电梯800kg设计计算说明书.docx
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电梯800kg设计计算说明书
TKJ800/1.75-E4441
800kg客梯可靠性报告
(设计计算说明书)
设计:
审核:
批准:
南阳中原智能电梯厂技术部
2006年3月26日
1、概述
2、井道内各部件之间的间隙和保护
3、驱动主机的型式和参数
4、悬挂、补偿装置的说明
5、轿厢和门系统的说明
6、门系统的说明资料
7、安全钳
8、缓冲器
9、限速器
10、导轨的说明资料
11、曳引条件的计算
12、轿厢架强度和刚度的计算
13、门锁的确定
14、机械防护的说明
15、主要参考文献
1、概述
1.1电梯主要技术参数:
额定载重Q:
800kg
额定速度V:
1.75m/s
平衡系数ψ:
45%
曳引比r:
1:
1
试验样梯的行程H:
53.1m
乘客人数:
10人
服务层站数:
19层/18站/18门
曳引包角α:
155°
轿厢自重P:
860kg
对重质量:
1283kg
1.2电梯的拖动调速方式、控制方式和控制装置类型
拖动调速方式:
调压调频调速微机控制
控制方式:
集选控制
控制装置类型:
全微机
2、井道内各部件之间的间隙和保护
2.1轿厢与对重之间的水平运动间隙,由本梯土建布置图可计算出为78mm;宁波申菱TKP131-06中分开门机与井道壁的水平运动间隙单边各为120mm,以上两项间隙均符合GB7588-2003中的11.3条所述。
2.2电梯井道内表面与轿厢地坎的水平距离为115mm,符合GB7588-2003中的11.2.1条所述电梯井道内表面与轿厢地坎的水平距离不应大于0.15m。
2.3对重运行区域防护采用对重底坑栅栏。
对重底坑栅栏由3个对重栅栏和12个箍脚组成,每个对重栅栏高800mm,第一个对重栅栏离底坑地面不大于300mm,箍脚长度与平衡块之间的水平运动间隙为50mm.对重底坑栅栏简图如下:
3、驱动主机的型式和参数
3.1驱动主机的参数
驱动主机的型号:
FYJ200
制造商名称:
江苏常熟通润
驱动电机的型号:
YTTD160TVF3-4
额定功率:
15kw
额定电压:
380V
额定频率:
50HZ
额定转速:
1440rpm
减速箱的类型:
蜗轮蜗杆
曳引轮的节径:
φ530
绳槽数量:
5
减速比:
47:
2
绳槽形状:
带切口的半圆槽
绳槽尺寸:
β=90°,γ=30°
3.2曳引机选型计算:
3.2.1曳引机功率
PD=(1-ψ)Qv/102η
式中:
Q为轿厢载重量,ψ为平衡系数,ψ=0.45,η为电梯机械传动系数总效率,η=0.691(曳引机厂家提供)
则:
PD=(1-ψ)Qv/102η
=(1-0.45)×800×1.75/102×0.691=10.92(kw)
而江苏常熟通润FYJ200曳引机功率为15kw,故符合要求。
3.2.2曳引机主轴最大静载荷T
T=P+1.25Q/r+m1q1H+(1/r)sin(a-90°)(P+Ψq+m2q2H)
式中:
P为轿厢自重,Q为轿厢载重量,m1为钢丝绳根数,q1为钢丝绳单位长度重量q1=0.586kg/m,m2为平衡链根数,q2为平衡链单位长度重量q2=1.12kg/m,r为钢丝绳倍率,即曳引比,r=1,,ψ为平衡系数,ψ=0.45
a为曳引机包角,a=155°,H为提升高度,H=53.1m。
则T=P+1.25Q/r+m1q1H+(1/r)sin(a-90°)(P+ΨQ+m2q2H)
=(860+1.25×800)+5×0.586×53.1+
