超级电梯的设计计算书

1、目录1.前言2.电梯的主要参数3.传动系统的计算3.1 曳引机的选用3.2 曳引机电动机功率计算3.3 曳引机负载转矩计算3.4 曳引包角计算3.5 放绳角计算3.6 轮径比计算3.7 曳引机主轴载荷计算3.8 额定速度验算3.9 曳引力、比压计算3.10 悬挂绳安全系数计算3.11 钢丝绳端接装置结合处承受负荷计算4.主要结构部件机械强度计算4.1 轿厢架计算4.2 轿底应力计算4.3 轿厢壁、轿门壁、层门壁强度、挠度计算4.4 轿顶强度计算4.5 绳轮轴强度计算4.6 绳头板强度计算14.7 机房承重梁计算4.8 补偿链计算5.导轨计算5.1 轿厢导轨计算5.2 对重导轨计算6.安全部件计

2、算6.1 缓冲器的计算、选用6.2 限速器的计算、选用6.3 安全钳的计算、选用7.轿厢有效面积校核8.轿厢通风面积校核9.层门、轿门门扇撞击能量计算10.井道结构受力计算10.1 底坑预埋件受力计算10.2 层门侧井道壁受力计算10.3 机房承重处土建承受力计算10.4 机房吊钩受力计算11.井道顶层空间和底坑计算11.1 顶层空间计算11.2 底坑计算12.引用标准和参考资料21. 前言本计算书依据GB7588、GB/T10058、GB/T10059、GB10060 等有关标准及有关设计手册，对 TKJ1600/2.5JXW（ VVVF ）乘客电梯的传动系统、主要部件及安全部件的设计、选用

3、进行了计算、校核。2. 电梯的主要参数2.1 额定载重量： Q=1600kg2.2 空载轿厢重量： P1=2500kg2.3 补偿链及随行电缆重量：P2=700 kg适用于提升高度110m，随行电缆以 60m 计。2.4 额定速度： v=2.5m/s2.5平衡系数：=0.52.6曳引包角：=310.172.7绕绳倍率： i=22.8双向限速器型号： XS18A（河北东方机械厂）2.9安全钳型号： AQ1（河北东方机械厂）2.10 轿厢、对重油压缓冲器型号：YH2/420（河北东方机械厂）2.11 钢丝绳规格： 8 19S+NF121500（单）右交2.12 钢丝绳重量： P3=700kg2.1

4、3 对重重量： G=3300 kg2.14 曳引机型号： GTN2-162P5（常熟市电梯曳引机厂有限公司）33.传动系统的计算3.1 曳引机的选用曳引机选用常熟市电梯曳引机厂有限公司产品。型号： GTN2-162P5（复绕）曳引机主要参数：规格： GTN2-162P5（外加支撑）额定载重： Q=1600 kg轿厢额定速度： V=2.5m/s曳引轮直径： D=480绳槽：12×5转速： 199rpm额定转矩： 1200N·m额定功率： 27.5kW悬挂比： 2：1最大轴负荷： 8000 kg曳引机自重： 1150 kg3.2 曳引机电动机功率计算QV (1)N? i1021

5、6005(10.5)1020.82=24.5kW选用电动机功率： 27.5kW。摘自电梯与自动扶梯 P40选用合适43.3 曳引机负载转矩计算1. 起动总转矩计算M=M S+M D+M fD1( PQG )gJRr4=1176+896+102.9=1651.8N? m式中： M起动总转矩， N·m；M S静不平衡力矩， N·m；M D 加速转矩， N·m；M f 摩擦转矩， N·m；D曳引轮直径， D=0.48m；效率， =0.8；J总转动惯量；J=J1+J2=91.84kg·m2J1直线运动部件计算转动惯量，J1=54.84kg? m2J2旋

6、转体转动惯量， J2=37kg? m2曳引轮圆周处切向角加速度，=9.756rad/s 2;摩擦系数， =0.1R 轴承上总载荷， N；r 轴承处轴半径， m；52. 电机容量计算9555 ? N eM en=681N ·m曳引机标定值： Me=682 N·m3. 转矩比计算M/Me=2.42<2.52. 额定速度转矩校核：MS=652.925 N ·m<Me=682N· m3.4 曳引包角计算： =180°+90°+arctg650/770 =310.17 °3.5 放绳角计算1. 曳引轮与导向轮之间的放绳角计

