载货电梯设计计算书

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 因此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 GB8903 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 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 V Pd 102 式中 Pd 电动机功率 kW KP 电梯平衡系数 根据电梯标准规定 Kp 在 0 40 0 50 范围内 取 Kp 0 45 Q 电梯额定载重量 Q 2000kg V 电梯额定速度 V 0 5m s 电梯的机械总效率 0 5 0 55 对于斜齿轮曳引 机考虑 2 1 绕法 机械效率比较高 取 0 5 则 1 0 45 2000 0 5 Pd 10 8kW 102 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 曳引应满足下列条件 T1 C1 C2 e T2 式中 e 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 1 Sin 2 Sin 式中 钢丝绳与曳引轮之间的摩擦系数 取 0 09 绳槽的切口角 100 1 745rad 则 4 0 09 1 Sin 1 745 2 0 205 1 745 Sin1 74 钢丝绳在曳引轮上的包角 本系列电梯的包角 180 3 1416rad 则 e e0 205 2 793 1 77 C1 与加速度及电梯特殊情况有关的系数 gn a C1 gn a 式中 gn 自由落体的标准加速度 m s2 a 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 Ps T2 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 Q 额定载重量 Q 1000kg Ps 是悬挂部分的钢丝绳质量 按下式计算 Ps n qs h 式中 n 钢丝绳根数 n 5 qs 单根钢丝绳每米重 qs 0 60kg m h 提升高度 hmax 60m 则 Ps 5 0 6 60 180kg Pd 对重装置质量 按下式计算 Pd P KP Q 式中 Kp 电梯平衡系数 取 Kp 0 45 P Q 同前 则 Pd 1380 0 45 1000 1830kg Pb 悬挂部分补偿链质量 按下式计算 Pb n qb h 式中 n 补偿绳根数 n 1 qb 单根补偿绳每米重 qb 2 8kg m h 同前 hmax 60m 则 Pb 1 2 8 60 168kg 则 T1 1380 125 1000 180 2810kgf T2 1830 168 1998kgf 则 T1 2810 C1 C2 1 2 1 0 1 69 1 77 e T2 1998 结论 满足曳引条件的要求 b 当空载轿厢位于最高层站时 T1 Pd Ps T2 P Pb 式中 P Pb Pd Ps 均同前 则 T1 1830 180 2010kgf T2 1380 168 1548kgf 则 T1 2010 C1 C2 1 2 1 0 1 56 1 77 e T2 1548 结论 满足曳引条件的要求 5 2 钢丝绳在绳槽中的比压的计算 根据 GB7588 的要求 在轿厢装有额定载荷的情况下 无论如何比压不得超过下列值 12 5 4Vc p 1 Vc 式中 p 钢丝绳在绳槽中的比压 MPa Vc 与轿厢额定速度相应的钢丝绳速度 曳引比 1 1 时 Vc V 1 0m s 则 12 5 4 1 p 8 25MPa 1 1 对于带切口半圆槽 钢丝绳在绳槽中的比压按下式计 T 8 Cos 2 P n d D Sin 式中 T 当满载轿厢停靠在最低层站时 在曳引轮水面上 轿厢一侧的钢丝绳的静拉力 按下式计算 T P Q Ps 式中 P Q Ps 均同前 则 T 1380 1000 180 2560kgf 25088N n 钢丝绳根数 n 5 d 钢丝绳直径 d 13mm D 曳引轮节径 D 620mm 绳槽的切口角 同前 1 745rad 则 25088 8 Cos 1 745 2 p 5 13 620 1 745 Sin1 745 12 5 4Vc 7 78 8 25 1 Vc 结论 比压满足要求 5 3 钢丝绳安全系数的计算 根据 GB7588 的要求 结合本系列电梯的情况 安全系数必须满足下式的要求 n Ts S S T 式中 S 钢丝绳安全系数 n 钢丝绳根数 n 5 Ts 单根钢丝绳的最小破断载荷 根据 GB8903 规定 对 于 8X19S NF 13 1500 Ts 74 3kN 74300N T 同前 T 25088N S 钢丝绳的许用安全系数 根据 GB7588 的规定 对 于三根钢丝以上的曳引驱动电梯 S 12 则 5 74300 S 14 8 S 25088 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 k A 式中 k 安全钳动作时 导轨的弯曲应力 MPa 与 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 108 7 18 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 MPa 520MPa 之间 按较小者选取 取抗拉强 度为 370Mpa 则 对照 GB7588 之弯曲系数表可选用 2 09 A 导轨截面面积 根据 JG T 5072 1 标准 对于 T89 B 型导轨 A 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 均同前 则 10 1380 1000 2 09 k 32MPa k 1570 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 目前 行业中对导轨的许用挠度还没有统一的设计规范 根据 GB10060 对每根导轨工作 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 JG T 5072 1 对导轨直线度的 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 Y 1 2mm 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 偏心距按轿厢宽度或深 度的 1 6 计算 如下图所示 A B q1 q2 A 6 B 6 q1 q2 这时 导靴对导轨的作用力分别如下 A Q q1 6H B 