载货电梯专业系统设计计算报告书

载货电梯设计计算书作者：佚名起源：互联网文章点击数：1607【字体：大中小】1概述THJ/0.5-JXW交流双速载货电梯，按国家电梯标准要求、设计而成。该电梯曳引机、开门机系统、层门装置、安全钳、限速器、缓冲器、绳头锥套等关键部件及安全部件均采取优异技术结构，通常零部件也是在原有技术积累基础上设计，所以本计算书关键对曳引系统、悬挂装置及安全装置等关键部件进行验证计算。2引用标准及参考文件a.GB7588《电梯制造和安装安全规范》；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/T5072.1《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关键技术性能参数a.电梯种类：载货电梯；b.电梯型号：THJ/0.5-JXW；c.额定载重量：kg；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.拖动方法：交流双速；i.控制方法：微机集选控制；j.最大提升高度：30m；k.最大停层站数：10层；4曳引系统计算4.1电动机功率计算电梯曳引机起、制动及正、反转频繁，且负载改变大，工作运行情况复杂，要正确计算电动机功率是很复杂，依据机械工程手册推荐，通常按下式计算电动机功率：(1-Kp)Q?VPd＝—————102?式中：Pd—电动机功率，kW；KP—电梯平衡系数，依据电梯标准要求Kp在0.40～0.50范围内，取Kp＝0.45；Q—电梯额定载重量，Q＝kg；V—电梯额定速度，V＝0.5m/s；?—电梯机械总效率，?＝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)??0.5Pd＝——————————≈10.8kW102?0.54.2曳引机选择依据电梯关键技术参数、曳引电动机功率等要求，我们对多种电梯曳引机进行了调研类比，最终确定选择J1.2型曳引机。其主技术参数以下：a.曳引机型号：J1.2；b.额定载重量：kg；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悬挂装置计算5.1曳引条件计算依据GB7588要求，曳引应满足下列条件：T1—?C1?C2≤e??T2式中：e—自然对数底数；?—钢丝绳在曳引轮绳槽中当量摩擦系数，对于带切口半圆槽：4μ[1-Sin(?/2)]?＝—————————π-?-Sin?式中：μ—钢丝绳和曳引轮之间摩擦系数，取μ＝0.09；?—绳槽切口角，?＝100?≈1.745rad；则：4?0.09?[1-Sin(1.745/2)]?＝—————————————≈0.205π-1.745-Sin1.74α—钢丝绳在曳引轮上包角，本系列电梯包角α=180?＝3.1416rad；则：e??＝e0.205×2.793≈1.77C1—和加速度及电梯特殊情况相关系数：gn+aC1＝———gn-a式中：gn—自由落体标准加速度（m/s2）；a—电梯制动减速度（m/s2）因�a�值较难确定，现依据GB7588中推荐最小许可值选择，对于V＝1.0m/s，取C1＝1.2；C2—因为磨损而造成曳引轮绳槽断面改变影响系数，对于带切口半圆槽，取C2＝1.0。T1/T2—在载有125%额定载荷轿厢在最低层站及空载轿厢在最高层站情况下，曳引轮两边钢丝绳中较大静拉力和较小静拉力之比。下面针对这两种情况分别进行计算：a.当载有125%额定载荷轿厢在最低层站时：T1＝P+125%Q+PsT2＝Pd+Pb式中：P—空轿厢总质量，包含轿厢、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＝180kgPd—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＝1830kgPb—悬挂部分赔偿链质量，按下式计算：Pb＝n?qb?h；式中：n—赔偿绳根数，n＝1；qb—单根赔偿绳每米重，qb＝2.8kg/m；h—同前，hmax＝60m。则：Pb＝1?2.8?60＝168kg则：T1＝1380+125%?1000+180＝2810kgfT2＝1830+168＝1998kgf则：T12810—?C1?C2＝———?1.2?1.0?1.69＜1.77＝e??T21998结论：满足曳引条件要求。b.当空载轿厢在最高层站时：T1＝Pd+PsT2＝P+Pb式中：P、Pb、Pd、Ps—均同前。则：T1＝1830+180＝kgfT2＝1380+168＝1548kgf则：T1—?C1?C2＝———?1.2?1.0≈1.56＜1.77＝e??T21548结论：满足曳引条件要求。5.2钢丝绳在绳槽中比压计算依据GB7588要求，在轿厢装有额定载荷情况下，不管怎样比压不得超出下列值：12.5+4Vcp≤—————1+Vc式中：p—钢丝绳在绳槽中比压，MPa；Vc—和轿厢额定速度对应钢丝绳速度，曳引比1:1时，Vc＝V＝1.0m/s.则：12.5+4?1p≤—————≈8.25MPa1+1对于带切口半圆槽，钢丝绳在绳槽中比压按下式计：T8?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，轿厢一侧钢丝绳静拉力，按下式计算：T＝P+Q+Ps式中：P、Q、Ps—均同前。