sin(155°-90°)(860+0.45×800+2×1.12×53.1)
=1860+155.5+1213=3228.5(kg)
江苏常熟通润FYJ200最大静载为4500kg,故符合主轴最大静载要求。
3.2.3曳引轮输出扭矩M1
实际正常运行最大扭矩M按超载10%计算(平衡系数ψ按最小取值)。
M=(1.1-ψ)QD1gn/2r
式中:
Q为轿厢载重量,r为钢丝绳倍率,即曳引比,r=1,,ψ为平衡系数,ψ=0.45,D1为曳引轮直径,D1=530mm。
则:
M=(1.1-ψ)QD1gn/2r
=(1.1-0.45)×800×0.53×9.8/2
=1350.44(N.m)
江苏常熟通润FYJ200曳引机最大扭矩为M1=1783N.m
M<M1,则满足要求。
3.2.4满载轿厢盘车力F1计算
F1=(1-ψ)QD1gn/riηD2
式中:
Q为轿厢载重量,r为钢丝绳倍率,即曳引比,r=1,,ψ为平衡系数,ψ=0.45,D1为曳引轮直径,D1=530mm,D2为盘车轮直径,D2=335mm,i为减速箱速比,i=47:
2,η为曳引机总效率,η=0.691(曳引机厂提供)。
则:
F1=(1-ψ)QD1gn/riηD2
=(1-0.45)×800×0.53×9.8×2/47×0.691×0.335
=420(N)>400N
符合要求。
3.2.5曳引机速度
v=πDn1/60ir
式中:
D为曳引轮直径,D=530mm,n1为电机每分钟转数,n1=1440rpm,i为减速箱速比,对无齿曳引机,i=47:
2,r为曳引比,r=1。
则:
v=πDn1/60ir
=3.14×0.53×1440×2/60×47=1.6996(m/s)
而江苏常熟通润FYJ200曳引机速度为1.75m/s,故符合要求。
4、悬挂、补偿装置的说明
4.1电梯曳引钢丝绳参数
钢丝绳型号:
8×19S+NF
钢丝绳直径:
φ13
钢丝绳根数:
5
钢丝绳破断载荷:
74.3KN
近似重量:
0.586kg/m
4.2电梯曳引钢丝绳安全系数校核
国标规定:
对于用根或三根以上钢丝绳的曳引驱动电梯安全系数必须大于12;
800kg、1.75m/s、曳引比1:
1,dr=13
KP=(Dt/Dp)4
式中:
Dt=530,曳引轮的直径
Dp=520,除曳引轮外所有滑轮的平均直径
则:
KP=(530/520)4=1.0791
根据GB7588-2003附录N中表N1,由β=90°,得Nequiv(t)=5.0
Nequiv(p)=KP(Nps+4Npr)=1.0791
则:
Nequiv=Nequiv(t)+Nequiv(p)=5+1.0791=6.0791
许用安全系数:
{2.6834-log[695.85×106×Nequiv/(Dt/dr)8.567]/log[77.09(Dt/dr)-2.894]}
Sf=10
{2.6834-log[695.85×106×6.0791/40.78.567]/log[77.09×40.7-2.894]}
=10
=15.17
φ13钢丝绳的最小破断力Tk=74300N
安全系数Sf=Tkm1/(P+Q+m1q1H)gn
式中:
P为轿厢自重,Q为轿厢载重量,m1为钢丝绳根数,q1为钢丝绳单位长度重量q1=0.586kg/m,
则:
S=Tkm1/(P+Q+m1q1H)gn
=74300×5/(1460+5×0.586×53.1)×9.8
=23.4
S>Sf
满足安全系数要求,故钢丝绳强度符合要求。
4.3补偿绳技术参数
补偿绳型号:
WFC075
补偿绳链环直径:
φ7
补偿绳根数:
2
补偿绳重量:
1.12kg/m
补偿链破断载荷:
18.13KN
