电梯轿厢结构设计.doc
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毕业设计（论文）
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摘要
本次设计的内容主要由轿厢的外形结构设计和技术文件两部分构成。
其中结构部分使用AUTOCAD和SOLIDWORKS软件实现全部平面图纸和三维模型的绘制。
包括轿厢架、轿厢壁、轿厢底、轿厢顶以及其他结构部件。
技术文件主要包括了轿厢外设部件和内部结构的一系列受力和技术参数的分析计算。
包括电梯的工况、钢丝绳及绳头锥套的的强度计算、轿厢架的强度计算、电梯导轨的计算以及其他设备的选型计算。
关键词：
结构设计,受力分析
Abstract
Thedesignoftheelevatorcarmainlyaboutthestructuraldesignandtechnicaldocumentation.StructuralpartofwhichsoftwaretouseallofAUTOCADandSOLIDWORKSdrawingsand3Dmodeldrawing.Includingcarracks,carwall,theendcar,thecarroofandotherstructuralcomponents.Technicaldocumentsincludetheperipheralcomponentsandinternalstructureofthecararangeofforceandtechnicalparametersofcalculation.Conditions,includingtheelevator,wireropeandropesleeveofthestrengthcalculation,thecarframestrengthcalculation,thecalculationoftheelevatorrailsandotherequipmentsizing
Keywords:
structuraldesign,StressAnalysis
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1引言
随着社会发展和物质生活水平的提高，电梯成为人们日常工作、生活中必不可少的楼宇交通工具，而电梯轿厢正是乘客了解电梯性能、感受电梯品质、品评电梯档次的最直接环节。
而电梯轿厢的设计也必须走向一个崭新的时代，必须着眼于未来，致力于让我们的日常生活不断发生惊喜的变化，致力于创造更理想的生活方式、创造更完善的生活空间，彰显丰富多彩的电梯文化，倡导电梯轿厢设计的最新理念，探讨电梯轿厢设计的未来发展方向。
这就是本次课题所研究的作用和意义所在。
本次课题的研究就主要是针对电梯轿厢的结构进行设计，力求能在设计过程中突出设计的创造性、科学性和实用性。
有以下几个结构要素进行设计：
电梯的工况和受力分析以及主要技术参数，曳引能力、钢丝绳、轿架、厢体、导轨的结构设计计算以及一些辅助部分设计。
如上就是本课题主要的设计内容,除了基本的计算设计和图纸外，也将会用到如AutoCAD、SOLIDWORKS平面三维设计软件，以求达到更好的设计效果和更直观的作品感受。
由于本人能力及学识有限，在设计中尚存在一些缺陷，望老师们能给予批评以及指导。
2设计计算说明
2.1电梯的工况和受力分析
电梯在正常运行时，以不大于额定载荷的载重量在额定运行速度的条件下工作，曳引电动机的转速为一衡等值，此时曳引钢丝绳两端受的力相等。
设曳引机左转电梯上行，则曳引机右转电梯下行。
由于曳引机在电梯平层时起、制动的需要，曳引电动机出现了加、减速运转，此时曳引钢丝绳两端出现了不平衡的力。
电梯加、减速运行时的工况如下：
（见图2-1）：
1）当轿厢载有额定载荷起动上行或以额定速度下行制动时：
①重边力在轿厢侧：
②轻边力在对重侧：
2）当轿厢载有额定载荷起动下行或以额定速度上行制动时：
①重边力在对重侧：
②轻边力在轿厢侧：
3）当轿厢空载起动上行或以额定速度下行制动时，
①重边力在轿厢侧：
②轻边力在对重侧：
4）当轿厢空载起动下行或以额定速度上行制动时，
①重边力在对重侧：
②轻边力在轿厢侧：
式中：
G——轿厢自重N
Q——额定载重量N
Wd——对重装置重量NWd=G+kQ
其中：
k——对重平衡系数k=0.45～0.5,客梯取k=0.45
A——电梯起、制动加速度m/s2
根据GB7588-1995《电梯制造与安装安全规范》第9章注释之公式中：
变形为:
C1a+a=C1g+g
当0≤V≤0.63时C1=1.10a=0.467
当0.63≤V≤1.0时C1=1.15a=0.684
当1.0≤V≤1.6时C1=1.20a=0.892
当1.6≤V≤2.5时C1=1.25a=1.09
当2.5＜V时C1≥1.25
式中：
V——额定运行速度m/s本梯V＝1.0m/s
取a=0.684
G——重力加速度m/s2上海g=9.81
SX——轿厢侧边力N
Sz——对重侧边力N
S1——钢丝绳重边力N
Sz——钢丝绳轻边力N
