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TKJ100016JXPVVVF交流调压调频调速乘客设计计算书

 

TKJ1000/1.6-JXP(VVVF)交流调压、调频、调速乘客电梯

 

设计计算书

(JS)

 

台山电梯有限公司

二零零三年十月

设计:

审核:

批准:

目录

1、计算说明

2、主要技术性能参数

3、传动系统计算

3.1参数

3.2电动机功率计算及选用曳引机

3.3验算电梯额定运行速度

3.4曳引条件计算

3.5钢丝绳安全系数验算

4、结构计算

4.1轿厢架计算

4.1.1参数及材料几何特性

4.1.2轿厢架上梁计算

4.1.3下梁计算

4.1.4立梁计算

4.1.5轿厢架联接螺栓强度校核

4.2承重梁计算

4.2.1承重梁支反力计算

4.2.2承重梁弯曲应力计算

4.3导轨弯曲应力计算

5、安全部件验算

5.1限速器验算

5.1.1动作速度校核

5.1.2限速器绳的张紧力验算

5.2安全钳验算

5.3缓冲器验算

5.4层门锁

6、电气计算说明

6.1控制系统计算

7、参考资料

1、计算说明

TKJ1000/1.6-JXP(VVVF)型交流调压调频调速乘客电梯设计依据为GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》和GB/T10058-1997《电梯技术条件》,GB3811《起重机设计规范》。

电梯主参数及轿厢、井道、机房的形式与尺寸是根据GB/T7025.1-1997,GB/T7025.2-1997进行规范设计。

2、技术性能参数

额定载重量:

Q=1000kg

额定速度:

V=1.6m/s

平衡系数:

取0.45

提升高度:

H=70m(20层)

轿厢重量:

P=1200kg

电缆重量:

W1=120kg

钢丝绳规格:

GB8903-888×19S+NFΦ13×6(根)

轿厢通风面积:

0.031m2与轿厢面积之比为(0.031/2.4)1.3%

曳引轮与钢丝绳直径之比为560/13=43.1

3、传动系统计算

3.1参数

平衡重量:

W2=1650kg

电梯起动加速度和制动减速度:

a≥0.8m/s2

曳引传动总效率:

η=0.68

钢丝绳总重量:

W3=210kg

平衡链重量:

W4=241kg(3.3kg/m×73m,节距:

26,破断载荷:

78KN)

3.2电动机工率计算及选用曳引机

N=(1-φ)Q.V=(1-0.45)×1000×1.6=12.7kW

102.η102×0.68

选用佛山南洋电梯机械厂生产的YJVF180型曳引机,参数如下:

a.电动机功率:

N=18.5kW

b.电动机转速:

n=1440r/min

c.曳引机传动比:

i=53/2

d.曳引轮节圆直径:

D=560mm

e.导向轮直径:

DR=520mm

f.曳引包角:

a=160°(按机房实际计算)

g.曳引轮槽型为切口槽:

角度β=100°、γ=45°(南洋电梯机械厂提供)

3.3验算电梯额定运行速度V.

V=nπD=1440×π×0.56×2=1.59m/s

60i60×53

1.6-1.59×100%=0.6%

1.6

(参考GB10058-1997电梯技术条件)结论:

符合

3.4曳引条件计算

曳引系统简图如(图1),根据GB7588-2003附录M,曳引力在下列情况任何时候都得到保证:

a)正常运行;

b)在底层装载;

c)紧急制停的减速度;

a、载有125%额定载荷的轿厢位于最低站时:

T1≤efa

T2

T1—轿厢则钢丝绳拉力.(N)

T2—对重则钢丝绳拉力.(N)

f—当量摩擦系数

a—钢丝绳在曳引轮上的包角

e—自然对数的底

对半圆槽或带切口的半圆槽应采用下面公式:

f=4μ(cosr/2-sinβ/2)

π-β-γ-sinβ+sinγ

式中:

β=100°、γ=45°

μ=0.1装载工况(GB7588-2003附录M)

∵f=4μ(cos22.5°-sin50°)

π-(100/180)×π-(45/180)×π-sin100°+sin45°

f=0.1895

a—钢丝绳在曳引轮上的包角,160°×π=2.791

180°

∴efa=e0.1895×2.791=1.697

T1=P+1.25Q+W3=12000+12500+2100=26600(N)

T2=W2+W4=16500+2410=18910(N)

T1=26600=1.41

满足要求

T218910

b、空载轿厢位于最高层

T2=W2+W3=16500+2100=18600(N)

T1=p+W1+W4=12000+1200+2410=15610(N)

T1=18600=1.2

满足要求

T215610

c、紧急制动工况

∵μ=0.1

1+V/10

式中:

V—轿厢额定速度下对应的绳速m/s.V=1.6m/s.

