电梯设计计算书模板.docx
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电梯设计计算书模板
THJ3000/0.5-JXW载货电梯
设计计算书
编制
审核
批准
1、传动校验计算---------------------------------------------------------------2
2、曳引钢丝绳强度校验-------------------------------------------------5
3、承重梁校验-------------------------------------------------------------------5
4、240型限速器计算------------------------------------------------------8
5、滑动导靴的强度验算------------------------------------------------9
6、导轨校核计算------------------------------------------------------------10
7、轿厢架的设计计算---------------------------------------------------15
8、绳头组合强度验算---------------------------------------------------20
9、反绳轮计算-----------------------------------------------------------------21
1.传动校验计算
本计算是以THJ3000/0.5-JXW载货电梯为依据,电梯的主要技术参数为:
额定载重量:
Q=3000kg;
额定速度:
V=0.5m/s;
根据这二个参数,选择曳引机型号为J1.1J,其减速比为I=75/2=37.5,曳引轮直径为D=760mm,电动机型号为JTD-560,其功率为19kw,电机为6极/24极双速电机,曳引比为2:
1,电机额定转速960r/min。
1.1轿厢额定速度校验
根据GB7588-1995中条款12.6,计算轿厢速度时,轿厢载荷取额定载荷的一半,因此电动机上的转矩接近零,并依据电机额定转速n=960r/min校验轿厢转速。
轿厢速度v=πdn/I
2
=π×0.76×969/37.5
2
=30.56m/min
=0.509m/s
误差δ=[0.509-0.5]/0.5×100%=+1.8%
GB7588-1995中条款12.6规定,轿厢速度误差在-8%~+5%范围内是合适的,故本电梯速度,符合要求.
1.2电动机功率验算
P=(1-k)QV(Kw)
102η
式中:
P---电动机轴功率(Kw);
k---电梯平衡系数,取k=0.45;
η---电梯机械总效率,取η=0.5
将各参数代入公式得:
p=[(1-0.45)×3000×0.5]/102×0.5=16.18(Kw)
故电动机功率选取19Kw是合适的.
1.3曳引力校验
根据GB7588要求,应验算下列二种情况时的曳引力。
情况
(一):
轿厢载有125%额定载荷,且位于最低层站。
情况
(二):
轿厢空载且位于最高层站。
曳引条件为:
T1/T2×C1×C2≤efθ①
式中:
T1/T2----曳引轮两边钢丝绳中较大静拉力与较小静拉力之比。
C1----与加减速度有关的系数.取C1=1.1
C2----与绳槽形状因磨损而发生改变有关的系数。
取C2=1.0。
f----钢丝绳在绳槽中的当量磨擦系数。
f=4µ[1-sin(B/2)]
π-β-sinβ
=0.2178
θ---曳引钢丝绳对曳引轮的包角。
如右图所示θ=180°=3.142rad
于是,曳引条件可以写成:
T1/T2×1.1×1≤e0.2178×3.142
即T1/T2≤1.80②
下面就情况
(一)及情况
(二)进行校验
情况
(一)时:
2:
1绕法
T1/T2=(W1+1.25Q/2+ω1)/W2/2③
情况
(二)时:
T1/T2=(W2/2+ω1)/(W1/2+ω2)④
式中:
W1----轿厢自重W1=2300kg
Q----额定载重量Q=3000kg
W2----对重重量W2=3650kg
ω1----曳引钢丝绳重量(kg)
ω2----随行电缆重量(kg)
提升高度为Tr=15.5m
则:
ω1=ρ1(Tr+0H)×S⑤
式中:
ρ1---φ16钢丝绳重量,取ρ1=0.899kg/m
OH---电梯顶层高度,取0H=5m
S---钢丝绳根数,取S=5
各参数代入⑤式得:
ω1=0.899(15.5+5)×5=102.5kg
ω2=ρ3×TR/2⑥
式中:
ρ3---扁电缆重量,取ρ3=2.6kg/m
各参数代入⑥式得:
ω2=2.6×15.5/2=20.15kg
将各参数代入③、④式得:
情况
(一)时:
T1/T2=[(w1+1.25Q)/2+ω1]/w2/2
=[(2300+1.25×3000)/2+102.5]/3650/2
=1.714
情况
(二)时:
T1/T2=[w2/2+ω1]/[W1/2+ω2]