电梯属于起重机电设备，同时又是轨道运行器，具有超载、超速运行的可能，GB7588-2003第D2篇规定了超载试验时载重量为125％额定载重量；第9.9章规定了限速器允许运行速度不小115%额定速度。
在以下的强度计算中以此为依据。
除此以外，一般的机械强度计算取安全系数≮1.1
另外，当机械零部受力时，由于结构的不均匀、力的不稳定及受力点的偏差，结构内部会产生剪力、弯矩、甚至扭矩等一系列的复合内应力来平衡外力，计算必须考虑这些复合应力。
本电梯的受力构件所用的材料不低于Q235-A，具有较大的强度屈服极限。
按照莫氏强度理论和现代张力场梁理论及有限元强度理论计算可以得到轻便合理的结构和充分发挥材料的综合强度。
除GB7588强制性规定的计算方法外，一般计算零部件的强度计算按第四强度理论计算综合强度，其理论公式为：
λ=σS/σd或=σ0。
2/σd＞1
式中:
λ——强度储备系数取λ=1.1～1.5为合理
σd——当量应力MPa
式中：
τ——剪应力Mpaτ=[Qmax]/Amin
σ——正应力Mpaσ=[Mmax]/Wmin
σn——扭应力Mpaσn=[Mnmax]/Wmin
其中：
[Q]——剪切力N，[M]——弯矩N·m，[Mn]——扭矩N·m
2.2主要技术参数
轿厢自重GX=960+258（轿底梁）=1218kg
轿门重GM=138kg（包括门、门机）
附加重GF=31kg（包括平层、极限、操纵箱、挂线架等）
轿厢重量G=GX+GM+GF=1218+138+31=1387kg
额定载重量Q=1000kg
曳引机永磁同步无齿轮型
提升高度以井道总高度80m（22层22站）为参照依据
钢丝绳重量Ws=0.347×148×5=257kg（5-φ10）
随行电缆重量WD=0.862×121=104kg（1-60×0.75mm2）
补偿链重量WL=2×1.25×75=187kg
曳引轮直径φ400mm
轿底轮直径φ400mm
曳引比i=2:
1
平衡系数k=0.45
对重重量Wd=G+0.45Q=1387+45×1000=1837kg
电动机功率P=5.479kw
电动机转速n=95r/min
额定运行速度V＝1m/s=60m/min
电梯运行机械效率η=0.68
2.3电动机功率计算
根据《电梯与自动扶梯》介绍的计算公式，电机静功率：
PV＝Q·V·k/6120η＝1000×60×0.475/6120×0.85＝5.479kW
式中:
η——曳引机效率
蜗轮蜗杆传动η＝0.5～0.6，无齿轮传动η＝0.8～0.9。
本梯为2:
1无齿轮传动,取η＝0.85。
2.4曳引能力验算
曳引条件的验算按GB7588-2003第9.3章有以下三个要求：
1.当载有125％额定载荷的轿厢平层时不打滑；2.轿厢不是管空载还是满载，紧急制进动时的减速度不应超过缓冲器作用时的减速度值；3.对重压在缓冲器时轿厢不能上行（即对重滞留时钢丝绳应打滑），槽口参数见图2-1。
1
1.1
1.2
1.3
1.4
2.4.1轿厢平层时钢丝绳不打滑的计算
载荷为Q′=1.25·Q＝1250kg图2-2曳引槽型
钢丝绳在曳引轮槽中不打滑条件按GB7588-1995计算,即轿厢载有125％
额定载荷位于最低层站及轿厢空载位于最高层站两种不利情况来计算。
其计算公式为：
式中：
S1——重边力,S2——轻边力
C1——轿厢的起、制动加减速度系数
（GB7588-1995）
C2——与绳轮槽摩擦系数sin96.5°的切口槽
C2＝0.993
e——自然对数的底数
f——钢丝绳在绳槽中的当量摩擦系数
μ——钢丝绳在铸铁绳轮中的摩擦系数μ＝0.1
β——曳引轮槽切口角度β＝96.5π/180＝1.684弧度（见图2-1）
1）当载有125％额定载荷的轿厢位于最高层站平层时，重边力S1在轿厢侧，轻边力S2在对重侧：
S1
（1）=（G＋Q′＋WD＋WL）·ｇ/2=（1387＋1250＋38+187）×9.81/2=14038N（合力）
S2
（1）＝（Wd+Ws）·ｇ/2=（1837+257）×9.81/2＝10271N（合力）
2）当空载轿厢位于最低层站平层时，重边力S1对重侧,轻边力S2在轿厢侧：
S1
（2）＝（Wd＋WD＋WL）·ｇ/2＝（1837+38+187）×9.81/2＝10114N
S2
（2）＝（G＋Ws）·ｇ/2＝（1218+257）×9.81/2＝7235N
3）曳引系数计算:
efα＝e0.219π＝1.9897
α—曳引轮包角α＝180°＝π
4）曳引能力的计算:
当载有125％额定载荷的轿厢位于最高最层站时
（S1
（1）/S2
（1））.C1.C2＝（14038/10271）×1.145×0.993＝1.554
当空载轿厢在最低层站时
（S2
（2）/S2
（1））.C1.C2＝（10114/7235）×1.145×0.993＝1.589
结论：
重力比值小于曳引系数efα。
即（S1/S2）×C1×C2＜efa钢丝绳在曳引轮槽中不打滑。
能满足钢丝绳在曳引轮槽中不打滑条件,符合GB7588-2003第9.3a）条的要求，保证电梯正常运行。
2.4.2轿厢滞留工况钢丝绳打滑的验算
按GB7588
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