例电梯改造引起的深思曳引装置的曳引包角

二例电梯改造引起的深思-曳引装置的曳引包角 陈猛影响曳引条件计算的两个重要因素是曳引包角和曳引轮绳槽与曳引绳的摩擦系数，而摩擦系数虽然受到绳的结构、润滑的种类及其程度、绳及绳轮材料、制造误差等影响，在GB7588-2003电梯制造与安装安全规范附录M规定了各工况数值而且足够安全，但摩擦系数值在电梯实际运行中是有变化的。因此，只要曳引条件中的略小于ef一点即可保证电梯安全可靠运行。小于ef很多则无必要，这不仅增加成本，对电梯运行也不利。现就笔者改造的两例电梯对曳引条件中的包角选择进行分析。1、 第一例电梯改造是在2005年对深圳鹏天置业有限公司的V=2.5m/s，Q=1000kg电梯进行的改造。为了增大包角，原设计有2个导向轮，其中一个为张紧轮，如图A所示。实践证明，由于曳引钢丝绳反向折弯，其寿命大大缩短，改造前常出现断绳。为此，决定取消张紧轮，改造后曳引包角为157，至今仍安全平稳可靠运行。1.1、改造后的电梯曳引条件计算轿厢自重P=1300kg，额定载重量Q=1000kg，额定速度V=2.5m/s，对重重量W=1750kg，平衡系数=0.45，提升高度h=103m，曳引钢丝绳重量P1=60.34103=210.12kg,补偿链重量P2 =2.251032=463.5kg，曳引轮上包角=157=2.7402rad，钢丝绳倍率r=2。1.1.1 当量摩擦系数f的计算1.1.1.1 本例所用曳引机的曳引轮槽型是V形槽，下部的切口角=100，槽面未经硬化处理。对于轿厢装载工况和紧急制动工况：f = 式中：切口槽下部切口角， =100= 一摩擦系数 f = =2.275 a）装载工况的f值计算： 装载工况摩擦系数=0.1 f=2.2750.1=0.2275 b）紧急制动工况的f值计算： = 式中：V 为轿厢额定速度下对应的绳速m/s 本例的额定速度为2.5m/s，曳引比r=2，绳速V=2.52=5m/s =0.067f=2.2750.067=0.1524251.1.1.2 轿厢滞留工况的f值计算：f= 式中：为V形槽的槽形角，本例=50度， =0.2f=0.473241.1.2 ef的计算1.1.2.1 轿厢装载工况 f=2.2750.1=0.2275 =157=2.7402rad ef=e0.22752.7402=1.8651.1.2.2 轿厢紧急制动工况 f=0.152425 =2.7402rad ef=e0.1524252.7402=1.521.1.2.3 轿厢滞留工况 f=0.47324 =2.7402rad ef=e0.473242.7402=3.661.1.3 装载工况的曳引条件计算 T1= ( 1.25Q+P)+P1 P1=210.12kg钢丝绳重量 Q=1000kg P=1300kg T1= ( 1250+1300)+210.12=1485.12kg T2=(W+P 2) W=1750kg P 2=463.5kg补偿链重量 =(1750+463.5)=1106.75kg =1.34 ef=1.865 不打滑，符合GB7588-2003附录M的要求。 1.1.4 紧急制动工况的曳引条件计算 1.1.4.1 计算额定负载转矩MS MS=(+p1) （式中：r=2(倍率），D为曳引轮直径，D=0.4m，为效率，=0.85） =(+210.12) =（143.25+210.12）1.666 =422.11442 N.m1.1.4.2 计算制动转矩M M=2.3Ms=2.3422.11442=970.863166 N.m1.1.4.3 计算惯性转矩Md Md = M-Ms=970.863166-422.1422 =548.748746 N.m1.1.4.4 制动轴的转动惯量J的计算1.1.4.4.1 本例主机GD2=4kg. 主动转动惯量J1=1 kg.1.1.4.4.2 计算导向轮和曳引轮的转动惯量J2和J3 J2=J3=4.8 kg. 式中：P导为导向重量 P曳为曳引轮重量 本例P导=P曳=120 D为导向轮和曳引轮直径=0.4m1.1.4.4.3 计算轿厢和对重返绳轮的转动惯量J4和J5 J4=J5=0.9 kg. 式中：P轿轿厢返绳轮重量 P对为对重返绳轮重量 本例P轿=P对=90 D为返绳轮直径=0.4m r为倍率=21.1.4.4.4 计算轿厢和对重返绳轮的折算质量P3和P4 P4=P3=90 kg. 