4比1无机房载货电梯设计计算书详解.docx

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4比1无机房载货电梯设计计算书详解

THJW2000/0.5－JXW

变频调速（无机房）载货电梯

设计计算书

波士顿电梯（苏州）有限公司

一、电梯的主要参数

二、曳引条件的计算

三、平衡系数的计算

四、限速器的选型计算

五、限速器绳的计算（直径、安全系数）

六、安全钳的选型（型式、动作所需提拉力、质量范围）

七、缓冲器的选型计算（型式、质量范围、行程）

八、轿厢上行超速保护装置的选型计算（类型、质量范围）

九、曳引机的选型计算（功率、输出扭矩、速度和主轴负荷）

一十、曳引轮、滑轮节圆直径与钢丝绳直径的比值计算

一十一、盘车力的计算

一十二、悬挂绳或链安全系数计算

一十三、机房地板受力要求，底坑地面受力要求，使用膨胀螺栓时对井道壁的要求，机房井道的其它要求

一十四、导轨强度和变形计算

一十五、轿厢和门系统计算说明

一十六、轿厢面积、通风面积计算

一十七、轿厢地坎和轿门至井道内表面的距离计算

一十八、玻璃门和轿壁的计算（安装固定方式、玻璃轿壁上扶手固定方式的图示说明）

一十九、轿顶护栏设计

二十、轿厢护脚板的安装和尺寸图

二十一、开锁区域的尺寸说明图示

二十二、轿架的受力强度计算和安全系数

二十三、井道顶层和底部空间的计算

二十四、操作维修区域的空间计算（主机、控制柜、限速器、盘车操作）

二十五、无机房电梯的特殊要求计算

二十六、工作区域空间设计说明

二十七、机械制停装置的设计说明（安装位置和强度校核）

二十八、动态测试和救援说明

二十九、电气选型计算（变频器的容量，应急电源容量、接触器、主开关、电缆计算）

三十、机械防护的设计和说明

一、电梯的主要参数

额定载重量：

Q=2000kg

空载轿厢重量：

P1=1800kg

对重重量:

