin100+ sin45f= 4 0.2（0.9239-0.766） =0.3793.14-1.744-0.785-0.9848+0.7071ef =e0.379 =2.88满载: T 1=P+Q+W1+W4 =25610(N)T2=W3=2100(N) T1 = 25610 = 12.2 ef =2.88 结论:满足要求.T2 2100空载: T 1=P+W1+W4 =15610(N)T2=W3=2100(N) T1 = 15610 =7.4 ef =2.88 结论:满足要求.T2 21003.5 钢丝绳安全系数验算根据 GB7588-2003 附录 N滑轮的等效数量：NequivNequiv=Nequiv(t)+Nequiv(p)式中：Nequiv(t)曳引轮的等效数量Nequiv(p)导向轮的等效数量从表 N1 中查得 当 =100时Nequiv(t)=10Nequiv(p)=Kp(Nps+4Npr)式中：Nps引起简单弯折的滑轮数从图二得知 Nps=17Npr引起反向弯折的滑轮数从图二得知 Npr=0Kp跟曳引轮和滑轮直径有关的系数Kp=(Dt/Dp)4其中：Dt曳引轮的直径；Dt=560Dp除曳引轮外的所有的滑轮的平均直径.Dp=520Kp=(560/520) 4=1.345Nequiv(p)=11.345=1.345 Nequiv=10+1.345=11.345又Dt/dt=560/13=43.1由以上计算所得,根据 GB7588-2003 附录 N. 图 N1 中查得,安全系数:Sf=17根据 GB 7588-2003.9.2.2 条的要求S=nSK/TS f式中：T钢丝绳最大静拉力. T=P+Q=22(KN)n钢丝绳根数. n=6SK钢丝绳最小破断拉力.查 GB 8903-88 中 819S+NF 直径 13 的钢丝绳最小破断拉力 SK=74.3KN. S=(674.3)22=20.317 结论:安全按 GB 7588-2003 规定，钢丝绳其端接装置的结合处至少应能承受钢丝绳最小破断负荷的 80%（即 59.4KN） ，查型式试验报告，该绳头组合承受的拉力为 75.00KN.符合要求.(见型式试验报告:WT2003-697)4、结构计算4.1 轿厢架计算84.1.1 参数及材料几何特性额定载重量：Q=1000kg轿厢重量： P=1200kg随行电缆： W 1=120kg W4=241kgT1=Q+P+W1+W4=25610(N)轿厢宽度： A=1.6m上下梁跨度：L O=1.79m立柱自由弯曲长度：L=3.05m上下导靴之间距离：H=3.7m材料弹性模量：E=2.110 5Mpa许用应力=100Mpa许用挠度Y=1790/960=1.86(mm)各梁几何特性如下(单根梁)图三为各梁截面图.对于 X 轴抗弯模量:WX1=193cm3（上梁）WX2=81cm3（下梁）WY3=9.81cm3对于 X 轴惯性矩:IX1=1600cm4(上梁)IX2=575cm4(下梁)IY=46cm4(立柱)立柱截面面积：AO=15.5cm 2轿厢架结构简图(图四)94.1.2 轿厢架上梁计算(见图四)按简支梁计算:最大弯矩:Mmax=T1L=256101790=11460475(Nmm)104 4最大正应力: max=Mmax= 1460475 =29.7(Mpa)100Mpa W 1930002 (结论：安全)最大挠度:ymax= T1L3 48EIX= 2561017903 482.11051600104= 0.91(mm) Y=1.86(mm) （结论：安全）4.1.3 下梁计算(图五)a)按简支梁计算q = Q+P = 10000+12000 = 12.29(N/mm)L 1790b)均布作用下梁最大弯矩：Mmax= qL2 8 c)均布载荷如图五（a） 。11d)力矩图见图五（b） 。e)最大应力： max= Mmax = qL2 WX 82WX2 = 12.2917902 881000 =60.77(MPa) =100(MPa)f)最大挠度：ymax= 5qL4 = 512.2917904 384EIX 3842.11055750000=1.36(mm)y=1.86(mm) (结论:安全)4.1.4 立柱计算立柱受拉伸与弯曲组合应力,应进行下列校核。Wy3=9.81cm3=9810mm3= QLA + 2T1 32HWY3 2A0= 1000030501600 + 225610 32370098102 15502= 37.5(MPa) =100(MPa) (结论：安全)4.1.5 轿厢架联接螺栓强度校核螺栓规格 M1660 GB5783-86，查手册 M16 的公称应力面积 F=157mm2，性能等级为 8.8 级。