7、算8tg65027702=0.00794<0.03起动转矩满足额定速度运行转矩满足满足要求62. 曳引轮与轿顶轮tg400.0104 0.0338503.6 轮径比计算：D48040 40d123.7 曳引轮主轴负荷计算：P(GP1P2P3Q)/2=4400kgPKKP5280kg PK =5280kg< P=8000kg式中： P实际静载， kg；PK实际动载， kg；K动载系数， K=1.2；P 主轴允许静载；3.8 额定速度验算实际额定速度应符合下式：92%V<V 实<105%V? n ? DV=2.5117m/s式中： n电动机额定转速；D曳引轮直径， mm；i

8、绕绳比；满足要求符合GB7588 第9.2.1 条主轴载荷满足792%V=2.3 m/s105%V=2.625 m/s92%V=2.3 m/s<V 实 =2.5117m/s<105%V=2.625额定速度符m/s合 GB7588，第 12.6 条3.9曳引力计算1.技术参数1)额定载重量： Q=1600kg2)轿厢自重： P1=2500 kg3)平衡系数： 0.504)对重重量： G=3300 kg5)补偿链、电缆重量： P2=700 kg6)曳引轮直径： D=4807)选用钢丝绳及根数： 5× 128)P轿顶轮、对重轮直径： D=6009)额定速度： V=2.5m/s1

9、0)悬挂比： 2 ：111)曳引轮轮槽角： =30°12)曳引包角： =310.17 °13)钢丝绳重量： 700kg2. 曳引力计算（1） 轿厢装载工况84(cos rsin2)f2sin0.1239sine f1.95567T1(P 1.25Q ) ? g nM SRcar ? g n28910 NT2M cwt ? g nM CRcwt ? gn 19600NT11.475 ef1.95567T2装载工况曳引绳不打滑（2） 紧急制动工况（取制动减速度a=0.5m/s2）0.10.06671 V 104(cossin)f22sinsin0.0826e f1.564a）空

10、载轿厢在井道上部上行T1(PQM CRcar M Trav )( g na)r1FRcar(mPcariPcara)i 1r14921.5NT2M cwt(g na)a) mDP r arM SRcwt (g nrr 1mPcwti PcwtFRcwtai 1r20738.5NT21.39ef1.564T1空载轿厢在井道上部上行时，紧急制动，曳引绳不打滑9b)满载轿厢在井道下部下行时：T1(P Q)(gna)r a)rM SRcar ( gn1FRcar(mPcari Pcara)i 1r24853.5NT2M cwt (g na)M CRcwt ( gna)rrmDP r a1FRcwt(m

11、Pcwti Pcwta)i 1r18637.75NT11.334e f1.564T2(3)轿厢滞留工况4(cossin)f22sinsin0.2478e f3.825T1(PM CRcarM Trav )gnr15680NT2M SRcwt gn3430NT14.57e f3.825T23. 比压计算：T8 cos()2Psinn d D2.1Mpa式中： P比压， MPa;d曳引绳直径， mm；D曳引轮直径， mm;满载轿厢在井道下部下行，紧急制动，曳引绳不打滑。轿厢滞留工况，曳引绳能打滑。10n曳引绳根数；T轿厢以额定载重量停靠在最低 P层站时，在曳引轮水平面上，轿厢一侧的曳引绳静拉力，N

12、；12.54VC1VC5.4167 MPa式中： P许用比压， MPa;VC对应于轿厢额定速度的曳引绳速度， m/sP=2.1MPa<P=5.4167MPa比压满足。113.10 悬挂绳安全系数计算Nequiv =Nequiv(t) + Nequiv(p)=2+1.873=3.873式中： Nequiv等效滑轮数量；Nequiv(t) 曳引轮的等效数量；Nequiv(p) 导向轮的等效数量；Nequiv(p) =K P（Nps+4Npr ）=0.6243×（ 3+0）=1.873式中： Nps引起简单弯折的滑轮数量；Npr 引起反向弯折的滑轮数量；KP跟曳引轮和滑轮直径有关的系