W=2800kg

随行电缆重量：

P2=150kg

额定速度：

0.5m/s

平衡系数：

0.5

曳引包角：

180°

曳引方式：

4：

1

悬挂绳（曳引绳）根数：

n=5

电动机功率：

6.0KW

时机转速：

n=95.5r/min

曳引轮直径：

D=400mm

随行电缆根数：

2根

随行电缆单位长度质量：

104kg/m

提升高度：

6100mm

轿厢尺寸：

1850×2400×2200mm（宽×深×高）

限速器型号：

OX-187宁波奥德普电梯配件有限公司

安全钳型号：

SAQ4佛山市南海区永恒电梯配件厂

缓冲器型号：

轿厢：

ZDQ-A-12沈阳祺盛机械有限公司

对重：

ZDQ-A-13沈阳祺盛机械有限公司

钢丝绳规格：

10NAT8×19S+FC1370/1770ZS无锡通用

导轨　　　　：

轿厢：

T89/B；浙江浩圣电梯导轨有限公司

：

对重：

TK5A；浙江浩圣电梯导轨有限公司

二、曳引条件的计算

电梯曳引必须满足下列条件：

T1/T2×C1×C2≤efα

式中T1/T2轿厢处于125%额定载荷下，轿厢位于最低层站及空载轿厢位于最高层站情况下，曳引轮两边曳引绳中的最大静拉力与最小静拉力之比。

C1――与电梯加速度、减速度及电梯特殊安装情况有关系数。

C2――是由于磨损导致曳引轮槽端面变化的影响系数。

对半圆槽或带切口槽C2=1

α――曳引绳在曳引轮上的包角rad：

180°=π

f――是曳引绳在曳引轮槽中的当量摩擦系数，对于半圆槽或切口槽

f＝4µ（cosγ/2-sinβ/2）/（π-β-γ-sinβ+sinγ）

其中：

β――曳引轮上带切口的绳槽或半圆槽的切口角rad=96°γ角=35°

µ――曳引绳与铸铁曳引轮之间的磨擦系数µ＝0.1

e—自然对数底，e=2.71828…

∴f＝4×0.1（cos35/2-sin（96/2）/（π-1.675-0.6105-sin96+sin35）

=0.4（0.9537-0.7431）/（3.14-2.2855-0.9945+0.5736）=0.08424/0.4336=0.19428

即：

　efα＝e0.19428π＝e0.61＝1.84

轿厢装载静态工况

（1）轿厢125%额定负载在底层时

T1＝（1.25Q＋P1）/4＋m.q.H

＝（1.25×2000＋1800）/4＋4×0.385×10.549=2150+16=1091kg

T2＝（0.5Q＋P1）/i

＝（0.5×2000＋1800+16）/4

＝704kg

∴T1/T2×C1×C2＝1091/704×1.1×1＝1.705

T1/T2.C1.C2＜efα＝1.84

∴工况

（1）满足

紧急制动动态工况

（2）T1/T2×C1×C2≤efα空载轿厢在最高层站时，其中：

①按空载轿厢在顶层平衡系数为最大值时工况计算即可，

T1＝（0.5Q＋P）（gn+α）/i＋m.q.H（g+i）

＝1800/4×（9.8＋1.675）+16×（9.8+4）

=5384.55（N）

T2＝（P+m2q2H）（gn-α）/i（N）

＝（1800+16）×（9.8-1.675）/4

＝1816×8.125/4=3688.75（N）

∴T1/T2×C1×C2＝5384.55/3688.75×1.1×1＝1.6

∴1.6＜efα＝1.84

∴工况

（2）满足

②轿厢滞留静态工况T1/T2×C1×C2≥efα

T1=（P+m2q2H）/i×gn（N）

T2=m2q2H.gn（N）

μ=0.2，故∴f＝4×0.1（cos35/2-sin（96/2）/（π-1.675-0.6105-sin96+sin35）

=0.8（0.9537-0.7431）/（3.14-2.2855-0.9945+0.5736）=0.389

即：

　efα＝e0.389π＝e1.22＝3.4

T1/T2=（P+m2q2H）/i×gn（N）/m2q2H.gn（N）=（（1800+16）×9.8/4）/（16×9.8）=4449/156.8=28.37

T1/T2×C1×C2=28.37×1.1×1=31.21≥efα＝3.4

∴工况（3）满足

三、平衡系数的计算

ψ＝（QV－102N·ηi）/QV

＝（2000×0.5－102×11×0.5）/（2000×0.5）

＝0.44

∴满足规范要求

四、限速器的选型计算

限速器选用宁波奥德普，其型号为OX-187

技术参数：

1．额定速度：

0.25m/s～1.0m/s

2．绳张紧力：

F≥800N

3．钢丝绳直径：

d=φ6mm

4．绳轮节圆直径：

D=φ200mm

校核：

（1）额定速度V＝0.5m/s符合0.25m/s～1.0m/s范围

（2）钢丝绳张紧力校核

当安全装置动作时，所需力为F＝250N（实测）

则2F＝500N

因选择张紧力为>800N满足

五、限速器绳的计算（直径、安全系数）

钢丝绳安全系数的校核

n＝钢丝绳最小破断拉力/限速器的张紧力

＝14.24N/800N

＝17.8＞［n］

＝8

（4）限速器钢丝绳直径校核

限速器钢丝绳直径为Φ6mm=［d］=6mm

符合规范要求

（5）轮径比校核

D/d＝200/6＝33.3＞［30］

限速器的选用合适

六、安全钳的选型（型式、动作所需提拉力、质量范围）

安全钳选用广东佛山市永恒电梯部件厂型号：

SAQ4

主要技术参数：

（1）额定速度：

0.63m/s

（2）总允许重量：

≤4174.87kg

（3）导轨宽度：

16mm

校核：

（1）额定速度校核

本货梯额定速度：

V＝0.5m/s

当安全钳动作时速度：

1.15×v=0.58m/s<0.63m/s

（2）总容许质量校核

P＋Q＝2000+1800+150=3950kg<4174.87kg

（3）导轨宽度校核

选用T82-3/B导轨　宽度为16mm

∴安全钳选用合适

七、缓冲器的选型计算（型式、质量范围、行程）

本电梯轿厢和对重缓冲器选用沈阳祺盛

型号：

ZDQ-A-12（对重1只）,ZDQ-A-13缓冲（轿厢缓冲2只）

技术参数：

（对重）ZDQ-A-12:

