电梯设计计算书

THJ3000/0.5-JXW载货电梯设计计算书 编制 审核 批准目 录1、 传动校验计算-22、 曳引钢丝绳强度校验-53、 承重梁校验-54、 240型限速器计算-85、 滑动导靴的强度验算-9 6、 导轨校核计算-107、 轿厢架的设计计算-158、 绳头组合强度验算-209、 反绳轮计算-211 传动校验计算 本计算是以THJ3000/0.5-JXW载货电梯为依据，电梯的主要技术参数为：额定载重量：Q=3000kg；额定速度：V=0.5m/s；根据这二个参数，选择曳引机型号为J1.1J，其减速比为I=75/2=37.5，曳引轮直径为D=760mm，电动机型号为JTD-560，其功率为19kw，电机为6极/24极双速电机,曳引比为2:1，电机额定转速960r/min。1.1 轿厢额定速度校验根据GB7588-1995中条款12.6，计算轿厢速度时，轿厢载荷取额定载荷的一半，因此电动机上的转矩接近零，并依据电机额定转速n=960r/min校验轿厢转速。轿厢速度v = d n/I 2 = 0.76969/37.5 2 =30.56 m/min =0.509m/s误差 = 0.509-0.5 / 0.5100% = +1.8%GB7588-1995中条款12.6规定，轿厢速度误差在-8%+5%范围内是合适的,故本电梯速度,符合要求.12 电动机功率验算P= (1-k)QV(Kw) 102 式中: P-电动机轴功率(Kw); k-电梯平衡系数,取k=0.45; -电梯机械总效率,取=0.5将各参数代入公式得:p = (1-0.45)30000.5 / 1020.5 =16.18 ( Kw) 故电动机功率选取19Kw是合适的.1 3 曳引力校验 根据GB7588要求，应验算下列二种情况时的曳引力。情况(一)：轿厢载有125%额定载荷,且位于最低层站。情况(二)：轿厢空载且位于最高层站。 曳引条件为： T1/T2C1C2ef 式中 : T1/T2-曳引轮两边钢丝绳中较大静拉力与较小静拉力之比。 C1-与加减速度有关的系数.取C1=1.1 C2-与绳槽形状因磨损而发生改变有关的系数。取C2=1.0。 f-钢丝绳在绳槽中的当量磨擦系数。 f = 4 1 - sin (B/2) -sin = 0.2178 -曳引钢丝绳对曳引轮的包角。 如右图所示=180=3.142 rad于是,曳引条件可以写成: T1/T21.11e0.21783.142 即T1/T21.80 下面就情况(一)及情况(二)进行校验情况(一)时:2:1绕法 T1/T2= (W1+1.25 Q/2 +1)/W2/2 情况(二)时: T1/T2= (W2/2+1)/(W1/2 +2) 式中: W1-轿厢自重 W1=2300kg Q-额定载重量 Q=3000kg W2-对重重量 W2=3650kg 1-曳引钢丝绳重量(kg) 2-随行电缆重量(kg)提升高度为Tr=15.5m则: 1=1(Tr +0H)S 式中: 1-16钢丝绳重量,取1=0.899kg/m OH-电梯顶层高度,取0H=5m S -钢丝绳根数,取S=5 各参数代入 式得: 1=0.899(15.5+5)5=102.5kg 2=3 TR /2 式中: 3-扁电缆重量,取3=2.6kg/m各参数代入式得: 2=2.615.5/2=20.15kg将各参数代入、式得:情况(一)时:T1/T2 = (w1+1.25 Q)/2 + 1/ w2/2 =( 2300+1.253000)/2+102.5/3650/2 =1.714情况(二)时: T1/T2 = w2/2+1/ W1/2+2 =3650/2+102.5/2300/2+20.15 =1.647与曳引条件(2)式比较,可见在情况(一)和情况(二)时均符合要求。14 曳引轮绳槽比压验算 计算时按T= w1+Q/2+1 = 2300+3000/2+102.5 =2752.5kg工况计算。 许用比压:=12.5+4V/1+V=12.5+41.0/1+1.0=16.05/2=8.25Mpa计算比压:=T/ndD 8cos(/2)/-sin =2752.5/ 50.0160.768cos48.6/ (-97.2)/(180-sin97.2) =2752.5/0.0608(80.66131)/(3.14-1.697-0.9988) =239507/0.4442 =5.416Mpa12显然,钢丝绳强度足够.3. 承重梁校验A. 