=[3650/2+102.5]/[2300/2+20.15]
=1.647
与曳引条件
(2)式比较,可见在情况
(一)和情况
(二)时均符合要求。
1.4曳引轮绳槽比压验算
计算时按T=[w1+Q]/2+ω1
=[2300+3000]/2+102.5
=2752.5kg工况计算。
许用比压:
[ρ]=[12.5+4V]/[1+V]=[12.5+4×1.0]/[1+1.0]=16.05/2=8.25Mpa
计算比压:
ρ=T/ndD×8cos(β/2)/[π-β-sinβ]
=2752.5/[5×0.016×0.76]×[8×cos48.6°]/[(π-97.2°)/(180×π-sin97.2°)]
=2752.5/0.0608×(8×0.66131)/(3.14-1.697-0.9988)
=239507/0.4442
=5.416Mpa<[ρ]=8.25Mpa
故曳引轮槽比压验算合格。
2.曳引钢丝绳强度校验
该电梯采用5根直径为16mm的曳引钢丝绳,每根钢丝绳的破断载荷为113kN。
当轿厢满载加速上升时,轿厢侧的钢丝绳涨力达到最大值Tmax,验算此时的安全系数。
2.1Tmax计算
Tmax,=[(w1+Q)/2+ω2](a+g)
=[(2300+3000)/2+20.15]×(1.5+9.8)
=2670.5×11.03
=29456(N)
2.2安全系数计算
n=[113000×5]/29456
=19.2>12
显然,钢丝绳强度足够.
3.承重梁校验
A.轿厢中心
O对重架中心
C曳引机组重心
D曳引轮中心
E、B、H、F:
钢丝绳中心承重梁由五根梁组成,各梁采用的型钢型号及参数如下:
梁号
型钢号
IX(cm4)
wX(cm3)
F(cm2)
ⅠⅡ
[25a
3370
270
34.9
Ⅲ
[36b
12652
703
68.1
ⅣⅤ
[36b
12652
703
68.1
各受力点的负载如下:
B和H:
对重侧的钢丝绳涨力PB=PH=W2/2=3650/2=1825kg
G:
梁I和Ⅱ在梁Ⅲ上的支反力PG=1825×[1422-492]/1422=539.6kg
E和F:
轿厢侧的钢丝绳涨力PE=PF=[w1+1.25Q]/2=[2300+1.25×3000]/2
=3025kg
C:
曳引机组重量:
PC=2200kg
由于受力情况复杂,为了便于计算,假定PB由梁Ⅰ和梁Ⅱ来承受,PG由梁Ⅲ承受,而PH、PE、PF,和PC的2/3则由梁Ⅲ来承受,(这样计算偏于安全)。
3.1梁Ⅰ和Ⅱ的强度和挠度计算
pB
930492
1422
R1R2
R1=1825×492/1422=631kg
R2=1825-631=1194kg
Mmax=pab/L=[1825×93×49.2]/142
=58806kg-cm
[σ]=σs/n=1150kg/cm2
σmax=Mmax/2wx=58806/2×270=103.34kg/cm2<[σ]
Ymax=pb/9EIxL[(a2+2ab)3]/3
=1825×49.2/[9×2.1×106×2×3370×142][932+2×93×49.2]3/3
=89790/[1809×1010](8649+9151)3/3
=49.64/1010133.4×106/3
=49.64×6.67×106/1010
=0.0331cm
[Y]=e/960=110/960=0.115cm>Ymax
梁Ⅰ和Ⅱ的强度和挠度均符合设计要求。
3.2梁Ⅲ的强度和挠度计算
R3=[(539.6+1825)(325-25.5)+3025(325-76-25.5)+2200(325-102)+3025×50.5]/
325×2/3=[708198+676088+490600+152763]/325×2/3
=6239×2/3
=4159kg
R4=[539.6+1825+3025+2200+3025-6239]×2/3
=4376×2/3
=2917kg
Mmax=4159(325-102)-3025(325-102-50.5)
=927457-521813
=405644kg-cm
σmax=Mmax/wx=405644/703
=577kg/cm2<[σ]
用叠加法求梁中点的挠度
Y1/2=∑pb/48EJx(3L2-4b2)×2/3
=1/[48×2.1×106+12652]×[(539.6+1825)×25.5×(3×3252-4×25.52)+3025×1015×(3×3252-4×101.52)×2200×102×(3×3252-4×1022)+3205×50.5×(3×3252-4×50.52)]×2/3
=24.05×1010/[48×2.1×106×12652]
=0.188cm
[Y]=L/960=325/960=0.339cm>Y1/2
所以,梁Ⅲ的强度和挠度均符合设计要求。
3.3梁Ⅳ和Ⅴ的强度和挠度计算
由于梁Ⅲ已足够能单独承受总负载的2/3,所以对梁Ⅳ和Ⅴ强度和挠度计算从略。
4.240型限速器设计计算
4.1绳轮直径和轮槽形状
4.1.1绳轮直径D
根据GB7588之9.9.6.3条规定,240型限速器钢丝绳直径选用d=8mm,则由GB7588之9.9.6.4条规定.