行程：

H=60mm

高度：

H1=156mm

额定速度：

≤0.63m/s

总容许质量：

4500～500kg

（轿厢）ZDQ-A-13:

行程：

H=80mm

高度：

H1=200mm

额定速度：

≤1.0m/s

总容许质量：

6000～500kg

缓冲器校核

（1）速度校核

本轿厢和对重速度为0.5m/s在0.63m/s～1.0m/s以下

（2）总容许质量校核

轿厢侧总质量：

3950kg<6000kg

对重侧总质量：

2800kg=2800kg

（3）缓冲器行程校核

缓冲器可触的总行程，应至少等于115%额定速度的重力制停距离为：

S=0.067V2（m）

=0.067×0.5752=0.022（m）=22mm<60mm

所以缓冲器选用合适

八、轿厢上行超速保护装置的选型计算（类型、质量范围）

1、本梯选用浙江西子富沃德电机有限公司的无齿轮同步曳引机。

型号　　　　　　：

GETM3.0F-100/1000

额定载重量　　　：

1000kg

电动机功率　　　：

6kw

电动机转速　　　：

95.5r/min

曳引轮节径　　　：

Φ400mm

减速箱减速比　　：

1:

1

曳引轮绳槽　　　：

5×φ10半圆形带切口，β角=96γ角=35槽距=15

主轴最大静载荷T　：

3000kg

钢丝绳倍率　　　：

i＝2

2、本梯的额定载重量为：

2000kg,因为悬挂比为4：

1，所以曳引机的额定载重量1000kg，本梯的额定速度为：

0.5m/s,因为悬挂比为4：

1,所以曳引机的额定速度为：

1.0m/s，

相对曳引机-系统总质量为：

P+W=（1800+2800）/2=2300.00kg。

3、按型式试验合格证：

NO.TXF350-100056曳引机制动器（电梯轿厢上行超速保护装置）

型号规格：

DZD1-500，本证所阐述的结论覆盖以下型号规格产品：

悬挂比为2：

1时适用范围；

制动动作时被制动部件的速度范围：

1.45-8.88m/s（对应额定速度范围：

0.5-2.5m/s）；

额定载重量范围：

550-1000kg，系统总质量范围：

2410-4262kg。

4、DZD1-500，曳引机制动器（电梯轿厢上行超速保护装置）--符合要求

九、曳引机的选型计算（功率、输出扭矩、速度和主轴负荷）

1传动系统示意图

1.对重架2.对重轮3.曳引钢丝绳4.对重导向轮5.曳引轮6.轿厢

7.轿底轮8.轿厢导向轮9.轿厢10轿底轮11.扁电缆

2电动机功率的计算：

N=QV（1－ψ）/102η

=2000×（1－0.5）×0.5/102×0.9

=5.44kw

式中：

N――功率（KW）

Q----额定载重量：

2000kg

V――.电梯额定速度：

0.5（m/s）

ψ――电梯平衡系数：

0.5

η――电梯机械传动总效率：

90%

i――钢丝绳绕绳倍率：

2

选用6kw电机

3.曳引机的主要参数：

选用浙江西子富沃德电机有限公司

型号　　　　　　：

GETM3.0F-100/1000

额定载重量　　　：

1000kg

电动机功率　　　：

6kw

电动机转速　　　：

95.5r/min

曳引轮节径　　　：

Φ400mm

减速箱减速比　　：

无齿轮

曳引轮绳槽　　　：

5×φ10半圆形带切口，β角=96γ角=35槽距=15

主轴最大静载荷T　：

3000kg

钢丝绳倍率　　　：

i＝2

2、主轴最大静态载荷校核

ΣP=（Q＋P1）/4＋P2＋G/4

＝（2000＋1800）/4＋150＋3000/4

＝1800

则ΣPk＝k×ΣP=1.2×1800

=2160<3000kg

其中G为轿厢以额定重量停靠在最低层站时，在曳引轮水平面上轿厢一侧的曳引轮的静拉力

ΣP——主轴实际静载

ΣPk——主轴实际动载

4、额定速度的校核