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 Q q21 q2 3 9H 1 B Q q22 q2 3 18H 计算时 按受力较大者选取 即 B Q q2max q21 9H 式中 q2max 导靴对两导轨侧面的作用力中之较大者 kgf H 轿厢上 下导靴间的距离 对于本系列电梯 H 3810mm A 轿厢宽度 对于本系列电梯 A 1670mm B 轿厢深度 对于本系列电梯 B 1600mm 则 1670 1000 q1 73 1kgf 6 3810 1600 1000 q2max 46 7kgf 9 3810 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 为计算方便起见 我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 导轨产生的挠度 达到最大值 导轨受力简图如下 Lk 2 A B q C D Lk Lk Lk L 3Lk q Ra Rb Rc Rd 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 0 即 Ya Yb Yc Yd 0 图中 q 代表导靴对导轨的作用力 Lk 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 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 B 点处的挠度分别如下 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 Rc 2L 3 2 L 3 3 6E I L 7Rc L3 486E I 由边界条件可知 Yb1 Yb2 Yb3 Yb 0 Rb Rc 得 23q L3 4Rb L3 7Rc L3 0 1296E I 243E I 486E I 则 23 Rb Rc q 40 由梁的受力平衡可知 Ra Rb Rc Rd q 而 Ra Rd Rb Rc 则 q 2 23q 40 3 Ra Rd q 2 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 L3 Y01 48E I Rb L 3 3L2 4 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 叠加后的总挠度即为最大值 则 11q L3 Ymax Y01 Y02 Y03 25920E I 将 L Lk 代入上式 则 11q Lk3 Ymax 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 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 q2max 使导轨侧面产生的最大挠度分别如下 11q1 Lk3 Y1max 960E Ix 11q2max Lk3 Y2max 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 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 96 105mm4 Iy 导轨横截面对 Y 轴的惯性矩 对于 T89 B 型导轨 Iy 5 25 105mm4 则 11 73 1 20003 Y1max 0 56mm 960 2 104 5 25 105 11 46 7 20003 Y2max 0 40mm 960 2 104 5 25 105 合成挠度为 Y Y1max2 Y2max2 0 562 0 402 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 s 21kgf mm2 取安 全系数为 S 2 则许用应力为 s 21 10 5kgf mm2 S 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 L Y 960 式中 L 上 下梁的跨度 对于本型号电梯 L 1740mm 则 1740 Y 1 81mm 960 7 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 Q L 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 上梁受力产生的最大弯距 max 上梁受力产生的最大应力 kgf mm2 Ymax 上梁受力产生的最大挠度 mm P Q 同前 P Q 2380kgf L 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 80 4 X 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 1 218 107mm4 80 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 105mm3 E 上梁的弹性模量 对于钢材 E 2 104kgf mm2 则 2380 1740 max 4 68kgf mm2 10 5 4 2 214 105 2380 17403 Ymax 0 54mm 1 81 Y 48 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 根据下梁的受力分析 可将其视为简支梁 其受力简图如下 P1 P2 P1 L1 L1 L 2 L 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 利用叠 加法原理可知 P2 L Mmax P1 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 P2 L3 48E I 式中 Mmax 下梁受力产生的最大弯距 max 下梁受力产生的最大应力 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 下梁的跨度 L 1740mm L1 为 P1 作用力点到简支点的距离 对于本型号电梯 L1 60mm P1 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 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 10 5 2 1000 60 3 17402 4 602 480 17403 Ymax 48 2 104 2 436 107 0 15mm 1 81 Y 结论 下梁的强度及刚度均满足要求 8 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