∴μ=0.1=0.0862

1+0.16

∴f=4×μ(cos22.5°-sin50°)

π-(100/180)×π-(45/180)×π-sin100°+sin45°

f=4×0.0862(0.9239-0.766)=0.163

3.14-1.744-0.785-0.9848+0.7071

a=160°×π=2.791

180°

efα=e0.163a=1.58

根据GB7588-2003附录M

M2.1.2紧急制动工况:

任何情况下,减速度不应小于下面数值:

a)对于正常情况为0.5m/s2

b)对于使用了减行程缓冲器的情况为0.8m/s2

根据GB7588-2003附录D中,D2、h)曳引检查

1)行程上部范围,上行,轿厢空载;

当a=0.8m/S2时

T2=(W2+W3)×(gn-a)=(1650+210)×(9.8-0.8)=16740(N)

T1=(P+W1+W4)×(gn+a)=(1200+120+241)×(9.8+0.8)=16546.6(N)

T2=16740=1.01<efα=1.58结论:

满足要求

T116546.6

当a=3.0m/S2时

T1=(P+W1+W4)×(gn+a)=19980.8(N)

T2=(W2+W3)×(gn-a)=12648(N)

T1=1.57<efα=1.58结论:

满足要求

T2

2)行程下部范围,下行,轿厢载有125%额定载荷;

当a=0.8m/S2时

T1=(P+1.25Q+W3)×(gn-a)=22140(N)

T2=(W2+W4)×(gn+a)=20044.6(N)

T1=1.1<efα=1.58结论:

满足要求

T2

当a=3.0m/S2时

T2=(W2+W4)×(gn+a)=24204.8(N)

T1=(P+1.25Q+W3)×(gn-a)=16728(N)

T2=1.45<efα=1.58结论:

满足要求

T1

以上两种情况都满足要求,所以只要曳引机的制动减速度在0.8m/S2≤a≤3.0m/S2范围内即可满足曳引条件.

d、对重压在缓冲器上,曳引机向上方旋转(滞留工况)

T1≥efα

T2

根据GB7588-2003附录M轿厢滞留工况μ=0.2

∴f=4×μ(cos22.5°-sin50°)

π-(100/180)×π-(45/180)×π-sin100°+sin45°

f=4×0.2(0.9239-0.766)=0.379

3.14-1.744-0.785-0.9848+0.7071

efα=e0.379α=2.88

满载:

∵T1=P+Q+W1+W4=25610(N)

T2=W3=2100(N)

∴T1=25610=12.2>efα=2.88结论:

满足要求.

T22100

空载:

∵T1=P+W1+W4=15610(N)

T2=W3=2100(N)

∴T1=15610=7.4>efα=2.88结论:

满足要求.

T22100

3.5钢丝绳安全系数验算

根据GB7588-2003附录N

滑轮的等效数量:

Nequiv

Nequiv=Nequiv(t)+Nequiv(p)

式中:

Nequiv(t)—曳引轮的等效数量

Nequiv(p)—导向轮的等效数量

从表N1中查得当β=100°时

Nequiv(t)=10

Nequiv(p)=Kp(Nps+4Npr)

式中:

Nps—引起简单弯折的滑轮数

从图二得知Nps=1

Npr—引起反向弯折的滑轮数

从图二得知Npr=0

Kp—跟曳引轮和滑轮直径有关的系数

Kp=(Dt/Dp)4

其中:

Dt—曳引轮的直径;Dt=560

Dp—除曳引轮外的所有的滑轮的平均直径.Dp=520

∴Kp=(560/520)4=1.345

∵Nequiv(p)=1×1.345=1.345

∴Nequiv=10+1.345=11.345

又∵Dt/dt=560/13=43.1

由以上计算所得,根据GB7588-2003附录N.图N1中查得,安全系数:

Sf=17

根据GB7588-2003.9.2.2条的要求

S=nSK/T≥Sf

式中:

T—钢丝绳最大静拉力.T=P+Q=22(KN)

n—钢丝绳根数.n=6

SK—钢丝绳最小破断拉力.查GB8903-88中8×19S+NF直径φ13的钢丝绳最小破断拉力SK=74.3KN.