13、数K PDt)4(48040.6243()D p540式中： Dt曳引轮直径， mm;Dp除曳引轮外的所有滑轮的平均Dt480dr12直径， mm40式中： Dt曳引轮直径， mm;12dr钢丝绳直径， mm查图 N1得： Sf =13Sn N563300P2Q) gn / 2 (25007001600) 9.8 / 2(P113.46Sf133.11 钢丝绳端接装置结合处承受负荷计算钢丝绳与其端接装置的结合处按照GB7588第 9.2.3 条的规定，至少应能承受钢丝绳最小破断负荷的 80%。现端接装置采用材料是 30#钢，螺纹直径是 M16 （粗牙、螺距 2mm）。端接装置最危险截面在螺纹内

14、径处。内径 d1=13.835中径 d2=14.701H=1.732mmAS( d2d3 )24 2156. 666mm2其中： d3=d1-H/6=13.546螺纹性能等级为6.8 级， S=480MPaSP0.91 SAS68431.7N式中： SP保证载荷， N；S屈服极限， MPa;AS螺纹公称应力截面积，mm2;8×19S+NF121500（单）右交悬挂绳安全系数满足摘自机械设计手册第3卷P216、P2145GB3089.1表 313最小破断载荷： F=63.3kN80%F=50640NSP=68431.7N>80%F=50640N钢丝绳端接装置符合GB7588 第9

15、.2.3 条144. 主要结构部件机4.1 轿厢架计算械强度计算轿厢架是一个空间超静定刚架结构，较为精确地计算轿厢架构件的承载强度， 需用有限元法。由于轿厢架的强度裕量比较大，因此常用偏于保守的分离法进行计算。即在构件的连接点上释放掉一些约束，使构件静定或即使是超静定也是低次超静定。4.1.1 轿厢架的结构及参数154.1.2 上梁计算上梁选用 22/Q235(PQ)gnL4W47MPa48MPa4.1.3 下梁计算下梁选用 16/Q235（1)正常工况下的载荷a) 轿底自重的 5/8 均布在下梁上。b) 平衡绳及随行电缆的拉力形成的集中载荷。c) 额定重量的负载对客梯和 A 类负载的货梯，取

16、额定负载的5/8均布在下梁上。M max=(1631×1020-1281×510)×9.8=9901038N·mm上梁强度满足M max42.4MPa 48MPa下梁强度满2Wx足16（2)非正常工况下，当电梯失控撞底，轿厢碰到缓冲器时，缓冲器的反作用使下梁承受冲击载荷。(PQ)g ( L0l 0 )4Z n(75001600)9.8(2080900)4211680050.74MPa96MPa式中： L0两轿厢导轨之间的距离。l0两缓冲器之间距离。Zn下梁的抗弯截面模量。4.1.4 轿厢立柱计算立柱选用 18/Q235（1） 立柱应力计算Q b38220

17、00 N mmM 08R1M0/H899.3NFM0/2H449.65NM0MMM0L/2HMM 0L/4H768896.5N mmM 0 L(PQ ) g4HW L2A42.6MPa 48MPa（2） 立柱一端相对于另一端变形计算M 0L324EJH6.6mm20mm式中：由于偏载引起端点转角，立柱一端相对于另一端的变形，mm。强度满足立柱强度满足立柱变形量满足17（3） 立柱细长比计算l/I C=2800/19.5=143.6<160注：拉点位置小于2/3L。4.2 轿底应力计算4.2.1 装载工况轿底框应力计算轿底宽度方向由五根10/Q235 组成深度方向由四根10I/Q235 组

18、成M0.4Qg nl0.416009.8(900690)1317120 NmmM6.6MPa48MPaW4.2.2 轿底板应力计算轿底板采用钢板 5/Q235假设轿底板为周边简支 ,均布载荷 q,则:max( b) 2 qt0.3756( 466.67) 2 1600 9.85 1950 175015MPa 48MPa4.3 轿厢壁、轿门壁、层门壁计算假设四边简支、 中心 5cm2 面积上受均布载荷q稳定性满足强度满足摘自机械设计手册第 1卷 P41851.强度计算max( b) 2 qt0.2874(22.36)23002.550013.8MPa 48MPa强度满足2.挠度计算18( b)