实际额定速度应符合下列不等式：

92%V≤V实≤105%V

现曳引轮直径D=400mm

电动机实际转速n=95.5r/min,

r=4

V实＝（πD·n）/（60×r）

＝（π×0.4×95.5）/（60×4）＝0.4998m/s

92%V＝0.5×0.92＝0.46m/s

105%V＝1.05×0.5＝0.525m/s

0.46＜0.4998＜0.525

成本结论：

上述条件满足

（3）载重量校核

选用GETM3.0H-100/1000曳引机载重量为1000kg，现采用绕绳倍率为4，可以承受2000kg载荷，

结论：

满足本货梯设计要求。

（4）输出扭矩计算

A、曳引轮输出额定扭矩：

M出＝9550·N/n＝9550×（6/95.5）＝600N·m

式中N为电机功率，n为电机转速

B、曳引轮实际运行扭矩M2按超载110%计算

M实=（1.1-ψ）.Q.D.gn/2×r=（1-0.5）×2000×0.4×9.81/2×4=588.6Nm＜M出

式中ψ为平衡系数.Q为额定载重量.D为曳引轮直径.gn为重力加速度，r为钢丝绳倍率。

结论：

符合要求

一十、曳引轮、滑轮节圆直径与钢丝绳直径的比值计算

⑴曳引轮节圆直径与钢丝绳直径的比值：

400/10=40

结论：

符合要求

2、导向轮节圆直径与钢丝绳直径的比值：

400/10=40

结论：

符合要求

3、轿底轮节圆直径与钢丝绳直径的比值：

400/10=40

结论：

符合要求

一十一、盘车力的计算

本梯为无机房货梯，不需要盘车。

一十二、悬挂绳安全系数计算

1）主要技术参数：

额定载荷：

Q=1000kg

钢丝绳数量：

n=5根

钢丝绳直径：

d=10mm

曳引轮直径：

D1=400mm

导向轮直径：

D2=400mm

轿底轮直径：

D3=400mm

轿厢至曳引轮悬挂绳长度：

H=6.1+0.425+3.74+0.284=10.549m

曳引比：

m=4

轿厢自重：

P=1800kg

单根绳质量:

q=0.385

重力加速度：

gn=9.81

钢丝绳最小破断载荷:

T=44000-54000（N）

2）校核步骤

GB7588-2003对曳引系统悬挂绳安全系数校核可分三步完成

A、求出给定曳引系统悬挂绳安全系数实际值S

S=T.n.m/（P+Q+H.n.m.q）.gn=44000×4×5/（1800+2000+10.549×5×4×0.385）×9.8=24.4

B、按GB7588-2003的附录N计算出给定曳引系统钢丝绳许用安全系数计算值Sf

⑴.求出考虑了曳引轮绳槽形状、滑轮数量与弯曲情况，折合成等效的滑轮数量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

表N1

V型槽

V型槽的角度值γ

-----

35°

36°

38°

40°

42°

45°

Nequiv（t）

-----

18.5

15.2

10.5

7.1

5.6

4.0

U型/V型带切口槽

下部切口角度值β

75°

80°

85°

90°

95°

100°

105°

Nequiv（t）

2.5

3.0

3.8

5.0

6.7

10.0

15.2

不带切口的U型槽

Nequiv（t）

1

Nequiv（t）的数值从表N1查得，U型带切口曳引绳槽，β=96°时，Nequiv（t）=6.7

Nequiv（p）=Kp（Nps+4Npr）

式中：

Nps----引起简单弯折滑轮数量；本系统设置了4个动滑轮，即Nps=4

Npr----引起反向弯折的滑轮数量：

根据反向弯折在钢丝绳与两个连续的静滑轮的接触点之间的距离不超过绳直径的200倍时才考虑的规定，本梯连续2个静滑轮的距离为1240mm,钢丝绳直径为10mm1240/10=124＜200,所以本系统不考虑反向弯曲，即Npr=0；