D/d≥30
D≥30d=ф240取D=ф240
4.1.2
绳轮槽形状
240型限速器轮槽形状如右图所示
取β=70°
γ=4.3
h=9
4.2钢丝绳拉拔力计算
如下图所示,制动瓦的正压力fA及压簧压力fA与钢丝绳涨力的相互关系由下面二式表示
T1/2μfA=eμθ①
fA=FAL2/(L1+μL3)②
其中L1=36,L2=97,L3=18.5
θ=168×л/180=2.93,μ=0.17
代入①、②式得
T1=1.87fA
限速器动作时,压簧实际受到的压力为FA800N,因此T1=1109.6N
与240限速器配套的安全钳的动作力为320N。
显然T1>2×320,因此钢丝绳拉拔力符合GB7588之9.9.4条规定。
限速器钢丝绳的破断负荷为21560N,因此其强度安全系数为
n=21560/T1=21560/1109.6=19.4>8
显然符合GB7588之9.9.6.2条规定。
5.滑动导靴的强度验算
5.1
施加在导靴上的力分析,导靴受力如下图所示:
其中:
μ为导靴与导轨之间的摩擦系数
作用在导靴上的力主要是由偏载荷引起,计算时考虑二个极限偏载位置。
位置①X=AA/8,Y=0
②X=0Y=BB/8
假设此时载荷为满载
式中:
AA---轿厢内宽尺寸,AA=2330mm
BB---轿厢内深尺寸,BB=2460mm
5.2导靴的允许表面压力
导靴的允许表面压力P应同时满足:
P≤68.6N/cm2
PV≤9800N/cm2.m/min本电梯V=30m/min,
所以只要满足p≤68.6N/cm2即可。
导靴实际受压面积:
正面方向28cm2,侧面方向49cm2。
表面允许载荷为:
正面方向[F]=68.6×28=2030.6N
侧面方向:
[p]=68.6×49=3553.5N
5.3导靴受力计算
5.3.1正面方向的受力
Fmax=(X×Q+18)/H×9.8(N)
式中:
H=444cm表示上、下导靴间距。
18表示由轿厢自身的不平衡引起的导靴支反力(18KG)。
于时Fmax=(AA/8×Q+18)/H×9.8
=(233/8×3000+18)/444×9.8
=1929(N)
5.2.1侧面方向的受力
Pmax=[(BB/8×Q)+18]/2H×9.8=[3000(BB/8)+18]/2H×9.8
=[3000×246/8+18]/2×444×9.8=92268/888×9.8
=1018.3(N)
5.3结论
由于Fmax=1929(N)<[F]=2030.6(N)
Pmax=1018.3(N)<[P]=3553.5(N)
所以靴衬强度设计符合要求。
6.导轨校核计算
6.1导轨截面几何特性
本厂使用的3000kg货梯导轨为T127-2/B,其截面尺寸如下图所示:
6.1.1截面总面积F确定:
根据JG/T5072.1-1996电梯T型导轨标准查得T127-2/B型导轨的F=28.90cm2
6.1.2形心位置的确定:
截面对x1-x1,轴取静矩
由查表得YC=2.46cm
XC=0
6.1.3惯性矩确定:
(1)对X-X轴:
由查表得Ix=200cm4
(2)对Y-Y轴由查表得Iy=235cm4
6.1.4断面模数确定
(1)对X-X轴:
由查表得Wx=31cm3
(2)对Y-Y轴:
由查表得Wy=36.8cm3
6.2计算初参数及许用应力的确定
(1)轿厢尺寸:
宽×深=2400×2700
(2)轿厢自重:
2300kg
(3)载重量:
3000kg
(4)上下导靴中心距:
H=444cm
(5)许用应力的确定:
导轨的材料为Q235,σb=41~43kg/mm2
根据国内具体情况,确定导轨的安全系数n=2.4