此补偿链适用于梯速小于1.75m/s的中低速电梯。
链环间隙被消除,无噪声、生产成本低,克服了套塑型补偿链易撕裂的缺点。
5、轿厢和门系统的说明
5.1轿厢内部净尺寸:
1350×1400
5.2轿厢面积计算:
轿内面积:
1.35×1.4=1.89m2
门口面积:
0.8×0.085=0.068m2
轿厢总面积:
1.89+0.068=1.958m2
国标规定800kg轿厢最大有效面积为2.0m2,故轿厢面积符合要求。
5.3轿厢地坎和轿门至井道内表面的距离为115mm。
5.4轿厢上、下部位通风孔面积计算:
2×1.4×0.010+1.35×0.010=0.0415m2
国标规定800kg轿厢通风孔的有效面积均不应小于轿厢有效面积的1%,即0.001958m2,故轿厢通风有效面积符合要求。
5.5轿厢安全窗
轿厢安全窗尺寸为0.35m×0.5m,轿厢安全窗,且不用钥匙能从轿厢外开启,并设有手动上锁装置,配有附录B规定的三角钥匙,并安装有非自动复位UKS开关,保证在安全窗开启时,电梯不能运行。
轿厢安全窗符合GB7588-2003中的8.12条。
5.6轿顶护栏
轿顶护栏由侧架Ⅰ、侧架Ⅱ、后架、护脚板组合和和警示标志组成,护栏高度为1050mm,护脚板组合高度100mm,均符合国标GB7588-2003中的8.13条中的规定。
5.7轿门下护板的安装和尺寸
6、门系统的说明资料
6.1轿门型式、开门方式和开门净尺寸
轿门型式:
水平滑动门
开门方式:
中分
开门净尺寸:
800mm
6.2层门型式、开门方式和开门净尺寸
层门型式:
水平滑动门
开门方式:
中分
开门净尺寸:
800mm
6.3轿门与关闭后的层门间的水平距离为;45mm。
6.4轿门地坎与层门地坎之间的水平距离为;30mm。
6.5开锁区域的尺寸说明见下图
7、安全钳
7.1安全钳主要参数
型号:
AQQ125-08
安全钳型式:
碟型弹簧双楔块
制造商:
宁波申菱电梯配件有限公司
额定速度:
0.5~2.5m/s
总允许质量(P+Q);≤2500kg
7.2安全钳总容许质量的校核
(P+Q)=860+800=1460kg
宁波申菱电梯配件有限公司生产的AQQ125-08双向安全钳的总容许质量(P+Q)=2800kg,故该厂生产的安全钳满足使用要求;
8、缓冲器
8.1缓冲器主要参数
型号:
HY2/206
制造商:
河北东方机械厂
最大冲击速度:
2.01m/s
最大总质量;≤3500kg
最小总质量;≤900kg
最大允许行程:
206mm
流体规格:
N68机械油
8.2缓冲器总容许质量的校核
轿厢侧:
P+Q=860+800=1460kg
对重侧:
P+ψQ=860+0.45×800=1160kg
轿厢和对重侧各安装一个缓冲器,则缓冲器的总允许质量P+Q满足使用要求。
9、限速器
9.1限速器主要参数
型号:
XSQ115-09
制造商:
宁波申菱电梯配件有限公司
结构型式:
离心式
绳轮节径:
φ240
机械动作速度:
2.3~2.5m/s
电气动作速度:
2.19~2.4m/s
限速器绳结构:
8×19S+NF
限速器绳直径:
φ8
张紧力:
1080N
9.2限速器动作速度计算
操纵轿厢安全钳的限速器的动作应发生在速度至少等于额定速度的115%,即2.0125m/s,但应小于2.33m/s,动作速度在2.0125m/s~2.33m/s之间。
与8.1中限速器机械、电气动作速度比较,宁波申菱电梯配件有限公司生产的XSQ115-09双向限速器符合要求。
9.3限速器安全系数计算
限速器绳的最小破断载荷与限速器动作时产生的限速器的张力有关,其安全系数不应小于8.