∴S=(6×74.3)÷22=20.3>17结论:

安全

按GB7588-2003规定,钢丝绳其端接装置的结合处至少应能承受钢丝绳最小破断负荷的80%(即59.4KN),查型式试验报告,该绳头组合承受的拉力为75.00KN.符合要求.(见型式试验报告:

WT2003-697)

4、结构计算

4.1轿厢架计算

4.1.1参数及材料几何特性

额定载重量:

Q=1000kg

轿厢重量:

P=1200kg

随行电缆:

W1=120kgW4=241kg

T1=Q+P+W1+W4=25610(N)

轿厢宽度:

A=1.6m

上下梁跨度:

LO=1.79m

立柱自由弯曲长度:

L=3.05m

上下导靴之间距离:

H=3.7m

材料弹性模量:

E=2.1×105Mpa

许用应力[σ]=100Mpa

许用挠度[Y]=1790/960=1.86(mm)

各梁几何特性如下(单根梁)

图三为各梁截面图.

对于X轴抗弯模量:

WX1=193cm3(上梁)

WX2=81cm3(下梁)

WY3=9.81cm3

对于X轴惯性矩:

IX1=1600cm4(上梁)

IX2=575cm4(下梁)

IY=46cm4(立柱)

立柱截面面积:

AO=15.5cm2

轿厢架结构简图(图四)

 

4.1.2轿厢架上梁计算(见图四)

按简支梁计算:

最大弯矩:

Mmax=T1L=25610×1790=11460475(Nmm)

44

最大正应力:

σmax=Mmax=1460475=29.7(Mpa)<100Mpa

W193000×2(结论:

安全)

最大挠度:

ymax=T1L3

48EIX

=25610×17903

48×2.1×105×1600×104

=0.91(mm)<[Y]=1.86(mm)(结论:

安全)

4.1.3下梁计算(图五)

a)按简支梁计算

q=Q+P=10000+12000=12.29(N/mm)

L1790

b)均布作用下梁

最大弯矩:

Mmax=qL2

8

c)均布载荷如图五(a)。

 

 

d)力矩图见图五(b)。

e)最大应力:

σmax=Mmax=qL2

WX8×2WX2

=12.29×17902

8×81000

=60.77(MPa)<[σ]=100(MPa)

f)最大挠度:

ymax=5qL4=5×12.29×17904

384EIX384×2.1×105×5750000

=1.36(mm)<[y]=1.86(mm)(结论:

安全)

4.1.4立柱计算

立柱受拉伸与弯曲组合应力,应进行下列校核。

Wy3=9.81cm3=9810mm3

σ=QLA+2T1

32HWY32A0

=10000×3050×1600+2×25610

32×3700×9810×21550×2

=37.5(MPa)<[σ]=100(MPa)(结论:

安全)

4.1.5轿厢架联接螺栓强度校核

螺栓规格M16×60GB5783-86,查手册M16的公称应力面积F=157mm2,性能等级为8.8级。

材料:

σs=640MPa。

[σ]=σsn=1.5

n

[σ]=640=426.7(MPa)

1.5

按安全钳制停和轿厢急停工况校核上梁与立梁、下梁与立梁联接螺栓,制动力F制取2T1。

KF制2KT1

QP==

mμmμ

式中:

Qp—螺栓预紧力

K—动载系数,K=1.2

m—螺栓个数,m=16

μ—摩擦系数,μ=0.3

Qρ=2KT1=2×1.2×25610=12805(N)

mμ16×0.3

螺栓最大应力计算:

σmax=1.3Qρ=1.3×12805

F157

=106(MPa)<[σ]=426.7(MPa)(结论:

安全)

4.2承重梁计算

承重梁结构简图见下图,曳引机承重梁共用二根,按简支梁计算。

4.2.1承重梁支反力计算

受力图见图六。

 

RA=52860×1288

2500

=27233(N)

RB=52860-27233=25627(N)

图中:

T2=对重拉力=W2+W3+W4=18755(N)

22

G1=W5+W6+T1+T2=52860(N)其中:

曳引机重量W5=700kg

T1=P+Q+W1+W3/2+W4/2=25455(N)承重梁重量W6=165kg

4.2.2承重梁弯曲应力计算

MG1=G1ab=52860×1288×1212=33006968(N)其中a=1288

L2500b=1212

从图中得出最大弯矩在MG1处,承重梁现选用2条22a工字钢,查手册22a工字钢的截面抗弯模量WX=309cm3(IX=3400cm4)即承重梁最大应力为:

σ=33006958=53.4(MPa)<[σ]=100(MPa)

2×309×103

(结论:

安全)

挠度:

YG1=G1b[(a2+2ab)3]1/2

9EIXL3

=52860×1212[(12882+2×1288×1212)3]1/2

9×2.1×105×34×106×25003

=2.4(mm)<2.6(mm)(结论:

安全)

4.3导轨弯曲应力计算(本轿厢为中心导向和悬挂的轿厢)

许用应力:

σPERM

根据GB7588-200310.1.2.1规定,符合JG/T5072.1要求的导轨,许用应力值σPERM(MPa)可使用表5的规定值.

根据检验报告WT2003-524T89/B导轨Rm(抗拉强度)=370Mpa

查表5得:

σPERM=165MPa—正常使用

σPERM=205MPa—安全钳动作

查JG/T5072.1-1996表2得:

T89/B导轨

Wxx=14.5cm3

Wyy=11.9cm3

根据GB7588-200310.1.2.2规定

[δX]=5mm—对X轴许用挠度.

[δy]=5mm—对Y轴许用挠度.

4.3.1安全钳动作

a)弯曲应力

第一种情况

由导向力引起的X轴上的弯曲应力为:

(见图七)

其中S—轿厢悬挂点.

C—轿厢中心.

Q=1000kg—额定载重量—质量的重心.

P=1200kg—轿厢弯曲质量—质量的重心.

DX=1400—轿厢深度.

DY=1600—轿厢宽度.

n=2—导轨数量

YQ=0—额定载荷Q相对导轨直角坐标系的坐标(相对于X轴,见图七)

Yp=30—轿厢重心P相对导轨直角坐标系的坐标(相对于X轴,见图七)

XQ=0—额定载荷Q相对直角坐标系的坐标(相对于Y轴,见图八)

XP=61—轿厢重心P相对直角坐标系的坐标(相对于Y轴,见图八)

h=3700—上下导靴之间的距离

L=2000—支架间距

k1=2冲击系数(查表G2)

WY=11.9cm3

WX=14.5cm3—导轨T89/B截面抗弯模量

Fy=k1gn(QyQ+Pyp)=2×9.8(1000×0+1200×30)=191(N)

(n/2)h(2/2)×3700

Mx=3FyL=3×191×2000=71625(N.mm)

1616

σx=Mx=71625=4.9(MPa)

Wx14.5×103

由导向力引起的Y轴上的弯曲应力为

(见图八)

Fx=k1gn(QxQ+Pxp)=2×9.8(1000×0+1200×61)=194(N)

nh2×3700

My=3FXL=3×194×2000=72750(N.mm)

1616

σy=My=72750=6.1(MPa)

Wy11.9×103

b)压弯应力

Fk=k1gn(P+Q)=2×9.8(1200+1000)=21560(N)

n2

σk=(Fk+k3M)ω

A

其中:

M=1225N—附加装置作用于一根导轨上的力(根据安全钳重量限速器提拉力等设定值)查表G3得:

ω=1.92

A=1570mm2—导轨(T89/B)横截面积

∴σk=(Fk+k3M)ω=(21560+3×1225)×1.92=31MPa

A1570

c)复合应力

σm=σx+σy=4.9+6.1=11(Mpa)<σperm=205Mpa

σ=σm+Fk+K3M=11+21560+3×1225=27(Mpa)<σperm=205MPa

A1570

σc=σk+0.9σm=31+0.9×11=40.9(Mpa)<σperm=205Mpa

d)翼缘弯曲

σF=1.85Fx其中C=10(见图G1)

