电梯kg梯速设计计算.docx
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电梯kg梯速设计计算
设计计算书
TKJ(1350/)
1 设计的目的
2主要技术参数
3电机功率的计算
4 电梯运行速度的计算
5 电梯曳引能力的计算
6 悬挂绳或链安全系数计算
7 绳头组合的验算
8 轿厢及对重导轨强度和变形计算
9 轿厢架的受力强度和刚度的计算
10 搁机梁受力强度和刚度的计算
11 安全钳的选型计算
12 限速器的选型计算与限速器绳的计算
13 缓冲器的选型计算
14轿厢和门系统计算说明
15井道顶层和底坑空间的计算
16轿厢上行超速保护装置的选型计算
17盘车力的计算
18操作维修区域的空间计算
19电气选型计算
20机械防护的设计和说明
21主要参考文献
1 设计的目的
TKJ(1350/型客梯,是一种集选控制的、交流调频调压调速的乘客电梯,额定载重1350Kg,额定运行速度s。
本客梯采用先进的永磁同步无齿轮曳引机进行驱动,曳引比为2:
1,绕绳方式为单绕,采用2导轨结构,用一个主轿架承受轿厢,在曳引绳的牵动下沿着2根主导轨上下运行,以达到垂直运输乘客和医疗设备的目的。
本客梯的轿厢内净尺寸为宽2100mm*深1600mm,内净面积为,完全符合GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》的要求。
本计算书按照GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》的要求进行计算,以验证设计是否满足GB7588-2003标准和型式试验细则的要求。
本计算书验算的电梯为本公司标准的1350kg乘客电梯,主要参数如下:
额定速度s 额定载重量1350kg
提升高度层站数15层15站
轿厢内净尺寸2100mm*1600mm 开门尺寸1100mm*2100mm
开门方式为中分式
本电梯对以下主要部件进行计算:
(一)曳引机、承重部分和运载部分
曳引机永磁同步无齿轮曳引机,型,15Kw,绕绳比2:
1,单绕,曳引轮节径450mm,速度s
搁机大梁主梁25#工字钢
轿厢2100mm*1600mm,2导轨
钢丝绳7-φ10,2∶1曳引方式
导轨轿厢主导轨T89/B
(二)安全部件计算及声明
安全钳渐进式AQ11B型,总容许质量3500kg,额定速度s
限速器LOG03型,额定速度s
缓冲器YH68-210型油压缓冲器,额定速度~s,总容许质量800-3500kg,行程210mm,总高675mm
2 主要技术参数
Q
额定载重量
Q=1350kg
ve
额定速度
ve=s
轿厢尺寸(宽*深*高)
2100mm*1600mm*2400mm
开门方式
中分
开门尺寸(宽*高)
1100mm*2100mm
H
提升高度
H=
i
曳引比
i=2
d
曳引绳及绳径
8×19s西鲁式,d=10mm
n
曳引绳根数
n=8
D
曳引轮节径
D=450mm
D1
导向轮、轿顶轮、对重轮的平均直径
D1=520mm
K
平衡系数
K=~
P
轿厢自重
P=1400kg
W1
曳引钢丝绳每米重量
轿厢在底层时曳引轮轿厢侧的钢丝绳重量
m
W1=8**=120kg
W2
随行电缆每米重量
轿厢在顶层时轿厢侧的随行电缆重量
kg/m
W2=
(2)*=37kg
W3
补偿链每米重量
轿厢在顶层时轿厢侧的补偿链重量
kg/m
W3=110kg
G
对重重量
G=P+K*Q
(1940~2075)kg
amax
最大加减速度值
amax=s2
α
曳引包角
α=155o=rad
β
半圆曳引绳槽的切口角
β=95
γ
曳引绳槽的槽角度
γ=35o
Smax
曳引机最大径向负载
6000kg
η
电梯运行的总效率
η=
N
电机功率
15kw
vl
曳引机节径线速度
m/s
n1
电机额定转速
149rpm
轿厢导轨
T89/B
限速器
XS3型,额定速度s
安全钳
渐进式AQ10A型,最大总容许质量P+Q=3331kg,额定速度s
缓冲器
YH68-210型油压缓冲器,额定速度s,总容许质量3500kg,行程h1=210mm,总高h=675mm
3电机功率的计算
对于交流电梯,功率按下列公式计算:
N=(1-K)QV1/102ηi(kW)
式中:
K—平衡系数,K=;