查GB8903-88的表5可得,φ8钢丝绳的最小破断载荷为28100N(双强度)。
则安全系数Sf=28100/1080=26.02>8
该限速器安全系数符合要求。
10、导轨的说明资料
10.1导轨型号
主道:
T89/B,机械加工
付道:
TK5
10.2、导轨验算
1.75m/s电梯属于偏心导向,且认为轿厢为均布载荷,故轿厢自重重心P视为与轿厢中心重合。
又安全钳动作时,是对导轨产生最不利的情况,故只考虑安全钳动作工况。
10.2.1、弯曲应力
载荷分布:
第一种情况:
相对于X轴,见下图:
XQ=Xc+Dx/8=45+1510/8=234mm
YQ=Yp=Yc=Ys=0
第二种情况,相对于Y轴,见下图
YQ=Dy/8=1400/8=175mm
XQ=Xp=Xc=45
Xs=0
a)由导向力引起的Y轴上的弯曲应力为
Fx=k1gn(QXQ+PXP)/nh
式中:
P为轿厢自重,Q为额定载重,k1为渐进式安全钳动作时的冲击系数,k1=2.0,n为导轨根数,n=2,h为两导靴间中心距,h=3750mm。
则:
Fx=k1gn(QXQ+PXP)/nh
=2×9.8×(800×234+860×45)/2×3750=590.35(N)
My=3FxL/16
式中:
L为两导轨支架间距,L=2000mm。
则:
My=3FxL/16=3×590.35×2000/16=221381.25(N.mm)
σy=My/Wy
式中:
Wy为对单根导轨对y-y轴的截面模量,Wy=11.9cm3。
则:
σy=My/Wy=221381.25/11900=18.6(Mpa)
b)由导向力引起的X轴上的弯曲应力为
Fy=k1gn(QYQ+PYP)/(n/2)h
式中:
P为轿厢自重,Q为额定载重,k1为渐进式安全钳动作时的冲击系数,k1=2.0,n为导轨根数,n=2,h为两导靴间中心距,h=3750mm。
则:
Fy=k1gn(QYQ+PYP)/(n/2)h
=2×9.8×(800×175+860×0)/2/2×3750=737.13(N)
Mx=3FyL/16
式中:
L为两导轨支架间距,L=2000mm。
则:
Mx=3FyL/16=3×737.13×2000/16=276423.75(N.mm)
σy=Mx/Wx
式中:
Wx为对单根导轨对x-x轴的截面模量,Wx=14.5cm3。
则:
σx=Mx/Wx=276423.75/14500=19.06(Mpa)
10.2.2压弯应力
Fk=k1gn(Q+P)/n
式中:
P为轿厢自重,Q为额定载重,k1为渐进式安全钳动作时的冲击系数,k1=2.0,n为导轨根数,n=2。
则:
Fk=k1gn(Q+P)/n
=2×9.8×(800+860)/2=14308(N)
σk=Fk×ω/A
求ω之方法:
λ为细长比,λ=L/iyy
式中:
iyy为对导轨横截面对y-y轴的惯性半径,iyy=1.84cm。
则:
λ=L/iyy=2000/18.4≈109
由附录G中表G3查得,ω=2.09
σk=Fk×ω/A=14308×2.09/1570=26.43Mpa
10.2.3复合应力
对T89/B导轨来说,σperm=205Mpa
σm=σx+σy=19.06+18.6=37.66(Mpa)<σperm
σ=σm+Fkω/A=37.66+26.43=64.09(Mpa)<σperm
式中:
A为导轨截面面积,A=15.7cm2。
σc=σk+0.9σm=26.43+0.9×37.66=60.32(Mpa)<σperm
三类复合应力均小于导轨许用应力205Mpa,因此导轨在安全钳作用下的强度符合标准要求。
10.2.4翼缘弯曲应力
σF=1.85Fx/c2
式中:
c为导轨底部与导向面之间的连接宽度,c=10mm。
则:
σF=1.85Fx/c2=1.85×590.35/102=10.92(Mpa)
可见翼缘弯曲应力小于导轨许用应力205Mpa,因此翼缘弯曲强度符合要求。