轿厢中心O 对重架中心C 曳引机组重心D 曳引轮中心E 、B、H 、F：钢丝绳中心承重梁由五根梁组成,各梁采用的型钢型号及参数如下:梁号型钢号IX (cm4)wX (cm3)F(cm2) 25a337027034.9 36b1265270368.1 36b1265270368.1各受力点的负载如下:B和H：对重侧的钢丝绳涨力 PB= PH= W2 /2=3650/2=1825kgG:梁I和在梁上的支反力 PG=18251422-492/1422=539.6kgE和F：轿厢侧的钢丝绳涨力 PE= PF=w1+1.25Q/2=2300+1.253000/2 =3025kgC：曳引机组重量: PC=2200kg由于受力情况复杂,为了便于计算,假定PB由梁和梁来承受, PG由梁承受, 而PH、PE、 PF, 和PC的2/3则由梁来承受,(这样计算偏于安全)。3.1 梁和的强度和挠度计算 pB 930 492 1422 R1 R2 R1=1825492/1422=631kg R2=1825-631=1194kg Mmax=pab/L=18259349.2/142 =58806kg-cm = s/n =1150kg/cm2 max=Mmax/2wx =58806/2270=103.34kg/cm2 Ymax 梁和的强度和挠度均符合设计要求。3.2 梁的强度和挠度计算R3=(539.6+1825)(325-25.5)+3025(325-76-25.5)+2200(325-102)+302550.5 /3252 /3 = 708198+676088+490600+152763/325 2/3 =62392/3 =4159kgR4= 539.6+1825+3025+2200+3025-6239 2/3 =43762/3 =2917kgMmax=4159(325-102)-3025(325-102-50.5) =927457-521813 =405644kg-cmmax= Mmax/wx=405644/703 =577kg/cm2Y1/2所以, 梁的强度和挠度均符合设计要求。3.3 梁 和 的强度和挠度计算 由于梁已足够能单独承受总负载的2/3,所以对梁 和 强度和挠度计算从略。4. 240型限速器设计计算4.1 绳轮直径和轮槽形状4.1.1 绳轮直径D根据GB7588之9.9.6.3条规定，240型限速器钢丝绳直径选用d=8mm,则由GB7588之9.9.6.4条规定.D/d30D30d=240 取D=2404.1.2 绳轮槽形状 240型限速器轮槽形状如右图所示 取 =70 =4.3 h=94.2 钢丝绳拉拔力计算 如下图所示,制动瓦的正压力fA及压簧压力fA与钢丝绳涨力的相互关系由下面二式表示 T1/2fA=e fA=FAL2/(L1+L3) 其中L1=36，L2=97，L3=18.5=168/180=2.93, =0.17代入 、 式得T1=1.87fA限速器动作时,压簧实际受到的压力为FA800N，因此T1=1109.6N与240限速器配套的安全钳的动作力为320N。显然T12320，因此钢丝绳拉拔力符合GB7588之9.9.4条规定。限速器钢丝绳的破断负荷为21560N，因此其强度安全系数为n=21560/ T1=21560/1109.6 =19.48 显然符合GB7588之9.9.6.2条规定。5. 滑动导靴的强度验算5.1 施加在导靴上的力分析，导靴受力如下图所示： 其中:为导靴与导轨之间的摩擦系数作用在导靴上的力主要是由偏载荷引起，计算时考虑二个极限偏载位置。位置 X=AA/8,Y=0 X=0 Y=BB/8假设此时载荷为满载式中:AA-轿厢内宽尺寸,AA=2330mm BB-轿厢内深尺寸,BB=2460mm5.2 导靴的允许表面压力 导靴的允许表面压力P 应同时满足:P68.6N/cm2 PV9800N/cm2.m/min 本电梯V=30m/min， 所以只要满足p68.6N/cm2即可。 导靴实际受压面积：正面方向28cm2，侧面方向49cm2。 表面允许载荷为： 正面方向F=68.628=2030.6 N 侧面方向:p=68.649=3553.5N5.3 导靴受力计算5.3.1正面方向的受力 Fmax= (XQ+18)/H 9.8（N） 式中:H=444cm表示上、下导靴间距。 18表示由轿厢自身的不平衡引起的导靴支反力（18KG）。 