Q—额定载荷,Q=1350Kg
V1—曳引机节径线速度,V1=s
η—电梯传动的总效率,η=
i—曳引比,i=2
将各参数代入上式:
N=()*1350*(102**2)=
考虑到轿厢运行产生的附加阻力、满载起动工况及电机温升等情况,选用
型,电机功率,可以满足设计要求。
图1 曳引系统示意图
4 电梯运行速度的计算
电梯的运行速度V=π*D*n1/60*i
式中:
D—曳引轮节园直径,D=
n1—电机的额定转速,n1=149rpm
i—曳引比,i=2
将各参数代入:
V=**149/(60*2)=m/s
对于VVVF控制的电梯,只要V大于等于额定速度s,就可以通过改变电机的输入频率和电压来调节电梯的运行速度,使之在~*额定速度的范围内,从而满足要求。
5 电梯曳引能力的计算
根据GB7588—2003的要求,电梯曳引力的计算分别按轿厢装载、紧急制动、轿厢滞留3种工况进行。
基本参数
5.1.1选用的型曳引机,其曳引轮的槽型为半圆槽,槽形的几何参数为:
槽的角度γ=35o=rad
下部切口角度 β=95o=rad
5.1.2当量摩擦系数的计算
根据GB7588—2003的要求,当量摩擦系数按下式计算:
f=μ*4*(cos(γ/2)-sin(β/2))/(π-β-γ-sinβ+sinγ)
式中:
μ—摩擦系数,对应3种工况分别为:
装载工况 μ=
紧急制停工况μ=/(1+V1/10)=/(1+/10)=
轿厢滞留工况μ=
将各参数代入可得3种工况下的当量摩擦系数:
1)装载工况
f=*4*(cos(35o/2)-sin(95/2))/(π+sin35o)=
2)紧急制停工况
f=*4*(cos(35o/2)-sin(95o/2))/(π+sin35o)=
3)轿厢滞留工况
f=*4*(cos(35o/2)-sin(95o/2))/(π+sin35o)=
轿厢装载工况
根据GB7588—2003的要求,按照载有125%额定载荷的轿厢在底层平层位置时最不利情况进行计算,此时应满足:
T1/T2≤efα
式中:
T1/T2—曳引轮两边曳引绳的较大静拉力与较小静拉力的比值
e—自然对数的底,e=
α—曳引绳在曳引轮上的包角,α=155o=rad
将相关参数代入可得:
T1=(P+*Q+W1)g/i=(1400+*1350+51)*2=15379N
T2=(G+W3)g/i=(2008+0)*/2=9839N
T1/T2=15379/9839=
efα=e*=
因为T1/T2=≤efα=
所以满足曳引条件。
紧急制停工况
根据GB7588—2003的要求,按照空载轿厢在顶层平层位置时最不利情况进行计算,此时应满足:
T1/T2≤efα
将相关参数代入可得:
T1=G*(g+amax)/i+W1*(g+i*amax)=2008*+/2+51*+2*=10892N
T2=(P+W2+W3)*(g-amax)/i=(1400++110)*N
T1/T2=10892/7105=
efα=e*=
因为T1/T2=≤efα=
所以满足曳引条件。
轿厢滞留工况
根据GB7588—2003的要求,按照空载轿厢在顶层位置、对重压实在对重缓冲器上时最不利情况进行计算,此时应满足:
T1/T2≥efα
将相关参数代入可得:
T1=(P+W2+W3)*g/i=(1400++110)*2=7486N
T2=W1*g=51*=N
T1/T2=7486/=
efα=e*=
因为T1/T2=≥efα=
所以满足曳引条件。
6 曳引绳的安全计算
6.1曳引绳的直径要求
根据GB7588—2003的要求,曳引轮的节径D与曳引绳的直径d之比不应小于40。
在本系统中,D=450mm,d=10mm,则D/d=450/10=45≥40,满足标准要求。
曳引绳的安全系数计算
根据GB7588—2003的要求,当装有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时,曳引绳的实际安全系数S应不小于按标准附录N规定的安全系数计算值Sf,即S≥Sf,并不小于12。
6.2.1实际安全系数S的计算
S=nF/((P+Q)/i+W1)g
式中:
F-单根曳引绳的最小破断载荷,F=44KN
将相关参数代入可得:
S=7*44*1000/(((1400+1350)/2+51)*)=
6.2.2标准规定的安全系数Sf的计算