材料: s=640MPa。= s n = 1.5n= 640 =426.7(MPa)1.5按安全钳制停和轿厢急停工况校核上梁与立梁、下梁与立梁联接螺栓，制动力 F 制取 2T1。 KF制 2KT1QP= = m m式中:Qp 螺栓预紧力12K 动载系数，K=1.2m 螺栓个数，m=16 摩擦系数，=0.3Q= 2KT1 = 21.225610 = 12805(N)m 160.3螺栓最大应力计算：max = 1.3 Q = 1.3 12805 F 157=106(MPa)=426.7(MPa) (结论：安全)4.2 承重梁计算 承重梁结构简图见下图，曳引机承重梁共用二根，按简支梁计算。4.2.1 承重梁支反力计算受力图见图六。13RA = 5286012882500= 27233(N)RB = 52860-27233=25627(N)图中：T2 =对重拉力=W 2+ W3 + W4 =18755(N)2 2G1=W5+W6+T1+T2=52860(N) 其中: 曳引机重量 W5=700kgT1 =P+Q+W1+ W3/2 +W4/2 =25455(N) 承重梁重量 W6=165kg4.2.2 承重梁弯曲应力计算MG1= G1ab = 5286012881212 = 33006968(N) 其中 a=1288L 2500 b=1212从图中得出最大弯矩在 MG1处，承重梁现选用 2 条 22a 工字钢，查手册22a 工字钢的截面抗弯模量 WX=309cm3(IX=3400 cm4)即承重梁最大应力为：= 33006958 = 53.4(MPa) =100(MPa)2309103 (结论：安全)挠度:Y G1= G1b （a 2+2ab） 3 1/2 9EIXL 3 = 528601212 （1288 2+212881212） 3 1/2 92.1105341062500 3 =2.4(mm)2.6(mm) (结论：安全)4.3 导轨弯曲应力计算(本轿厢为中心导向和悬挂的轿厢)许用应力: PERM根据 GB 7588-2003 10.1.2.1 规定,符合 JG/T5072.1 要求的导轨,许用应力值 PERM(MPa)可使用表 5 的规定值.根据检验报告 WT2003-524 T89/B 导轨 Rm(抗拉强度)=370Mpa14查表 5 得: PERM=165MPa正常使用 PERM=205MPa安全钳动作查 JG/T5072.1-1996 表 2 得: T89/B 导轨Wxx=14.5cm3Wyy=11.9cm3根据 GB7588-2003 10.1.2.2 规定 X=5mm 对 X 轴许用挠度. y=5mm 对 Y 轴许用挠度.4.3.1 安全钳动作a) 弯曲应力第一种情况由导向力引起的 X 轴上的弯曲应力为：（见图七）其中 S轿厢悬挂点.C轿厢中心.Q=1000kg额定载重量质量的重心.P=1200kg轿厢弯曲质量质量的重心.DX=1400轿厢深度.DY=1600轿厢宽度. n=2导轨数量YQ=0额定载荷 Q 相对导轨直角坐标系的坐标(相对于 X 轴,见图七)Yp=30轿厢重心 P 相对导轨直角坐标系的坐标(相对于 X 轴,见图七)XQ=0额定载荷 Q 相对直角坐标系的坐标(相对于 Y 轴,见图八)XP=61轿厢重心 P 相对直角坐标系的坐标(相对于 Y 轴,见图八)15h=3700上下导靴之间的距离L=2000支架间距k1=2 冲击系数(查表 G2)WY=11.9cm3WX=14.5cm3导轨 T89/B 截面抗弯模量Fy = k1gn(QyQ+Pyp) = 29.8（10000+120030） =191(N)(n/2)h (2/2)3700 Mx = 3FyL = 31912000 =71625(N.mm)16 16 x = Mx = 71625 =4.9(MPa)Wx 14.5103由导向力引起的 Y 轴上的弯曲应力为(见图八)Fx = k1gn(QxQ+Pxp) = 29.8（10000+120061） =194(N)nh 23700 My = 3FXL = 31942000 =72750(N.mm)16 16 y = My = 72750 =6.1(MPa)Wy 11.9103 b) 压弯应力Fk = k1gn(P+Q) = 29.8（1200+1000） =21560(N)n 2 k = (Fk+k3M) A 其中：M=1225N附加装置作用于一根导轨上的力(根据安全钳重量限速器提拉力等设定值)查表 G3得:=1.92A=1570mm2导轨(T89/B)横截面积 k = (Fk+k3M) = (21560+31225)1.92 =31MPaA 1570 16c) 复合应力 m= x+ y=4.9+6.1=11(Mpa) perm=205Mpa= m+ Fk+K3M =11+ 21560+31225 =27(Mpa) perm=205MPa A 1570 c= k+0.9 m=31+0.911=40.9(Mpa) perm=205Mpad) 翼缘弯曲F = 1.85Fx 其中 C=10 (见图 G1) C2 = 1.85194 =3.6Mpa perm=205MPa102e) 挠度 x =0.7 Fx L3 其中 E=2.110 5 Iy=53cm4 48EIy =0.7 19420003 = 0.29(mm) x=5mm 482.110553104 y =0.7 Fy L3 其中 I x=59.7cm4 48EIx =0.7 19120003 = 0.25(mm) y=5mm 482.110559.7104 4.3.2 正常使用运行a) 由导向力引起的 X 轴上的弯曲应力为：Fy = k2gn(QyQ+Pyp) 其中 yQ=0, yP=30,k2=1.2(查表 G2)(n/2)h = 1.29.8120030 =114(N)(2/2)3700 Mx = 3FyL = 31142000 =42750(N mm)16 16 x = Mx = 42750 =2.9(MPa)Wx 14.5103b) 由导向力引起的 y 轴上的弯曲应力为:17Fx = k2gn(QxQ+Pxp) nh = 1.29.8(10000+120061) =116(N)23700 My = 3FxL = 31162000 =43500(N mm)16 16 y = My = 43500 =3.7(MPa)Wy 11.9103c) 复合应力 m= x+ y=2.9+3.7=6.6(Mpa) perm=165Mpa= m+ k3M =6.6+ 31225 =8.9(Mpa) perm=165MPa A 1570 d) 翼缘弯曲 F = 1.85Fx = 1.85116 =2.15(Mpa) perm=165MPaC2 102e) 挠度 x =0.7 Fx L3 48EIy =0.7 11620003 = 0.17(mm) x=5mm 482.110553104 y =0.7 Fy L3 48EIx =0.7 11420003 = 0.15(mm) y=5mm 482.110559.7104 (结论：安全)5.0 安全部件验算5.1 限速器验算本电梯选用宁波欣达电梯配件厂生产的 BP73.3 型限速器,其性能是：a.限速器额定速度：1.6m/sb.限速器动作速度：2.08m/s18c.限速器动作时，限速器绳的涨紧力 2248Nd.限速器绳轮与钢丝绳直径比为:240/8=30.5.1.1 动作速度校核根据 GB7588-2003 第 9.9.1 条要求,限速器的动作发生在速度至少等于额定速度的 115%，但应小于 1.25V+0.25/V(m/s)=2.156(m/s),而现在选用的限速器动作速度为 2.08m/s,因此该型号的限速器符合要求。5.1.2 限速器绳的张紧力验算：实测通过操纵系统使安全钳动作提拉力小于 200N,根据 GB7588-2003 第9.9.4 条要求,限速器的张紧力至少应为安全钳起作用所需力两倍，但不少于300N。所以本限速器最大提拉力为 1124N，大于安全钳起作用所需力两倍以上。因而限速器适用于本梯。（技术参数来源于型式试验报告，编号：WT2002-207）5.2 安全钳验算本梯选用南海永恒电梯配件厂生产的 HT402 型渐进式安全钳,其性能是：(技术参数来源于形式试验报告,编号:2002AF0060)a.额定速度：1.60m/sb.限速器动作速度：2.156m/sc.总允许质量：（P+Q）=2500kg5.2.1 本梯的额定速度是 1.60m/s,根据 GB7588-2003 要求,选用渐进式安全钳是适用的。5.2.2 允许质量校核：本梯轿厢自重 P=1200kg，额定载重量 Q=1000kg，P+Q=2200kg.而安全钳总允许质量 2500kg2200kg，可见此安全钳能满足质量方面的要求。19因而本安全钳适用于本电梯。（技术参数来源于型式试验报告，编号：2002AF0060）5.3 缓冲器验算本电梯选用南海永通力电梯配件厂生产的液压缓冲器,其性能是：A、轿厢缓冲器(JKZ07 型式试验报告编号:WT2002-234)(本轿厢使用 1只此类缓冲器)a.额定速度：1.60m/sb.最大撞击速度：1.84m/sc.最大总质量：2500kgd.最小总质量：780kge.最大允许行程：175mmf.