于时Fmax=（AA/8Q+18）/H9.8 =(233/8 3000+18) /444 9.8 =1929(N)5.2.1 侧面方向的受力 Pmax=（BB/8Q）+18 /2H 9.8 =3000(BB/8)+18 /2H9.8 =3000246/8+18 /24449.8 =92268/8889.8 =1018.3(N)5.3 结论 由于Fmax=1929(N)F=2030.6(N) Pmax=1018.3(N)P=3553.5(N)所以靴衬强度设计符合要求。6. 导轨校核计算6.1 导轨截面几何特性 本厂使用的3000kg货梯导轨为T127-2/B，其截面尺寸如下图所示：6.1.1 截面总面积F确定： 根据JG/T5072.1-1996电梯T型导轨标准查得T127-2/B型导轨的F=28.90cm26.1.2 形心位置的确定： 截面对x1-x1,轴取静矩 由查表得YC=2.46cm XC=06.1.3 惯性矩确定：(1) 对X-X轴：由查表得Ix =200cm4(2) 对Y-Y轴 由查表得Iy=235cm46.1.4 断面模数确定(1) 对X-X轴： 由查表得Wx =31cm3(2) 对Y-Y轴： 由查表得Wy=36.8cm36.2 计算初参数及许用应力的确定(1) 轿厢尺寸：宽深=24002700(2) 轿厢自重：2300kg(3) 载 重 量：3000kg(4) 上下导靴中心距：H=444cm(5) 许用应力的确定：导轨的材料为Q235，b=4143kg/mm2 根据国内具体情况，确定导轨的安全系数n =2.4所以= b/n=4200/2.4=1750kg/cm2(6) 许用挠度的确定: 参照苏联”Tb1”一书推荐取许用挠度:Y=3mm(7) 导轨撑架间距： 导轨安装取一导轨三支架,故e=1667mm(8) 轿厢的运行速度:v=0.5m/s(9) 许用柔度=1206.3 强度及刚度验算(1) 正常状态下 已知: B=2700mm A=2400mm 轿厢自重：W1=2300kg 载重Q=3000kg 导靴中心距: H=4440mm 根据L,T齐菲尔著“起重机械”一书推荐，假设载荷沿轿厢宽度方向偏A/6，沿深度方向偏B /6。则由于载荷偏心引起导靴对导轨的作用力。q1=PXA/6H=30002400/64440=270kgq2=PXB/6H=30002700/64440=304kg上式中q2为导轨在轿厢深度方向所受的力，它由左右两根导轨来承受，由于载荷的偏心，使靠近载荷的那根导轨受力较大，其值为：q,2=2/3Xq2=2/3304=203kg另一根导轨受力为: q,2=1/3Xq1=1/3304=101.3kg计算时取值较大的力,即取q,2=203kg,q1,q,2作用力的方向如下图所示:力q对导轨产生的弯矩M，当该力位于两导轨撑架的中间时,M达到最大值,若将导轨视为简支梁则Mmax=qe/4，而实际上导轨为一多支点连续梁,为计算方便计,我们取两撑架间的一段导轨作为简支梁考虑,将其长度乘上一系数5/6,作为计算长度即:e =5/6e=5/6250=208.3cm所以:Mxmax=q1.e/4=270208.3/4=14060kg-cmMymax = q2.e/4=203208.3/4=10571kg-cm弯应力x =MXmax/wx=14060/31=453.5kg/cm2y= Mymax/Wy=70571/36.8=287kg/cm2合成弯应力max= x2+y2= 453.52+2872 = 205662+82369= 288031 = 536.7=1750kg/cm2导轨的最大变形发生在1/2e处,导轨的弹性模量E=2.1106kg/cm2由力q，1使导轨产生的挠度:fq1=q1e3/48EIX =270(208.3)3/482.1106200=0.121cm=1.21 mm由力q12使导轨产生的挠度:f q2=q1e3/48EIY = 203(208.3)3/482.1106235=2039.04106/23688106=0.078cm=0.78mm合成挠度:fmax= fq12+fq22 = 1.212+0.782 = 2.072 = 1.439mmf=3mm(2) 紧急状态下: 当电梯曳引钢丝绳断裂或轿厢运行速度超过额定速度的140%时,安全钳即起作用，将轿厢制停在导轨上，安全钳制动力的方向与重力的方向相反,制动力的大小可按牛顿定律F=ma求得即：F制=P+Q/g .a+(P+Q)PQ = (P+Q)(1+a/g)式中:P载重量P=3000kg Q1-轿厢自重, Q=2300kg g=重力加速度 g=9.81m/s2 a=制动时轿厢的减速度，对载重量为3000kg的交流货梯所使用之双楔安全钳，属于瞬时式安全钳，其减速度取a=2g，将以上值代入公式得：F制=（3000+2300）（1+2g/g）=53003=15900kg由于载荷的偏心，安全钳的制动力在左右两导轨处的分配是不相等的，根据苏“INTBI”一书推荐，其分配比为5/8和3/8。 