所以[σ]=σb/n=4200/2.4=1750kg/cm2
(6)许用挠度的确定:
参照苏联”λμφTb1”一书推荐取许用挠度:
[Y]=3mm
(7)导轨撑架间距:
导轨安装取一导轨三支架,故e=1667mm
(8)轿厢的运行速度:
v=0.5m/s
(9)许用柔度[λ]=120
6.3强度及刚度验算
(1)正常状态下
已知:
B=2700mmA=2400mm
轿厢自重:
W1=2300kg载重Q=3000kg
导靴中心距:
H=4440mm
根据L,T齐菲尔著“起重机械”一书推荐,假设载荷沿轿厢宽度方向偏A/6,沿深度方向偏B/6。
则由于载荷偏心引起导靴对导轨的作用力。
q1=PXA/6H=[3000×2400]/[6×4440]=270kg
q2=PXB/6H=[3000×2700]/[6×4440]=304kg
上式中q2为导轨在轿厢深度方向所受的力,它由左右两根导轨来承受,由于载荷的偏心,使靠近载荷的那根导轨受力较大,其值为:
q,2=2/3Xq2=2/3×304=203kg
另一根导轨受力为:
q,2=1/3Xq1=1/3×304=101.3kg
计算时取值较大的力,即取q,2=203kg,q1,q,2作用力的方向如下图所示:
力q对导轨产生的弯矩M,当该力位于两导轨撑架的中间时,M达到最大值,若将导轨视为简支梁则Mmax=qe/4,而实际上导轨为一多支点连续梁,为计算方便计,我们取两撑架间的一段导轨作为简支梁考虑,将其长度乘上一系数5/6,作为计算长度
即:
e’=5/6e=5/6×250=208.3cm
所以:
Mxmax=q1.e’/4=270×208.3/4=14060kg-cm
Mymax=q´2.e’/4=203×208.3/4=10571kg-cm
弯应力σx=MXmax/wx=14060/31=453.5kg/cm2
σy=Mymax/Wy=70571/36.8=287kg/cm2
合成弯应力σmax=σx2+σy2=453.52+2872=205662+82369
=288031=536.7<[σ]=1750kg/cm2
导轨的最大变形发生在1/2e处,导轨的弹性模量E=2.1×106kg/cm2
由力q,1使导轨产生的挠度:
fq1=q1e’3/48EIX=[270×(208.3)3]/[48×2.1×106×200]=0.121cm=1.21mm
由力q12使导轨产生的挠度:
fq’2=q’1e’3/48EIY=[203×(208.3)3]/[48×2.1×106×235]
=[203×9.04×106]/[23688×106]=0.078cm=0.78mm
合成挠度:
fmax=fq12+fq22=1.212+0.782=2.072=1.439mm<[f]=3mm
(2)
紧急状态下:
当电梯曳引钢丝绳断裂或轿厢运行速度超过
额定速度的140%时,安全钳即起作用,将轿厢制
停在导轨上,安全钳制动力的方向与重力的方向
相反,制动力的大小可按牛顿定律F=ma求得
即:
F制=[P+Q]/g.a+(P+Q)
P
Q
=(P+Q)(1+a/g)
式中:
P—载重量P=3000kg
Q1-轿厢自重,Q=2300kg
g=重力加速度g=9.81m/s2
a=制动时轿厢的减速度,对载重量为3000kg的交流货梯所使用之双楔
安全钳,属于瞬时式安全钳,其减速度取a=2g,将以上值代入公式得:
F制=(3000+2300)(1+2g/g)=5300×3=15900kg
由于载荷的偏心,安全钳的制动力在左右两导轨处的分配是不相等的,根据苏“INφTBI”一书推荐,其分配比为5/8和3/8。