19、2 P摘自机械设W计手册第 1maxtEt卷 P4-187( 300) 23000.18512.052.52.51051.56mmW 15mm挠度满足4.4 轿顶强度计算：假设四边简支，中心0.20m×0.20m 面积上受摘自机械设均布载荷 q计手册第 1( b) 2 q卷 P4-185maxt0.2874 ( 200) 210002.520020045.984MPa 170MPa强度满足194.5 绳轮轴强度计算4.5.1.轿顶轮轴强度计算M= （2400×91.5-2400×27.5）× 9.8=1505280N· mmd 3703W323

20、2强度满足33673.946mm3M44.7MPa58.8MPaW注：轮轴材料为45#。4.5.2.对重轮轴强度计算M= （2000×50.5-2000×27.5）× 9.8=450800N· mmd 3703W32 3233673.946mm320M13.4MPa58.8MPaW注：轮轴材料为45#。4.6 绳头板强度计算4.6.1 轿厢绳头板强度计算250R1=480×（ 74+94+114+134+154）R1=1094.4kgM=1094.4 ×136-480×(40+20) ×9.8=1176376.32

21、N · mm强度满足Wab 21483526630216 .67mm3M38.93MPa48MPaW4.6.2 对重绳头板强度计算对重侧受力比轿厢侧小，故对重绳头板不必计算绳头板强度满足214.7 机房承重梁计算由上图可知，只须计算梁2、梁 3 即可。技术参数1.梁 1、梁 2 选用 I32b/Q235。梁 3、梁 4 选用 30b/Q235。2.曳引机自重： 1150kg机架重： 330kg3.轿厢自重： 2500kg载重： 1600 kg补偿链及随行电缆的重量：700kg对重重量： 3300kg4.受力点如下：A=2740 kgB=3140 kgC=2000 kg22D=2400

22、 kg4.7.1 梁 2 计算1.强度计算：2800R21960.211751710.5242557.72.8 1400R22384.8KgR11285.9KgM 1(1285.9117557.71.175587.5)9.814416794.4NmmM 2(2384.837557.70.375187.5)9.88724381.1NmmM 119.85MPa 48MPa强度满足WX2.挠度计算Pl 2 (l 2l 22 )3 / 2Y19 3EIl0.036cm0.36mmPl 2 (l 2l 22 )3 / 2Y23EIl90.013cm0.13mm挠度满足Y max=0.49mm< Y

23、 max=1.667mm234.7.2 梁 3 计算1.强度计算2800 R21200 1175 1000 2425 39.16 2.8 1400R2 1424.5kgR1775.5kgM ( 775.5 1175 39.16 1.175 587 .5) 9.8 8664963 N mmM20 MPa 48MPaWX强度满足2.挠度计算Pl 2 (l 2l 22 )3 / 2Y19 3EIl0.0398cm0.398mmPl 2 (l 2l 22 )3 / 2Y29 3EIl0.0138cm0.138mmY max=0.536mm<Y=1.667mm挠度满足244.8 补偿链计算1.若选

24、用带钢缆的扁形电缆qb qy1 qd44.16411.543.785kg / m式中： qb补偿链单位长度重量，kg/m；qy钢丝绳单位长度重量，kg/m；qd随行电缆单位长度重量，kg/m。2.若选用不带钢缆的扁形电缆qq1 qby4d4.16411.143.889kg / m255. 导轨计算5.1 轿厢导轨计算轿厢导轨选用T1272/B。技术参数：S=28.90cm2I XX =200.00cm4W XX =31.00cm3i xx =2.68cmI yy =235.00cm4W yy=36.80cm3i yy=2.86cm导轨支架间距： L=2000mm1. 安全钳动作工况（1） 弯曲