则：T＝1380+1000+180＝2560kgf＝25088Nn—钢丝绳根数，n＝5；d—钢丝绳直径，d＝13mm；D—曳引轮节径，D＝620mm；β—绳槽切口角，同前，β＝1.745rad。则：250888?Cos(1.745/2)p＝—————?——————————5?13?620?-1.745-Sin1.74512.5+4Vc≈7.78＜8.25＝—————1+Vc结论：比压满足要求。5.3钢丝绳安全系数计算依据GB7588要求，结合本系列电梯情况，安全系数必需满足下式要求：n?TsS＝———≥[S]T式中：S—钢丝绳安全系数；n—钢丝绳根数，n＝5；Ts—单根钢丝绳最小破断载荷，依据GB8903要求，对于8X19S+NF-13-1500，Ts＝74.3kN＝74300N；T—同前，T＝25088N[S]—钢丝绳许用安全系数，依据GB7588要求，对于三根钢丝以上曳引驱动电梯，[S]＝12。则：5?74300S＝—————≈14.8＞[S]25088结论：安全系数满足要求。6导轨计算6.1导轨弯曲应力计算依据GB7588要求，导轨应有足够强度，能承受安全钳动时所产生力，即安全钳动作时，导轨弯曲应力应满足下式要求：对于渐进式安全钳：10(P+Q)??k＝—————≤[?k]A式中：?k—安全钳动作时，导轨弯曲应力，MPa；?—和λ成函数关系弯曲系数；?—细长比，按下式计算：Lk?＝——i式中：Lk—导轨架之间间大距离，对于本系列电梯，Lk＝mm；i—导轨回转半径，本系列电梯采取JG/T5072.1标准中T89/B型导轨，imin＝iy＝18.4mm；则：?＝————≈108.718.4依据JG/T5072.1标准，可查得导轨材料力学性能为抗拉强度在370MPa～520MPa�之间，按较小者选择，取抗拉强度为370Mpa。则：对照GB7588之弯曲系数表可选择：?＝2.09。A—导轨截面面积，依据JG/T5072.1标准，对于T89/B型导轨，A＝1570mm2；[?k]—许用弯曲应力，依据GB7588要求，对于抗拉强度为370Mpa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导轨挠曲计算依据GB7588要求，导轨应有足够强度，能承受因为轿厢不均匀载荷引发挠曲，而不得影响电梯正常工作。即在电梯正常工作状态，因为轿厢不均匀载荷引发挠曲应小于许用挠度。现在，行业中对导轨许用挠度还没有统一设计规范，依据GB10060�对每根导轨工作面对安装基准线偏差和两根导轨距离偏差要求，和JG/T5072.1对导轨直线度要求，结合本系列电梯正常工作对导轨要求，我们选择许用挠度[Y]＝1.2mm。依据《机械工程手册》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1/6计算，以下图所表示：ABq1q2A/6B/6q1q2这时，导靴对导轨作用力分别以下：A?Qq1＝———6HB?Qq2＝———6H式中：q1—导靴对导轨顶面作用力，kgf；q2—导靴对导轨侧面作用力，它由左右两根导轨共同承担，因轿厢荷偏心，两根导轨受力分别以下：2B?Qq21＝—q2＝———39H1B?Qq22＝—q2＝———318H计算时，按受力较大者选择，即：B?Qq2max＝q21＝——9H式中：q2max—导靴对两导轨侧面作用力中之较大者，kgf；H—轿厢上、下导靴间距离，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?1000q1＝——————≈73.1kgf6?38101600?1000q2max＝——————≈46.7kgf9?3810计算上述作用力使导轨产生挠度时，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。依据梁受力分析可知，看成用力作用于两支架中间部位导轨上时，导轨产生挠度达成最大值。导轨受力简图以下：Lk/2ABqCDLkLkLkL（＝3Lk）qRaRbRcRd该四支点连续梁为一静不定梁，其边界条件为：各支点处挠度为0，即：Ya＝Yb＝Yc＝Yd＝0。图中：q—代表导靴对导轨作用力；Lk—导轨支架间最大跨距，Lk＝mm；L—四支点中之最外两支点间距离，L＝3Lk；Ra、Rb、Rc、Rd—分为各支点支反力，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。对照简支梁计算公式可知，q、Rb、Rc使梁在B点处挠度分别以下：q?L33?(L/3)４?(L/3)3Yb1＝———?————－—————48E?ILL323q?L3＝————1296E?IRb?(2L/3)2?(L/3)3Yb2＝－————————3E?I?L4Rb?L3＝－————243E?I2?(L/3)L/3(L/3)3Yb3＝－————＋————－———————2L/3L/3(2L/3)2?(L/3)Rc?(2L/3)2?(L/3)3?—————————6E?I?L7Rc?L3＝－————486E?I由边界条件可知：Yb1+Yb2+Yb3＝Yb＝0。Rb＝Rc得：23q?L34Rb?L37Rc?L3————－———－————＝01296E?I243E?I486E?I则：23Rb＝Rc＝——q40由梁受力平衡可知：Ra+Rb+Rc+Rd＝q而：Ra＝RdRb＝Rc则：q-2?