则安全钳对一根导轨的最大作用力R=5/8F制=5/8×15900=9937.5kg
该作用力在一般情况下是接近于导轨头部,根据结构确定,取L=15mm
力R距形心位置的距离a=88.9-24.6-15=49.3mm,由制动力R所造成的弯矩(对X-X轴),为MR=R.a=9937.5×4.93=48981.88kg-cm
由前面计算知,由于q2所引起对X-X轴的最大
弯应力为:
mxmax=q’2.e’/4=10571kg-cm
其合成弯矩应力:
M合=MR/2+q.e’/4=48981.88/2+10571
=35062kg/cm
导轨在复合抗力作用下所产生的压应力,
可由下式求得:
σ压=M合/Wx+R/ψF
式中:
M合=35062kg/cm
qˊL
4
Wx=31cm3
R=9937.5kg
F=28.9cm2
ψ—压杆稳定的折减系数,它由柔度λ决定,
由材料力学知:
λ=e’/r
式中:
e’为计算长度,由前述知,e’=208.3cm
r—导轨截面的回转半径
r=IX/F=200/28.9=2.63cm
所以:
λ=208.3/2.63=79.2
由武汉水电学院编“工程力学与工程结构”一书中P298表9-2中查得:
ψ=0.738
所以:
σ压=M合/Wx+r/ψF=35062/31+9937.5/0.738×28.9
=1131+465.9=1597kg/cm2<[σ]=1750kg/cm2
导轨的柔度λ验算:
由公式λ=e’/r知,e’为定值:
欲使λ出现最大值时,则回转半径r必定是最小值.
且由公式r=I/F知,截面积F为定值,只有当截面惯性矩I出现最小值时,r也是最小值。
由前面计算可知:
Imin=IY=235cm4
则:
rmin=Imin/F=235/28.9=2.85cm
所以:
λmax=e’/rmin=208.9/2.85=73.3<[λ]=120
7.轿厢架的设计计算
7.1计算方法及依据
THJ30-JXW型电梯轿厢示意图
THJ30-JXW型电梯轿厢架是轿厢部分的主要受力部件,它由上梁、直梁、下梁、斜拉杆以及联接它们的若干紧固件组成。
根据美国“1972年电梯安全规程”中介绍的计算方法,视上、下梁均为简支梁,其中上梁作用载荷为电梯额定起重量,轿厢净重(包括附件),电缆重量之和,并作用在上梁中央;下梁则假定5/8的额定载重量和轿厢净重的总和均布于下梁上,再加上电缆重量集中作用于下梁中央。
上、下梁均需进行强度和刚度计算,而直梁则进行强度,细长比和惯性矩计算。
7.2基本参数与代号
1.Q1---电梯额定载重量的1.25倍与轿厢净重之和.
对本电梯Q1=W1+1.25Q=2300+3000×1.25=6050kg
2.Q2---曳引钢丝绳和电缆重量之和
对本电梯Q2=ω1+ω2=102.5+15.5=118kg
3.L—上、下梁跨度
对本电梯L=259cm
4.WX---单根槽钢对X-X轴抗弯矩
对本电梯上梁([25WX=282.4cm3
下梁([20WX=191.4cm3
5.J---单根槽钢对X-X轴惯性矩
对本电梯上梁([25]J×=3530cm4
下梁([20]J×=1913.7cm4
6.E---材料弹性模量
对钢材E=2×106kg-cm2
7.[σ]—许用正应力=σs/n
式中n=2
σs---材料屈服极限=2300kg/cm2
对直梁[σ]=1150kg/cm2
8.[y]---上下梁许用挠度
对本电梯[y]=L/960=259/960=0.2697cm
9.[λ]---直梁许用细长比
[λ]=160具有拉条,且连接点高度不超过直梁自由段长度的2/3时
[λ]=120其他情况
7.3轿架计算
7.3.1