25、应力a) 由导向力引起的 Y 轴上的弯曲应力。K1g n (QX Q PXp)FXnh899.3N3FX lM Y337235.3N mm16M Y9.2MPayWYb) 由导向力引起的 X 轴上的弯曲应力K1 g n (QYQPY P)FYh1614.12 N263FY lM X16605294.12N mmXM XWX19.5MPa（2） 压弯应力K 1gn ( PQ)FKn40180NFKkA20.6MPa(l74.6,1.48)i（3） 复合应力a) 弯曲应力mXY28.7MPaperm205MPab) 弯曲和压缩应力FKm42.6MPaAperm205MPac) 压弯和弯曲应力ck0

26、.9m46.43MPaperm205MPa（4） 挠度FX l 3X0.748EI Y0.218mm x 5mmFY l 3Y0.748EI X0.455mm Y 5mm挠度满足。2.正常使用运行工况（1)弯曲应力a)由导向力引起的Y 轴上的弯曲应力。27K 2 gn (QX QPX P)FXnh484.24 N3FX lM Y16181588.2N mmM YYWY4.93MPab) 由导向力引起的 X 轴上的弯曲应力。K 2 g n (QYQPY P)FYh1079.15N3FY lM X16404682.35N mmXM XWX13.05MPa（2)复合应力mXY17.98MPaperm

27、165MPa（ 3) 挠度FX l 3X0.748EI Y0.118mm x 5mmFyl 3y0.748 EI x0.312mm y 5mm挠度满足3.正常使用装载工况（1)弯曲应力a)由导向力引起的Y 轴上的弯曲应力28gn PX P FS X1FXnh664.1N3FX lM Y16249035.3N mmM YYWY6.8MPab) 由导向力引起的 X 轴上的弯曲应力。g n PY P FSY1FYh0X 0（ 2) 复合应力mXY6.8MPaperm165MPa（ 3) 挠度FX l 3X0.748EI Y0.16mm x 5mm挠度满足2952 对重导轨计算对重导轨选用T90/B1

28、. 技术参数S=17.20cm2I XX =102.20cm4W XX =20.90cm3i xx =2.5cmI yy =52.00cm4W yy=11.90cm3i yy=1.76cm2. 正常使用运行工况（1) 弯曲应力a) 由导向力引起的 Y 轴上的弯曲应力FXK 2 gn GX Gnh113.21N3FX lM Y1642454.93N mmYM YWY3.6MPab) 由导向力引起的 X 轴上的弯曲应力K 2 gn GYGFYnh484.43 N303FY lM X16181662.8N mmM XXWX8.7MPa（2)复合应力mXY12.3MPaperm165MPa强度满足3.

29、 挠度FX l 3X0.748EI Y0.124mm x 5mmF y l 3y0.748EI x挠度满足0.271mm y 5mm316.安全部件计算6.1 缓冲器的计算、选用1.轿厢缓冲器选用二只油压缓冲器。（1）型号： YH2/420（河北东方机械厂）技术参数：a）行程： 420mmb）额定速度： 2.0 2.5m/sc) 总容许质量： 9003750kg(2)校核a）速度： V=2.5m/s符合b）总容许质量：1800kg<P+Q=2800kg<7500kg符合c) 行程：S=0.0674v2=0.42m符合2.对重缓冲器选用二只油压缓冲器GB7588第（1）型号： YH2

30、/420（河北东方机械厂）10.4.3.1条技术参数：行程： 420mm额定速度： 2.0 2.5m/s总容许质量： 9003750kg(2)校核a）速度： V=2.5m/s符合b）总容许质量：321800kg<G=3300kg<7500kgc) 行程：S=0.0674v2=0.42m6.2 限速器的计算、选用1.限速器选用双向限速器型号： XS18A（河北东方机械厂）技术参数：额定速度： V2.5m/s钢丝绳张紧力： 800N钢丝绳直径： 8mm绳轮节圆直径： 300mm2.校核速度： V=2.5m/s钢丝绳张紧力限速器动作时，安全钳起作用所需力为N=200N2N=400N<800N钢丝绳强度计算：n2810035 n 8800轮径比符合符合GB7588 第10.4.3.1条符合符合 GB7588第 9.9.4