液压缓冲器液体规格：N46B、对重缓冲器(JKZ07 型式试验报告编号:WT2002-234) (本对重使用 1只此类缓冲器)a. 额定速度：1.60m/sb. 最大撞击速度：1.84m/sc. 最大总质量：2500kgd. 最小总质量：780kge. 最大允许行程：175mmf. 液压缓冲器液体规格：N46本电梯额定速度是 1.60m/s，根据以上参数和 GB7588-2003 标准要求，选用液压缓冲器是适用的。5.4 层门锁本电梯选用宁波市北仑区柴桥醒业电梯配件厂生产的 HY-GR 型层门锁,符合20电梯制造与安装安全规范,见型式试验报告:2003-J0146.0 电气计算说明6.1 控制系统计算6.1.1PC 机选型说明:a.选用三菱 FX2N 系统 PC 机。其参数如下：电源电压：100240V10%V AC 50/60HZ电力消耗：70VA（FX 2N-128MR）输入点：DC24V，7mA，光电隔离；点数：184（带扩展）输出继电器：250V AC，2A，点数：184（带扩展）扩展并用时总点数：256 点定时器：0.13276.7 秒,200 点计数器：120 点,计数范围 132767内置存储器容量：8K 步 RAM(内置锂电池后备)指令数:基本逻辑指令 20 条,步进指令 2 条,功能指令 85 条。b.验算：以 20 层站电梯为例,要求输入点数为 84 点,输出点数为 75 点,程序步数为 4K 步以下。结论：该型 PC 机控制 20 层以下电梯是合适的。6.1.2 变频器选型说明:按照严格的选定方法是选择变频器额定电流必须大于电机额定电流的原则,由南洋产 YJVF180 型曳引机知其电动机的额定电流为 33A,故选择安川生产的 VS-676GL5-JJ 型变频器,其最大适用电机功率 22KW,额定输出电流为 48A 的C1MR-G5L4022.即满足要求.216.1.3 接触器计算:a.选用接触器型号为：SC-N2S,其参数为线圈电压：220V 50HZ主触点最大电流：60A额定工作电压：380V，额定绝缘电压：1000V额定功率：20 kW主触点数量：3 对辅助触点数量：2 常开 2 常闭b.验算：线路额定电压 Vex=380VVec Vex公式： Ic= Pe（kW）10 3 1.732.Ve.cos.Ve：电动机额定线电压（V） ；Iec：被选定的接触器额定电流；Pe：被控电动机功率（kW） ；Ic：接触器主触点电流。cos：功率因数：电机效率一般取功率因数 0.8 效率 0.8代入公式：Ic = 15103 =35.65（A）1.733800.80.822Iec=60AIc（结论：可靠）6.1.4 开、关门接触器计算：开关门电机功率 P1=120W，电阻消耗功率 P2=200W开关门电流 Ic= P1+ P2 = 320 3AV 110选用接触器型号：SC-03 型线圈电压：AC220V最大电流：12A最高电压：660V因为使用交流接触器控制直流回路，接触器容量偏大 12A3A结论：可靠。6.1.5 继电接触器计算：a.中间继电器触点的最大负载情况为控制交流器线圈的吸合和断开。接触器 CN-35 的起动功率 Srd=230VA，吸持功率 Sxc=32VA，则继电器触点电流 Ic= Srd = 230 1.1(A),V 220在接触器吸持情况下, Ic= Sxc = 32 0.15(A)V 220选用 GMR-4(D)型中间继电接触器,其参数如下：线圈电压： DC110V触点电流：16Ab.验算：接触器最多同时吸合数量 S=3，则 Imax=31.1=3.3A开关门电流 3A 总电流 6.3A,该继电器共有四对常开触点采用 3 对并联使用，每对电流为 2.1A 16A2.1A 23结论：该型继电器可靠。6.1.6 变压器计算：变压器所需容量（VA）：Sb控制电路最大负载所需功率（VA）：Sxc变压器容量的储备系数：KB=1.11.25所有同时启动的接触器、中间继电器在起动时所需总功率 （VA）：Sjq同时吸合的接触器数量：3 个，吸持功率：32VA，起动功率：230VA同时吸合的中间继电器数量：3 个，吸持功率：12VA，起动功率：75VA门系统功率：290VA制动器消耗功率：120VAPC 机功率：60VA信号显示功率：50VA S xc=323+123+290+120+60+50=652（VA）S jq=2303+753+290+120+60+50=1335（VA）变压器容量 Sb 要符合下述两个公式：公式（1）：Sb 1=KBS xc=1.25 652=815(VA)公式（2）：Sb 2=0.6S xc+0.25S jq+110=0.6