C2

=1.85×194=3.6Mpa<σperm=205MPa

102

e)挠度

δx=0.7FxL3其中E=2.1×105Iy=53cm4

48EIy

=0.7×194×20003=0.29(mm)<[δx]=5mm

48×2.1×105×53×104

δy=0.7FyL3其中Ix=59.7cm4

48EIx

=0.7×191×20003=0.25(mm)<[δy]=5mm

48×2.1×105×59.7×104

4.3.2正常使用运行

a)由导向力引起的X轴上的弯曲应力为:

Fy=k2gn(QyQ+Pyp)其中yQ=0,yP=30,k2=1.2(查表G2)

(n/2)h

=1.2×9.8×1200×30=114(N)

(2/2)×3700

Mx=3FyL=3×114×2000=42750(Nmm)

1616

σx=Mx=42750=2.9(MPa)

Wx14.5×103

b)由导向力引起的y轴上的弯曲应力为:

Fx=k2gn(QxQ+Pxp)

nh

=1.2×9.8×(1000×0+1200×61)=116(N)

2×3700

My=3FxL=3×116×2000=43500(Nmm)

1616

σy=My=43500=3.7(MPa)

Wy11.9×103

c)复合应力

σm=σx+σy=2.9+3.7=6.6(Mpa)<σperm=165Mpa

σ=σm+k3M=6.6+3×1225=8.9(Mpa)<σperm=165MPa

A1570

d)翼缘弯曲

σF=1.85Fx=1.85×116=2.15(Mpa)<σperm=165MPa

C2102

e)挠度

δx=0.7FxL3

48EIy

=0.7×116×20003=0.17(mm)<[δx]=5mm

48×2.1×105×53×104

δy=0.7FyL3

48EIx

=0.7×114×20003=0.15(mm)<[δy]=5mm

48×2.1×105×59.7×104

(结论:

安全)

5.0安全部件验算

5.1限速器验算

本电梯选用宁波欣达电梯配件厂生产的BP73.3型限速器,其性能是:

a.限速器额定速度:

1.6m/s

b.限速器动作速度:

2.08m/s

c.限速器动作时,限速器绳的涨紧力2248N

d.限速器绳轮与钢丝绳直径比为:

240/8=30.

5.1.1动作速度校核

根据GB7588-2003第9.9.1条要求,限速器的动作发生在速度至少等于额定速度的115%,但应小于1.25V+0.25/V(m/s)=2.156(m/s),而现在选用的限速器动作速度为2.08m/s,因此该型号的限速器符合要求。

5.1.2限速器绳的张紧力验算:

实测通过操纵系统使安全钳动作提拉力小于200N,根据GB7588-2003第9.9.4条要求,限速器的张紧力至少应为安全钳起作用所需力两倍,但不少于300N。

所以本限速器最大提拉力为1124N,大于安全钳起作用所需力两倍以上。

因而限速器适用于本梯。

(技术参数来源于型式试验报告,编号:

WT2002-207)

5.2安全钳验算

本梯选用南海永恒电梯配件厂生产的HT402型渐进式安全钳,其性能是:

(技术参数来源于形式试验报告,编号:

2002AF0060)

a.额定速度:

1.60m/s

b.限速器动作速度:

2.156m/s

c.总允许质量:

(P+Q)=2500kg

5.2.1本梯的额定速度是1.60m/s,根据GB7588-2003要求,选用渐进式安全钳是适用的。

5.2.2允许质量校核:

本梯轿厢自重P=1200kg,额定载重量Q=1000kg,P+Q=2200kg.

而安全钳总允许质量2500kg>2200kg,可见此安全钳能满足质量方面的要求。

因而本安全钳适用于本电梯。

(技术参数来源于型式试验报告,编号:

2002AF0060)

5.3缓冲器验算

本电梯选用南海永通力电梯配件厂生产的液压缓冲器,其性能是:

A、轿厢缓冲

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