Kp----跟曳引轮和滑轮直径有关系的系数。

--曳引轮直径Dt=400;除曳引轮外所有滑轮平均直径Dp=400mm;Kp=（Dt/Dp）².（Dt/Dp）²=1

Nequiv（p）=Kp（Nps+4Npr）=1×（4+4×0）=4

Nequiv=Nequiv（t）+Nequiv（p）=6.7+4=10.7

曳引轮直径与悬挂绳直径的Dt/dr比值400/10=40,Nequiv=10.7查图N1，得St=19

Nequiv=10.7选取向上的最近线Nequiv=11曲线与横坐标Dt/dr=40交汇点，对应纵坐标Sf值）

⑵.根据曳引轮直径与悬挂绳直径的Dt/dr比值、等效的滑轮数量Nequiv，从图N1查得许用安全系数计算值Sf

曳引轮的直径Dt=400mm；悬挂绳直径dr=10mm，Dt/dr=400/10=40,Nequiv=10.7选取向上的最近线Nequiv=11。

横坐标Dt/dr=40与Nequiv=11的曲线交汇点为19，即Sf=19

附：

根据曳引轮直径与悬挂绳直径的Dt/dr比值、等效的滑轮数量Nequiv，从以下图N1查得许用安全系数计算值Sf：

图N1

3）校核

本系统曳引绳根数n=5，按GB7588-2003的9.2.2条款规定，曳引钢丝绳许用安全系数最小值Sm=12.；已查得许用安全系数计算值St=19；已求出安全系数实际值S=24.4