式中：R为返绳轮半径=0.2m 1.1.4.4.5 计算线性运动部件转化的转动惯量 a) 满载轿厢位于低层时： J6=(P+Q+W+P2+P轿+P对+P1r2) =（1300+1000+1750+463.5+90+90+210.1222） =（4693.5+840.48）0.01=55.3398 kg. b) 空载轿厢位于顶层时： J7=(P+W+P2+P轿+P对+P1r2) =（1300+1750+463.5+90+90+210.1222） =45.3398 kg. 1.1.4.4.6 计算制动轴的总转动惯量 a) 满载轿厢位于低层时： J满=（J1+J2+J3+J4+J5+J6）=1+4.8+4.8+0.9+0.9+55.3398=67.7398 kg. b) 空载轿厢位于顶层时： J空=（J1+J2+J3+J4+J5+J7）=1+4.8+4.8+0.9+0.9+45.3398 =57.7398 kg. 1.1.4.5 计算紧急制动角减速度 e满=8.1rad/s2 e空=9.5rad/s2 1.1.4.6 计算紧急制动时间 t满=3.15s ( n为主机额定转速=240r/min) t空=2.65s1.1.4.7 计算紧急制动减速度 a满=0.79m/s2 a空=0.94m/s21.1.4.8 紧急制动曳引条件计算 a）满载轿厢下行紧急制动 T1=(P+Q）（gn+满）+P1（gn+2满） gn=9.8m/s2 T1=（1300+1000）（9.8+0.79）+210.12（9.8+20.79） =12178.5+2391.1656 =14569.665 N T2= （W+P2）（gn-2满） =（1750+463.5）(9.8-0.79) =9971.8175 N =1.46 ef=1.52， 不打滑，满足GB7588-2003附录M要求。 b）空载轿厢上行紧急制动 T1=W（gn+空）+P1（gn+2空） T1=1750（9.8+0.94）+210.12（9.8+20.94） =9397.5+2454.2 =11851.7 N T2= （P+P2）（gn-2空） =（1300+463.5）(9.8-0.94) =7812.3 N =1.517 ef=1.52， 不打滑，满足GB7588-2003附录M要求。1.1.5 对重完全压缩在缓冲器上滞留时曳引条件计算。 T1=( P+P2) =（1300+463.5） =881.75N T2=P1=210.12 N =4.196 ef=3.66，打滑，不可能提升空载轿厢。1.2、结语：使用张紧轮使曳引包角增大的方案不是较好方案，实践证明，曳引钢丝绳反向折弯，其寿命大大缩短，常出现断绳。因此，应尽量不设置张紧轮，可以适当增加曳引绳轮和导向轮在垂直高度上距离，以增加曳引包角。包角不需要过大，只需要达到曳引要求即可。2、 第二例电梯改造是柳州继辉宾馆的V=1.6m/s，Q=1000kg电梯在08年改造至今仍安全平稳可靠运行。2.1、电梯改造的原因为了增大包角原曳引机设计为复绕，曳引比为1:1，结构复杂，导向轮轴承严重磨损，曳引机噪声大，无法正常运行。而该曳引机的生产厂家已停止生产该型号曳引机。为此，决定更换新的曳引机，新曳引机为单绕，新曳引装置的包角为=157。2.2、电梯改造前后的额定速度计算2.2.1、改造前的额定速度计算V= 式中：D=335mm n=91.22 r/min i为曳引比， i=1 =1.6m/s2.2.2、改造后的额定速度计算V= 式中：D=400mm n=153 r/min i=2 =1.6m/s2.3、电梯改造前后的曳引装置2.3.1、改造前的曳引装置见图2-1。该曳引装置为复绕式，结构复杂，曳引轮和导向轮的绳槽多，曳引钢丝绳的数量多。2.3.2、改造后的曳引装置见图2-2。该曳引装置为单绕式，结构简单。2.4、改造后的曳引条件计算已知参数：轿厢自重P=1300kg，额定载重量Q=1000kg，额定速度V=1.6m/s，对重重量W=1750kg，平衡系数=0.45, 曳引钢丝绳总重量P1=175kg, 补偿链总重量P2 =360kg，曳引轮上包角=157=2.7402，钢丝绳倍率r=2（悬挂比2：1）。2.4.1、当量摩擦系数f的计算2.4.1.1 本例所用曳引机的曳引轮槽型是V形槽，下部的切口角=100，槽面未经硬化处理。