(23q/40)3Ra＝Rd＝－———————＝－——q240式中：“-”号表示实际受力方向和设定受力方向相反。仍用叠加法原理，能够计算出q、Rb、Rc三个力使梁在q力作用点处挠度分别以下：q?L3Y01＝———48E?IRb?(L/3)?[3L2-4?(L/3)2]Y02＝－————————————48E?I?L529q?L3＝－—————51840E?I23Rc?L3Y03＝－—————1296E?I529q?L3＝－—————51840E?I由前面受力分析可知，叠加后总挠度即为最大值，则：11q?L3Ymax＝Y01+Y02+Y03＝————25920E?I将L＝Lk代入上式，则：11q?Lk3Ymax＝————960E?I以上受力分析及挠度计算均，参考《机械技术手册》理论及相关公式。下面将�q1�及q2max分别代入上式，即可得出q1�使导轨顶面产生最大挠度和q2max使导轨侧面产生最大挠度分别以下：11q1?Lk3Y1max＝————960E?Ix11q2max?Lk3Y2max＝————960E?Iy式中：Y1max—q1作用力使导轨顶面产生最大挠度，mm；Y2max—q2max作用力使导轨侧面产生最大挠度，mm；E—导轨弹性模量，对于钢材，E＝2?104kgf/mm2；Ix—导轨横截面对X轴惯性矩，对于T89/B型导轨Ix＝5.96×105mm4；Iy—导轨横截面对Y轴惯性矩，对于T89/B型导轨，Iy＝5.25×105mm4。则：11?73.1?3Y1max＝——————————≈0.56mm960?2?104?5.25?10511?46.7?3Y2max＝——————————≈0.40mm960?2?104?5.25?105合成挠度为：Y＝?Y1max2+Y2max2＝?0.562+0.402≈0.69mm＜1.2＝[Y]结论：轿厢不均匀载荷引发导轨挠度满足要求，不会影响电梯正常工作。7轿厢架计算7.1许用应力及许用挠度确实定轿厢架是轿厢部分关键受力部件，结合《机械工程手册》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槽形件组成，且截面形状也一样，选择材料为10（实际材料也有可能是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/mm2S2依据《机械工程手册》推荐，轿厢上、下梁挠度应小于全长1/960，即许用挠度为：L[Y]＝———960式中：L—上、下梁跨度，对于本型号电梯，L＝1740mm。则1740[Y]＝———≈1.81mm9607.2上梁计算依据上梁受力分析，可将其视为简支梁，其受力简图以下：P+QL/2L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，其值以下：(P+Q)LMmax＝————4Mmax(P+Q)L?max＝——＝————W4W(P+Q)L3Ymax＝————48E?I式中：Mmax—上梁受力产生最大弯距；?max—上梁受力产生最大应力，kgf/mm2；Ymax—上梁受力产生最大挠度，mm；（P+Q）—同前，（P+Q）＝2380kgf；L—上梁跨度，L＝1740mm；W—上梁抗弯模量，mm3；I—上梁惯性矩，mm4。对于本型号电梯，上梁是由两根薄板折成槽形件组成，其单根截面形状以下：804XX依据材料力学相关计算公式可计算以下：80?2203-(80-8)?(220-8)3-4?1703Ix＝————————————————12≈1.218?107mm480?2203-(80-8)?(220-8)3-4?1703Wx＝————————————————6?220≈1.107?105mm3则:I＝2Ix＝2?1.218?107＝2.436?107mm4W＝2Wx＝2?1.107?105＝2.214?105mm3E—上梁弹性模量，对于钢材，E＝2?104kgf/mm2。则：2380?1740?max＝———————≈4.68kgf/mm2＜10.5＝[?]4?2.214?1052380?17403Ymax＝——————————≈0.54mm＜1.81＝[Y]48?2?104?2.436?107结论：上梁强度及刚度均满足要求7.3下梁计算依据下梁受力分析，可将其视为简支梁，其受力简图以下：P1P2P1L1L1L/2L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?LMmax＝P1?L1+——4Mmax4P1?L1+P2?L?max＝——＝—————W4WP1?L1(3L2-4L12)P2?L3Ymax＝———————?2+———48E?I48E?I2P1?L1(3L2-4L12)+P2?L3＝——————————48E?I式中：Mmax—下梁受力产生最大弯距；?max—下梁受力产生最大应力，kgf/mm2；Ymax—下梁受力产生最大挠度，mm；W、I、E—均和上梁相同；L—下梁跨度，L＝1740mm；L1—为P1作用力点到简支点距离，对于本型号电梯，L1＝60mm；P1—支承在下梁上轿厢（包含轿厢、操纵箱、装璜等）及额定载荷等对下梁作用力，对于本型号电梯：P1＝/2＝1000kgf；P2—悬挂于下梁上赔偿链及电缆等对下梁作用力，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?17403Ym