9.2.5挠度计算
δx=0.7FxL3/48EIyy
式中:
L为两导轨支架间距,L=2000mm,Iyy为导轨截面对y-y轴的惯性矩,Iyy=53cm4,E为材料的弹性模量,E=205Gpa。
δx=0.7FxL3/48EIyy
=0.7×590.35×20003/48×205000×530000=0.634mm
δy=0.7FyL3/48EIxx
式中:
L为两导轨支架间距,L=2000mm,Ixx为导轨截面对x-x轴的惯性矩,Ixx=59.7cm4,E为材料的弹性模量,E=205Gpa。
δy=0.7FyL3/48EIxx
=0.7×737.13×20003/48×205000×597000=0.703mm
而导轨的许用挠度为3mm,因此导轨挠度合格。
综合以上验算,所选T89/B导轨强度符合要求。
11、曳引条件的计算
11.1、根据GB7588-2003的要求,对带切口的半圆槽下当量磨擦系数公式为
f=4μ(1-sinβ/2)/(π-β-sinβ)
式中:
β=90°,则β/2=45°,β=1.57rad
磨擦系数μ分为三种:
1)装载工况:
μ=0.1
2)紧急制停工况:
μ=0.1/1+v/10=0.1/1+2/10=0.083
3)轿厢滞留工况:
μ=0.2
三种工况下对应的当量磨擦系数为:
1)装载工况:
f=4μ(1-sinβ/2)/(π-β-sinβ)
=4×0.1(1-sin45°)/(π-1.57-sin90°)
=4×0.1(1-0.707)/(3.22-1.57-1)
=0.206
2)紧急制停工况:
f=4μ(1-sinβ/2)/(π-β-sinβ)
=4×0.083(1-sin45°)/(π-1.57-sin90°)
=4×0.083(1-0.707)/(3.22-1.57-1)
=0.170
3)轿厢滞留工况:
f=4μ(1-sinβ/2)/(π-β-sinβ)
=4×0.2(1-sin45°)/(π-1.57-sin90°)
=4×0.1(1-0.707)/(3.22-1.57-1)
=0.412
11.2、轿厢装载静态工况T1/T2≤efα
按轿厢在最低层站计算,且轿底平衡链与对重顶部曳引绳质量忽略不计:
T1=(P+1.25Q+m1q1H)gn
T2=(P+ψQ+m2q2H)×gn
式中:
P为轿厢自重,Q为轿厢载重量,m1为钢丝绳根数,q1为钢丝绳单位长度重量q1=0.586kg/m,m2为平衡链根数,q2为平衡链单位长度重量q2=1.12kg/m,,H为提升高度,ψ平衡系数,ψ=0.45。
则:
T1=(P+1.25Q/r+m1q1H)gn
=(860+1.25×800+5×0.586×53.1)×9.8
=19752.7(N)
T2=(P+ψQ+m2q2H)×gn
=(860+0.45×800+2×1.12×53.1)×9.8
=13121.6(N)
T1/T2=19752.7/13121.6=1.505
efα=2.7180.206×3.22=1.941
T1/T2≤efα,满足曳引条件。
11.3、紧急制停工况T1/T2≤efα
按空轿厢在顶层平衡系数为最大值时工况计算即可,建议平衡系数选用0.43~0.47,且轿顶曳引绳与对重底部平衡链质量可忽略不计;滑动轮惯量折算值与导轨磨擦力因数值不可忽略不计。
T1=(P+0.45Q)(gn+a)+m1q1H)(gn+a)
T2=(P+m2q2H)(gn-a)
式中:
P为轿厢自重,Q为轿厢载重量,m1为钢丝绳根数,q1为钢丝绳单位长度重量q1=0.586kg/m,m2为平衡链根数,q2为平衡链单位长度重量q2=1.12kg/m,减速度a=0.6。
则:
T1=(P+0.45Q)(gn+a)+m1q1H)(gn+a)
=(860+0.45×800)(9.8+0.6)+(5×0.586×53.1)×(9.8+0.6)