根据GB7588—2003标准附录N的规定,本系统中滑轮的等效数量Nequiv为:
Nequiv=Nequiv(t)+Nequiv(p)
式中:
Nequiv(t)-曳引轮的等效数量,Nequiv(t)=
Nequiv(p)-导向轮的等效数量
Nequiv(p)=KP*(Nps+4*Npr)
根据标准的规定和曳引系统示意图(图1)可得:
KP=(D/D1)4=(450/520)4=
Nps=3
Npr=0
则Nequiv(p)=*(3+4*0)=
Nequiv=+=
因为Sf=10X
X=X2
X1=log(*106*Nequiv)/(D/d))=log(*106*/45)
=-
X2=log(*(D/d)–=log(*45–=-
X=X2==
所以Sf=10X==
从以上计算可得:
S=≥Sf=,即实际安全系数S大于标准规定的安全系数Sf并不小于12,所以曳引绳的安全系数满足标准要求。
7 绳头组合的验算
采用专业厂生产的Φ10mm型楔块式绳头组合,其型式试验的破断力为44kN,大于每根钢丝绳最小破断载荷的80%,即44*80%=,满足GB7588-2003的规定,绳头组合的强度足够。
8 轿厢及对重导轨的计算
选用标准JG/《电梯T型导轨》规定的T89/B型导轨作为轿厢主导轨。
根据标准,相应的主要技术参数如下:
主导轨数量n=2翼缘厚度C=10mm截面积A=1570mm
惯性半径ix=iy=
惯性距Jx=597000mm4Jy=530000mm4
抗弯模量Wx=14500mm3Wy=11900mm3
抗拉强度Rm=370N/mm2弹性模量E=*105N/mm2
许用应力:
正常使用时[σ1]=165N/mm2,安全钳动作时[σ2]=205N/mm2
许用变形[δ]=5mm
导轨支架间距l=2500mm细长比λ=l/ix=2500/=126
弯曲系数(查GB7588-2003附录G表G3):
ω=
轿厢尺寸:
宽Dx=2000mm,深Dy=1750mm,高Dz=2400mm
轿厢上下导靴之间距离h=3550mm
导轨受力主要有3种工况:
1、安全钳动作时工况,2、装卸载工况,3、运行工况。
其中最不利的工况为安全钳动作时的工况,其次为装卸载工况,所以只需计算这2种工况下导轨的受力和变形是否满足要求。
安全钳动作时的工况
本系统选用渐进式安全钳,其冲击系数为k1=2。
本系统为中心导向和悬挂的轿厢,其坐标见轿厢布置图2(轿厢中心Cd和轿厢重心Pd与悬挂中心Sd重合,额定载荷Q分别按相对于X轴和Y轴、均匀分布在最不利的3/4的轿厢面积里计算)。
图2轿厢布置图
额定载荷中心坐标Xq=325mmYq=
8.1.1由导向力引起的Y轴上的弯曲应力
Fx=k1*Q*g*Xq/(2h)=2*1350**325/(2*3550)=1211N
My=3*Fx*l/16=3*1211*2500/16=567656Nmm
σy=My/Wy=567656/11900=N/mm2
8.1.2由导向力引起的X轴上的弯曲应力
Fy=k1*Q*g*Yq/h=2*1350**3550=1398N
Mx=3*Fy*l/16=3*1398*2500/16=655313Nmm
σx=Mx/Wx=655313/14500=N/mm2
8.1.3压弯应力
Fk=k1*(P+Q)g/n=2*(1400+1350)*2=26950N
σk=Fk*ω/A=26950*1570=mm2
8.1.4复合应力和翼缘弯曲应力
σm=σx+σy=+=mm2≤[σ2]=205N/mm2
σ=σm+Fk/A=+26950/1570=mm2≤[σ2]=205N/mm2
σc=σk+*σm=+*=N/mm2≤[σ2]=205N/mm2
σf=*Fx/C2=*1211/102=N/mm2≤[σ2]=205N/mm2
满足强度要求。
8.1.5挠度
δx=*Fx*l3/(48EJy)=*1211*25003/(48**105*530000)=≤[δ]=5mm
δy=*Fy*l3/(48EJx)=**25003/(48**105*597000)=mm≤[δ]=5mm
满足许用变形要求。
装卸载工况
装卸载时:
FS==**1350=5292N,X1=1400mm
8.2.1由导向力引起的Y轴上的弯曲应力
Fx=FS*X1/(2h)=5292*1400/(2*3550)=1043N