即S＞SfS＞Sm，曳引钢丝绳安全系数校核通过

一十三、底坑地面受力要求，使用膨胀螺栓时对井道壁的要求，机房井道的其它要求

1、轿厢导轨下面的底坑地面受力计算

底坑地面的强度应能承受导轨自重和安全钳动作时的反作用力

安全钳动作时作用力：

30600.00N

导轨每米质量：

8.55kg/m

导轨自重：

2052N

地面的总反作用力：

32652.00N

2、轿厢缓冲器下的底坑地面受力计算：

底坑地面的强度应能承受4倍满载轿厢总质量的静态作用力。

F=4gn（P+Q）=4×9.8×（1800+2000）=148960N

3、对重缓冲器下的底坑地面受力计算

底坑地面的强度应能承受4倍对重重量的静态作用力。

F=4gn（P+ψQ）=4×9.8×（1800+0.5×2000）=109760N

4、对重导轨下面的底坑地面受力计算

底坑地面的强度应能承受导轨自重。

导轨每米质量：

4.85kg/m

导轨自重：

F=12.25×2×4.85=1164.00N

5、1、使用膨胀螺栓时对井道壁的要求：

1）电梯井道隔墙为多孔砖墙时，不能用膨胀螺栓来固定预埋铁，应用穿墙螺栓来固定钢板。

2）使用膨胀螺栓的前提是井道壁为混凝土等坚固的墙体。

3）电梯井道壁为多孔砖墙时，采用穿墙螺栓，来固定钢板。

2、井道结构符合国家建筑规范的要求，并至少能承受下述载荷：

1）主机施加的；轿厢偏载情况下安全钳动作瞬间经导轨施加的；

缓冲器动作产生的；由防跳装置作用的，以及轿厢装卸载所产生的载荷等。

2）井道壁的强度

为保证电梯的安全运行，井道壁应具有下列的机械强度，即用一个300N的力，

均匀分布在5cm2的圆形或方形面积上，垂直作用在井道壁的任一点上，均为：

a）无永久变形；

b）弹性变形不大于15mm。

电梯驱动主机旋转部件的上方应有不小于0.30m的垂直净空距离。

本台电梯的井道为钢筋混凝土，符合上面的机械强度。

一十四、导轨强度和变形计算

采用T82-3/B导轨，其主要参数：

Wxx=12.98cm3x轴的截面积

Wyy=9.32cm3y轴的截面积

A＝13.91cm2导轨的截面积

Ixx=56.93cm4x轴的截面惯性矩

Iyy=38.23cm4y轴的截面惯性矩

ixx=2.02cmx轴的回转半径

iyy=1.66cmy轴的回转半径

E=209000Mpa弹性模量

ω=1.55

σperm=165Mpa正常使用时许用应力

σperm=205Mpa安全钳作用时许用应力

δperm=5mm最大允许变形量

c=10mm导轨连接部分宽度

L=2000mm导轨支架的最大间距

n=2导轨的数量

Rm=370Mpa导轨抗拉强度

A5≥12%导轨延伸率

K1=2.0安全钳动作时冲击系数

K2=1.2正常运行时冲击系数

K3=1.1附加系数

附加装置作用于一根导轨上的力M：

0N

安全钳类型安全钳

装载类型非叉车装载

载荷：

空载轿厢质量P=1800kg

额定载荷Q=2000kg

附加装置作用于导轨的载荷M=20kg

作用于地坎的力:

Fs=0.4gQ=7840N小于2500kg，不用叉车装载

轿厢尺寸:

轿厢外深度:

2400mm

轿厢外宽度:

1850mm

轿厢中心与导轨的距离Xc:

1200mm

轿厢中心与导轨的距离Yc:

850mm

轿厢重心至轿厢中心的距离:

Xcp:

65mm

轿厢重心至轿厢中心的距离:

Ycp:

0mm

轿厢悬挂点至导轨的距离:

Xs:

620mm

轿厢悬挂点至导轨的距离:

Ys:

0

轿厢重心至导轨的距离:

Xp:

0mm

轿厢重心至导轨的距离:

Yp:

0mm

装载力至导轨的距离:

X1:

1350mm

装载力至导轨的距离：

Y1:

850mm

上下导靴的间距:

h1:

3880mm

7.1安全钳装置动作

载荷分布

第一种情况：

相对于x轴（见下图）

Xq=Xc+Dx/8=0+2400/8=300.0mm

Yq=Yc=Yq=Ys=0mm

第二种情况：

相对于y轴（见图3）

Yq=Dy/8=212mm

Xc=Xq=417.5mm

7.1.1弯曲应力

7.1.1.1由导向力引起的y轴上的弯曲应力为：

Fx=Klg（QXq+PXp）/nh=2×9.8×（2000×300+1800×65）/2×3880=1811N

My=3Fxl/16=3×1811×2000/16=679125N.mm

σy=My/Wy=679125/9320=73MPa

7.1.1.2由导向力引起的X轴上的弯曲应力为：

Fy=Klg（Qyq+Pyp）/nh=2×9.8×（2000×417.5+1800×65）/2×3880=2404N

My=3Fyl/16=3×2404×2000/16=901500N.mm

σy=My/Wy=901500/9320=96.8MPa

Fx=Klg（Qxq+Pxp）/nh=2×9.8×（2000×231+1800×0）/2×3880=2334N

Mx=3Fxl/16=3×2334×2000/16=875250N.mm

σx=Mx/Wx=875250/12980=67.5MPa

7.1.1.3压弯应力为：

Fk=2Klg（Q+P）/n=2×9.8×3800/2=37240N

其中部分随动电缆及悬吊于轿厢上的总质量和为G其它=76kg,导轨支架间距Lk=2000mm，因为本梯使用T82-3/B导轨其截面积：

A=1391mm2,回转半径：

20mm。

细长比—λ=Lk/r=2000/20=100

σk=（Fk+k3M）ω/A=（37240+1.1×20）×1.55/1391=42MPa

7.1.1.4复合应力：

σperm=165Mpa正常使用时许用应力

σperm=205Mpa安全钳作用时许用应力

应力校验：