=14306.1(N)
T2=(P+m2q2H)(gn-a)
=(860+2×1.12×53.1)(9.8-0.6)
=9006.28(N)
T1/T2=14306.1/9006.28=1.588
efα=2.7180.170×3.22=1.729
T1/T2≤efα,满足曳引条件。
11.4、轿厢滞留工况T1/T2≥efα
T1=(P+m2q2H)×gn
T2=m1q1H×gn
式中:
P为轿厢自重,m1为钢丝绳根数,q1为钢丝绳单位长度重量q1=0.349kg/m,m2为平衡链根数,q2为平衡链单位长度重量q2=1.12kg/m。
则:
T1=(P+m2q2H)×gn
=(860+2×1.12×53.1)×9.8
=9593.65(N)
T2=m1q1H×gn
=5×0.586×53.1×9.8
=1524.7(N)
T1/T2=9593.65/1524.7=6.292
efα=2.7180.412×3.22=3.768
T1/T2≥efα,满足曳引条件。
11.5、曳引轮节园直径
根据GB7588规定,曳引轮滑轮的节园直径与钢丝绳公称直径之比不应小于40。
即:
D/d≥40
对于本电梯:
d=13D=530
D/d=530/13=40.8
则满足规定要求。
11.6、绳槽比压的计算
根据GB7588,对带切口的半圆槽必须满足以下条件:
p=[1/2(P+Q+Hm1q1)gn/m1Dd]×[8cos(β/2)/(π-β-sinβ)]
≤(12.5+4Vc)/(1+Vc)
式中:
P为轿厢自重,Q为额定载重,m1为钢丝绳根数,q1为钢丝绳单位长度重量,q1=0.586kg/m,;m1为钢丝绳根数,m1=5;D为曳引轮直径,D=530mm;d为钢丝绳直径,d=13mm,Vc为与轿厢额定速度相对应的钢丝绳速度,Vc=1.75m/s。
p=[1/2(860+800+53.1×5×0.586)×9.8/5×13×530]×[8cos45°/(π-1.57-sin45°)]
=1.376(N/mm2)
(12.5+4Vc)/(1+Vc)=(12.5+4×1.75)/(1+1.75)=7.09(N/mm2)
即p<(12.5+4Vc)/(1+Vc),符合比压条件。
12、轿厢架强度及刚度的计算
对于上梁、侧梁、下梁[σ]许用正应力,[σ]=88Mpa,E为材料弹性模量,对本材料E=200Gpa
12.1上梁计算
上梁视为简支梁,由2根单梁组成,中间由集中载荷P+Q+Q1组成,其中Q1为轿厢附件(补偿装置与电缆等)。
对于本电梯上梁视为[18a槽钢.,将上梁简化为下图形式,由材料力学可知最大应力及最大挠度均发生在上梁中央剖面上。
简图如下
L—上梁长度,L=1600mm
上梁的许用挠度[Y]=L/960=1600/960=1.666mm
Wx—单根槽钢对X—X轴抗弯矩(亦称载面系数):
上梁视为[18a槽钢,Wx=141.4cm3,Ix=1272.7cm4
最大应力σmax=(P+Q+Q1)gnL/8Wx
=(860+800+400)×9.8×1600/8×141.4×103
=28.55Mpa
最大挠度Y=(P+Q+Q1)gnL3/96EIx
=(860+800+400)×9.8×16003/96×2×105×1272.7×104
=0.338mm
σmax<[σ],[Y]<Y,故上梁强度和刚度符合要求。
12.2下梁计算
下梁视为简支梁(同上梁),由2根单梁组成,对于本电梯下梁视为[16a槽钢.
L—下梁长度,L=1600mm
下梁的许用挠度[Y]=L/Q=1600/960=1.666mm
Wx—单根槽钢对X—X轴抗弯矩(亦称载面系数):
下梁视为[16a槽钢,Wx=108.3cm3,Ix=866.2cm4
均布载荷q=5/8(P+Q)gn/L
=5/8(1350+
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