电梯800kg设计计算说明书讲解.docx
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电梯800kg设计计算说明书讲解
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+1000）×9.8/1850
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