My=3*Fx*l/16=3*1211*2500/16=567656Nmm
σy=My/Wy=567656/11900=N/mm2
8.2.2由导向力引起的X轴上的弯曲应力
本系统中不存在由导向力引起的X轴上的弯曲应力,所以:
Fy=0
Mx=0
σx=0
8.2.3压弯应力
在装卸载时不发生压弯情况,所以:
Fk=0
σk=0
8.2.4复合应力和翼缘弯曲应力
σm=σx+σy=0+=N/mm2≤[σ1]=165N/mm2
σ=σm+Fk/A=+0=N/mm2≤[σ1]=165N/mm2
σf=*Fx/C2=*1211/102=N/mm2≤[σ1]=165N/mm2
满足强度要求。
8.2.5挠度
δx=*Fx*l3/(48EJy)=*1211*25003/(48**105*520000)=mm≤[δ]=5mm
δy=0≤[δ]=5mm
满足许用变形要求。
8.2.6对重导轨计算
采用T/K5A导轨,符合JG/《电梯对重空心导轨》。
TK5A的技术参数:
Wxx=6.30cm3x轴的截面积
Wyy=4.82cm3y轴的截面积
A=6.17cm2导轨的截面积
Ixx=24.33cm4x轴的截面惯性矩
Iyy=18.78cm4y轴的截面惯性矩
ixx=1.99cmx轴的回转半径
iyy=1.74cmy轴的回转半径
E=弹性模量
ω=ω系数(根据细长比查表求得lk/i=)100
σperm=正常使用时许用应力
δperm=最大允许变形量
c=1.8mm导轨连接部分宽度
L=2000mm导轨支架的最大间距
n=2支导轨的数量
Rm=370Mpa导轨抗拉强度(导轨材料力学性能)
A5≥%导轨材料的延伸率
K1=
K2=
K3=
G=P+rQ=2008kg
h=2800mm…上下导靴间距
DBG=1450mm…对重架导轨距
W=250mm…对重架宽度
GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》规定:
对于中心悬挂或对称悬挂的对重或平衡重,设定重力的作用点偏差在宽度方向为5%,深度方向为10%,
DBGy=145mm…重力作用点在y方向的偏移
BTFx=12.5mm…重力作用点在x方向的偏移
M=0.00kg…附加装置的质量
8.2.6.1正常使用导靴在Y方向作用在导轨上的力
Fx=K2Gg×BTFx/(2h)=××2008×2×2800=
My=3Fxl/16=
σy=My/Wy=19766/×1000=
8.2.6.2导靴在X方向作用在导轨上的力
Fy=g(gPYp+FsYl)/h=××2008×145/2800=1223N
Mx=3Fyl/16=3×1223×2000/16=458577Nmm
σx=Mx/Wx=458577/6300=
8.2.6.3弯曲应力
在正常使用工况下,不发生弯曲情况。
8.2.6.4复合应力
σm=σx+σy=+=<σperm=165Mpa
σ=σm+(k3M)/A=+×20/617)=+=<σperm=165Mpa
8.2.6.5翼缘弯曲:
σf=C2=××=<σperm=165Mpa
8.2.6.6挠度:
δx=3/48EIy=××20003/(48×210000×530000)=<σperm=5mm
结论:
电梯正常使用、运行时对重导轨的应力和变形符合要求。
9 轿厢架强度和刚度的计算
轿厢架是电梯的主要受力部件,它由上梁、下梁、立梁及连接它们的若干紧固件组成,计算时,视上、下梁均为简支梁,其中上梁作用载荷为整个安装在轿厢架上所有零部件的总重量(包括轿厢架自身的重量)和额定载重量之和,并作用于上梁的中央;下梁则假定额定载重量和轿厢上各个部件的总重量之和的5/8均布于下梁上,其余3/8的总重量再加上补偿链及随行电缆的重量集中作用于下梁中央。
对于立梁,由于载荷在轿厢内分布不均匀,及立梁与上、下梁视为刚性连接等特点,立梁受到拉伸与弯曲的组合作用。
图3轿厢架结构示意图
1——拉杆2——上梁3——直梁 4——轿厢5——轿底6——下梁
基本参数
(1)T1——电梯满载起动时,上梁所受的作用力:
T1=(P+Q)(g+a)=(1400+1350)*+=28325N
式中:
P—整个轿厢的重量
Q—额定载荷
(2)T2——电梯满载起动时,下梁所受的均布载荷:
T2=(P1+Q)(g+a)*5/8=(1200+1350)*+*5/8=16416N
式中:
P1—去除上梁、轿顶轮、直梁等辅件后的轿厢重量
(3)T3——电梯满载起动时,下梁所受的集中载荷:
T3=(P1+Q)(g+a)*3/8+(W2+W3)=(1200+1350)*+*3/8+(+110)=9977N
式中:
W2—随行电缆的重量
W3—补偿链的重量
(4)T4——电梯满载起动时,立梁所受的垂直作用力:
T4=(P2+Q)(g+a)=(1300+1350)*+=27295N
式中:
P2—去除上梁、轿顶轮等辅件后的轿厢重量
(5)在本系统中,上梁采用16a#—GB/T707-1988槽钢制作;下梁和直梁采用14a#—GB/T707-1988槽钢制作。
它们的几何特性参数分别为:
16a#槽钢:
Wx=108cm3;Ix=866cm4
14a#槽钢:
Wx=;Wy=13cm3;Ix=564cm4;Ix=;A=
[σ]——Q235材料的许用应力,对于上、下梁及立梁:
[σ]=[σ]b/n=375/=150Mpa
E——材料的弹性模量,对于本系统:
E=210Gpa
Lo——上、下梁的跨度,对于本系统:
Lo=2216mm
[Y]——上、下梁的许用挠度,对于本系统:
[Y]=Lo/1000=2216/1000=mm
H——上、下导靴之间的垂直中心距,对于本系统:
H=3550mm
L——立梁的长度,对于本系统:
L=3340mm
上梁强度和刚度的计算
上梁的受力情况见上梁受力示意图4,
上梁采用2根16a#—GB/T707-1988槽钢
制作,根据材料力学的基本理论可知,上
梁所受的最大弯矩、最大应力及最大挠度
分别为:
Mmax=T1*L0/8
σmax=Mmax/Wx
Ymax=T1*Lo3/(2*48*E*Ix)
将有关参数代入:
Mmax=28325*8=7846Nm
σmax=7846*1000/(108*1000)
=Mpa
Ymax=28325*22163/
(2*48*210*103*866*104)=mm
因为σmax=Mpa<[σ]
=150Mpa
Ymax=mm<[Y]=mm
所以上梁的强度和刚度足够。
下梁强度和刚度的计算
下梁的受力情况见下梁受力示
意图5,下梁采用2根14a#—GB/
T707-1988槽钢制作,本系统中:
均布载荷q=T2/L0=16416/=
7408N/m;
根据材料力学的基本理论可知,
下梁所受的最大弯矩、最大应力及
最大挠度分别为:
(a)在集中载荷情况下
M2max=T3*L0/8
σ2max=M2max/Wx
Y2max=T3*Lo3/(2*48*E*Ix)
将有关参数代入:
M2max=9977*8=2764Nm
σ2max=2764*1000/(*1000)=Mpa
Y2max=9980*22163/(2*48*210*103*564*104)=
(b)在均布载荷情况下
M1max=q*Lo2/Wx
Y1max=(5*q*Lo4)/(2*384*E*Ix)
将有关参数代入:
M1max=*16=Nm
σ1max=*1000/*1000)=Mpa
Y1max=(5**10-3*22164)/(2*384*210*103*564*104)=mm
根据应力的叠加原理可得:
σmax=σ1max+σ2max=+=Mpa<[σ]=150Mpa
Ymax=Y1max+Y2max=+=mm<[Y]=mm
所以下梁的强度和刚度足够。
立梁的强度计算
立梁的受力情况见立梁受力示意
图6,立梁采用2根14a#—GB/T707
-1988槽钢制作,本系统中:
轿厢的
内净宽度B=;
根据材料力学的基本理论可知,
在受到拉伸和弯曲的组合作用下,
立梁所受的最大应力为:
σmax=Q*g*B*L/(32*Wy*H)+
T4/(2*A)
将有关参数代入:
σmax=1350***/
(32*13*+33990/(2**102)
=<[σ]=150Mpa
所以立梁的强度足够。
10 搁机梁强度和刚度的计算
搁机梁为2根28a#——GB706/T-1988工字钢。
按简支梁计算,并按最不利的工况计算,即所有受力点都在梁的跨度中央。
搁机梁受纯弯矩的作用,弯矩、许用应力和挠度分别为:
M=[2*(P+Q+G)+Gm]*g*L/4
σ=M/(2*Wx)
y=[2*(P+Q+G)+Gm]*g*L3/(2
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