则安全钳对一根导轨的最大作用力R=5/8F制=5/815900=9937.5kg 该作用力在一般情况下是接近于导轨头部，根据结构确定,取L=15mm力R距形心位置的距离a=88.9-24.6-15=49.3mm,由制动力R所造成的弯矩(对X-X轴)，为MR=R.a=9937.54.93=48981.88kg-cm由前面计算知,由于q2所引起对X-X轴的最大弯应力为: mxmax=q2.e/4=10571kg-cm其合成弯矩应力:M合=MR/2+q.e/4=48981.88/2+10571=35062kg/cm导轨在复合抗力作用下所产生的压应力,可由下式求得:压=M合/Wx+R/F式中:M合=35062kg/cmqL 4 Wx=31cm3 R=9937.5kg F=28.9cm2 压杆稳定的折减系数,它由柔度决定,由材料力学知:=e/r 式中:e为计算长度,由前述知,e=208.3cmr导轨截面的回转半径 r= IX/F = 200/28.9 =2.63cm所以:=208.3/2.63=79.2由武汉水电学院编“工程力学与工程结构”一书中P298表9-2中查得: =0.738所以:压=M合/Wx+r/F=35062/31+9937.5/0.73828.9 =1131+465.9=1597kg/cm2=1750kg/cm2导轨的柔度验算:由公式=e/r知,e为定值:欲使出现最大值时,则回转半径r必定是最小值.且由公式r=I/F知,截面积F 为定值,只有当截面惯性矩I出现最小值时,r也是最小值。由前面计算可知:Imin=IY=235cm4 则: rmin= Imin/F = 235/28.9=2.85cm所以: max=e/ rmin=208.9/2.85=73.3=1207. 轿厢架的设计计算7.1 计算方法及依据 THJ30-JXW型电梯轿厢示意图 THJ30-JXW型电梯轿厢架是轿厢部分的主要受力部件,它由上梁、直梁、下梁、斜拉杆以及联接它们的若干紧固件组成。 根据美国“1972年电梯安全规程”中介绍的计算方法，视上、下梁均为简支梁，其中上梁作用载荷为电梯额定起重量，轿厢净重（包括附件），电缆重量之和，并作用在上梁中央；下梁则假定5/8的额定载重量和轿厢净重的总和均布于下梁上，再加上电缆重量集中作用于下梁中央。 上、下梁均需进行强度和刚度计算，而直梁则进行强度，细长比和惯性矩计算。7.2 基本参数与代号1 Q1-电梯额定载重量的1.25倍与轿厢净重之和. 对本电梯Q1= W1+1.25Q=2300+30001.25=6050kg2 Q2-曳引钢丝绳和电缆重量之和对本电梯Q2=1+2=102.5+15.5=118kg3 L上、下梁跨度 对本电梯L=259cm4 WX-单根槽钢对X-X轴抗弯矩 对本电梯 上梁 （25 WX=282.4cm3 下梁 （20 WX =191.4cm35 J-单根槽钢对X-X轴惯性矩对本电梯 上梁(25J=3530cm4 下梁(20J=1913.7cm46 E-材料弹性模量对钢材E=2106kg-cm27 许用正应力=s / n式中n=2s-材料屈服极限=2300kg/cm2 对直梁=1150kg/cm28 y-上下梁许用挠度对本电梯y=L/960=259/960=0.2697cm9 -直梁许用细长比=160具有拉条,且连接点高度不超过直梁自由段长度的2/3时=120其他情况7.3 轿架计算7.3.1 上梁计算 上梁为二根25组合而成,将上梁简化为下图形式由材料力学可知最大弯矩及最大挠度均发生在上梁中央剖面上,其值为: Mmax= (Q1+ Q2)L/4 Ymax= (Q1+ Q2)L3/96EJ 最大正应力max= Mmax/2Wx=( Q1+ Q2)L/8Wxmax=6168259/8282.4=707(kg-cm2) =1150kg-cm2Ymax=61682593/9621063530=0.158cmy=0.2697cm所以:上梁强度与刚度足够7.3.2 下梁计算 下梁为二根20组合而成,将下梁简化为下图形式其中q为5/8Q均布作用于下梁而引起的载荷集度 q=5/8Q/L=56050/8259 =14.59kg-cm由材料力学可知,考虑q单独作用时下梁的最大弯矩与最大挠度分别为:M1max=qL2/8, Y1 max = 5qL4/768EJx考虑Q2单独作用时,下梁的最大弯矩与最大挠度分别为: M2max=Q2L/4, Y2max=Q2L3/96EJx根据弯矩与变形的迭加原理:下梁最大弯矩: Mmax= M1max+ M2max=qL2/8+Q2L/4所以，最大正应力max= Mmax/2Wx= ql2/16Wx+Q2L/8Wx=qL2+2Q2L/16Wx代入数据：max = 14.592592+2118259/16191.4 =1039836/3062.4= 339.6kg/cm2=1150kg/cm2所以,下梁强度足够Ymax=Y1max +Y2max=5qL4/768EJ+Q2L3/96EJ =L3/96EJ(5qL/8+Q2)代入数据: Ymax=2593/9621061913.7(514.59259/8+118)=173739792465.2/36.7431010=0.117cmy=0.2697cm所以,下梁刚度足够7.3.3 直梁 THJ30-JXW电梯轿厢直梁为两根20,分别布置于轿厢两侧,由于截荷在轿厢内分布不均匀及直梁与上、下梁为刚性结点特征，直梁受到拉伸与弯曲的组合作用。 Q -电梯额定载重量 对本电梯Q=3000kg B-轿厢内净宽 对本电梯B=233.0cm L-直梁自由长度 对本电梯L=333.5cm H两导靴间垂直中心距 对本电梯H=444.0cm F-单根槽钢横截面面积 对 20 F=32.83cm2 R-单根槽钢对Y-Y轴的惯性半径 对 20 R=2.09cm Wy-单根槽钢对Y-Y轴的抗弯矩 对 20 Wy=25.88cm3 Iy单根槽钢对Y-Y轴的惯性矩 对 20 Iy=143.6cm47.3.3.1 强度校核 最大正应力max=/2Wy+(Q1+Q2)/2F 其中为附加弯矩,由下式决定:=PBL/16H=3000243333.5/16444=34223kg-cm 所以 max=34223/225.88+6168/232.83 =661.2+93.9 =755.1kg-cm2221.5cm(以自由段计算)。因为,2/3L=2/3333.5=222.3cm221.5cm故许用细长比=160实际细长比=L/R=333.5/2.09=159.6细长比计算值比许用值略小一些,故细长比合格。7.3.3.3 惯性矩校核 根据美“1972年电梯安全规程”规定，直梁惯性矩不得小于L2/9EL2/9E=34223333.52/92106=211.5根据直梁布置持征,直梁惯性矩应为对Y-Y轴的惯性矩IYIY=143.6 所以IYL2/9E=211.57.3.3.4 联接螺栓计算: 本电梯直梁与上、下梁间采用M20螺栓连接,其中直梁与上梁和下梁连接的螺栓总个数均为24个。根据美“1972年电梯安全规程”视上、下梁为简支梁后对螺栓进行剪切强度计算，其中上梁受载为额定载重量，轿厢净重和电缆重量之和,下梁则考虑冲底时情形,下梁连接螺栓受力为上梁3倍. 由上可知,对本电梯轿架，只需验算下梁螺栓的剪切强度。 根据许镇宁著“机械零件”(1965年):许用剪应力=0.3s=0.32400=720kg/cm2其中s为材料屈服强度,对Q235钢,取s=2400kg/cm2M20螺栓有效横截面积S=/417.32=2.35cm2由材料力学可知,下梁螺栓在考虑冲底时的剪应力数值, =1.23(Q1+Q2)/242.35 =1.236168/242.35 =393.7kg/cm2式中1.2为考虑螺栓受力不匀的比例系数。因为,=720kg/cm2,所以,螺检剪切强度足够。7.4 斜拉杆强度计算 当电梯轿厢空载时,基本处于平衡状态,此时斜拉杆仅受螺栓予紧力作用,但当轿厢内负载处于图示最不利位置时，则R处所承受倾侧附加力为最大,假定此力全部由一根斜拉杆承受(这样假设是偏于安全的)。 现取M0=451.6Q-1806.24R=0则R =451.63000/1806.24=750kgM16螺栓采用Q23516之钢制造,此时其最小截面积S=R2=3.14160.6922=1.504cm2斜拉杆强度max=KR/S式中k为考虑螺杆予紧力和轿厢本身可能不平衡的系数,取k=1.2代入各参数得max=1.2750/1.504=598.4kg/cm2=1150kg/cm2所以,斜拉杆强度足够。8. 绳头组合强度验算: 根据钢丝绳绳头组合的结构,它有绳头螺杆和锥套二部份组合而成，其强度与其各段截面积大小有关，因此，仅需验