对于轿厢装载工况和紧急制动工况：f = 式中：切口槽下部切口角， =100= 一摩擦系数 f = =2.275 a）装载工况的f值计算： 装载工况摩擦系数=0.1 f=2.2750.1=0.2275 b）紧急制动工况的f值计算： = 式中：V 为轿厢额定速度下对应的绳速m/s 本例的额定速度为1.6m/s，曳引比i=2，绳速V=1.62=3.2m/s =0.076f=2.2750.076=0.17292.4.1.2 轿厢滞留工况的f值计算：f= 式中：为V形槽的槽形角，本例=50度， =0.2f=0.473242.4.2 ef的计算2.4.2.1 轿厢装载工况 ef=e0.22752.7402=1.8652.4.2.2 轿厢紧急制动工况 ef=e0.17292.7402=1.612.4.2.3 轿厢滞留工况 f=0.47324 =2.7402rad ef=e0.473242.7402=3.662.4.3、轿厢在底层装载125的额定载荷时。 T1=(P+1.25Q）+P1 =（1300+1250）+175=1450kg T2= (W+P2) =（1750+360）=1055kg =1.37 ef=1.865，满足曳引要求,不打滑。2.4.4 紧急制动工况的曳引条件计算2.4.4.1 计算额定负载转矩MS MS=(+p1) （式中：r=2(倍率），D为曳引轮直径，D=0.4m，为效率，=0.85） =(+175) =（95+175）1.666 =449.821N.m2.4.4.2 计算制动转矩M M=2.3Ms=2.3449.82=989.6 N.m2.4.4.3 计算惯性转矩Md Md = M-Ms=9989.6-449.82 =539.78 N.m2.4.4.4 制动轴的转动惯量J的计算2.4.4.4.1 本例主机GD2=3kg. 主动转动惯量J1=0.75 kg.2.4.4.4.2 计算导向轮和曳引轮的转动惯量J2和J3 J2=J3=4.8 kg. 式中：P导为导向重量 P曳为曳引轮重量 本例P导=P曳=120 D为导向轮和曳引轮直径=0.4m2.4.4.4.3 计算轿厢和对重返绳轮的转动惯量J4和J5 J4=J5=0.9 kg. 式中：P轿轿厢返绳轮重量 P对为对重返绳轮重量 本例P轿=P对=90 D为返绳轮直径=0.4m r为倍率=22.4.4.4.4 计算轿厢和对重返绳轮的折算质量P3和P4 P4=P3=90 kg. 式中：R为返绳轮半径=0.2m 2.4.4.4.5 计算线性运动部件转化的转动惯量 a) 满载轿厢位于低层时： J6=(P+Q+W+P2+P轿+P对+P1r2) =（1300+1000+1750+360+90+90+17522） =52900.01=52.9 kg. b) 空载轿厢位于顶层时： J7=(P+W+P2+P轿+P对+P1r2) =（1300+1750+360+90+90+17522）=42900.01=42.9kg. 2.4.4.4.6 计算制动轴的总转动惯量 a) 满载轿厢位于低层时： J满=（J1+J2+J3+J4+J5+J6）=0.75+4.8+4.8+0.9+0.9+52.9 =65.05 kg. b) 空载轿厢位于顶层时： J空=（J1+J2+J3+J4+J5+J7）=0.75+4.8+4.8+0.9+0.9+42.9 =55.05kg. 2.4.4.5 计算紧急制动角减速度 e满=8.3rad/s2 e空=9.8rad/s2 2.4.4.6 计算紧急制动时间 t满=1.93s ( n为主机额定转速=153r/min) t空=1.635s2.4.4.7 计算紧急制动减速度 a满=0.83m/s2 a空=0.98m/s22.4.4.8 紧急制动曳引条件计算 a) 轿厢满载下行紧急制动时 T1=( P+Q)(gn+a满)+P1(gn+2a满) =（1300+1000）（9.8+0.83）+175（9.8+20.83） =12224.5+2005.5=14230N T2=( W+P2)(gn-a满) =（1750+360）（9.8-0.83）=9463.35N =1.50 ef=1.6，不打滑，满足GB7588-2003附录M要求。 b）空载轿厢上行紧急制动时 T1=W(gn+a空)+P1(gn+2a空) =1750（9.8+0.98）+175（9.8+20.98） =9932.5+2058=11490.5N T2=( P+P2)(gn-a空) =（1300+360）（9.8-0.98）=7320.6N =1.57 ef=1.60 不打滑，满足GB7588-2003附录M要求。 2.4.5 对重完全压缩