电梯1350kg梯速175设计计算DOC.docx

1、电梯1350kg梯速175设计计算DOC设计计算书TKJ（1350/1.75-JXW）1设计的目的2 主要技术参数3电机功率的计算4电梯运行速度的计算5电梯曳引能力的计算6悬挂绳或链安全系数计算7绳头组合的验算8轿厢及对重导轨强度和变形计算9轿厢架的受力强度和刚度的计算10搁机梁受力强度和刚度的计算11安全钳的选型计算12限速器的选型计算与限速器绳的计算13缓冲器的选型计算14轿厢和门系统计算说明15井道顶层和底坑空间的计算16轿厢上行超速保护装置的选型计算17盘车力的计算18操作维修区域的空间计算19电气选型计算20机械防护的设计和说明21主要参考文献 1设计的目的TKJ(1350/1.75

2、-JXW-VVVF)型客梯，是一种集选控制的、交流调频调压调速的乘客电梯，额定载重1350Kg，额定运行速度1.75m/s。本客梯采用先进的永磁同步无齿轮曳引机进行驱动，曳引比为2:1，绕绳方式为单绕，采用2导轨结构，用一个主轿架承受轿厢，在曳引绳的牵动下沿着2根主导轨上下运行，以达到垂直运输乘客和医疗设备的目的。本客梯的轿厢内净尺寸为宽2100mm*深1600mm，内净面积为3.36M2，完全符合GB7588-2003电梯制造与安装安全规范的要求。本计算书按照GB7588-2003电梯制造与安装安全规范的要求进行计算，以验证设计是否满足GB7588-2003标准和型式试验细则的要求。本计算书

3、验算的电梯为本公司标准的1350kg乘客电梯，主要参数如下：额定速度1.75m/s 额定载重量1350kg提升高度43.5m 层站数15层15站轿厢内净尺寸2100mm*1600mm 开门尺寸1100mm*2100mm开门方式为中分式 本电梯对以下主要部件进行计算：（一）曳引机、承重部分和运载部分曳引机 永磁同步无齿轮曳引机，GETM6.0H型，15 Kw，绕绳比2：1，单绕，曳引轮节径450 mm，速度1.75m/s搁机大梁 主梁25#工字钢轿厢 2100mm*1600mm，2导轨钢丝绳 7-10，21曳引方式导轨 轿厢主导轨T89/B（二）安全部件计算及声明安全钳 渐进式AQ11B型，总容

4、许质量3500kg，额定速度1.75m/s限速器 LOG03型，额定速度1.75m/s缓冲器 YH68-210型油压缓冲器 ，额定速度1.01.75m/s，总容许质量800-3500 kg，行程210 mm，总高675mm 2主要技术参数Q额定载重量 Q=1350kgv e额定速度v e=1.75m/s轿厢尺寸（宽*深*高） 2100mm *1600mm *2400mm 开门方式中分开门尺寸（宽*高）1100mm *2100mmH 提升高度H=43.5mi曳引比i= 2d曳引绳及绳径819s西鲁式，d10mmn 曳引绳根数n=8D 曳引轮节径D =450mmD1导向轮、轿顶轮、对重轮的平均直径

5、D1=520mmK 平衡系数K =0.40.5P轿厢自重P=1400kgW1曳引钢丝绳每米重量轿厢在底层时曳引轮轿厢侧的钢丝绳重量0.347kg/mW18*43.5*0.347120 kgW2随行电缆每米重量轿厢在顶层时轿厢侧的随行电缆重量1.7 kg/mW2（43.5/2）*1.737 kgW3 补偿链每米重量轿厢在顶层时轿厢侧的补偿链重量1.5 kg/mW3110kgG对重重量G=P+K*Q（19402075） kga max最大加减速度值a max0.5m/s2曳引包角=155o =2.706 rad半圆曳引绳槽的切口角=95 曳引绳槽的槽角度 =35 oS max曳引机最大径向负载60

6、00 kg电梯运行的总效率=0.90N电机功率15 kwv l曳引机节径线速度3.5 m/sn1电机额定转速149 rpm轿厢导轨 T89/B限速器XS3型，额定速度1.75m/s安全钳渐进式AQ10A型，最大总容许质量P+Q=3331kg，额定速度1.75m/s缓冲器 YH68-210型油压缓冲器 ，额定速度1.75m/s，总容许质量3500kg，行程h1=210 mm，总高h=675 mm3电机功率的计算对于交流电梯，功率按下列公式计算： N=（1- K ）QV1 / 102i （kW） 式中：K平衡系数，K0.4；Q额定载荷，Q=1350KgV1曳引机节径线速度，V1=3.5m/s电梯传

7、动的总效率，=0.90i 曳引比 ，i= 2 将各参数代入上式：N=（1-0.4）*1350*3.5/（102*0.90*2）=15.49kW考虑到轿厢运行产生的附加阻力、满载起动工况及电机温升等情况，选用型，电机功率 ，可以满足设计要求。图1曳引系统示意图4电梯运行速度的计算电梯的运行速度V=*D* n1 / 60*i式中：D曳引轮节园直径，D=0.45m n1电机的额定转速，n1=149rpm i 曳引比，i =2将各参数代入：V=3.142*0.45*149 / (60*2)=1.756 m/s对于VVVF控制的电梯，只要V大于等于额定速度1.756m/s，就可以通过改变电机的输入频率和

8、电压来调节电梯的运行速度，使之在(0.921.05)* 额定速度的范围内，从而满足要求。5电梯曳引能力的计算根据GB75882003的要求，电梯曳引力的计算分别按轿厢装载、紧急制动、轿厢滞留3种工况进行。5.1 基本参数5.1.1 选用的 型曳引机，其曳引轮的槽型为半圆槽，槽形的几何参数为：槽的角度 =35o=0.611 rad下部切口角度 =95o=1.658 rad5.1.2 当量摩擦系数的计算根据GB75882003的要求，当量摩擦系数按下式计算：f =*4* ( cos ( / 2 )- sin (/ 2 ) ) /（-sin+ sin ）式中：摩擦系数，对应3种工况分别为：装载工况=

9、0.1 紧急制停工况 =0.1 / (1 + V1 / 10 )0.1 / (1 +3.5 / 10 )0.074轿厢滞留工况 =0.2 将各参数代入可得3种工况下的当量摩擦系数：1) 装载工况 f =0.1*4* ( cos (35o / 2 )- sin (95 / 2 ) ) /（-1.658-0.611-sin95 + sin 35o）=0.1922) 紧急制停工况f =0.074*4*( cos (35o / 2 )- sin (95o / 2 ) ) /（-1.658-0.611-sin95 + sin 35o）=0.1423) 轿厢滞留工况f =0.2*4*( cos (35o

10、/ 2 )- sin (95o / 2 ) ) /（-1.658-0.611-sin95 + sin 35o）= 0.3845.2 轿厢装载工况根据GB75882003的要求，按照载有125%额定载荷的轿厢在底层平层位置时最不利情况进行计算，此时应满足：T1/ T2e f式中：T1/ T2曳引轮两边曳引绳的较大静拉力与较小静拉力的比值e 自然对数的底，e2.718曳引绳在曳引轮上的包角，=155o =2.706 rad将相关参数代入可得：T1=(P+1.25*Q+W1)g/i=(1400+1.25*1350+51) *9.8/2=15379NT2=(G+W3)g/i=(2008+0)*9.8

11、/2=9839 N T1/ T2= 15379/9839=1.563e f= e 0.185 *2.706=1.681因为T1/T2 =1.563ef=1.681所以满足曳引条件。5.3 紧急制停工况根据GB75882003的要求，按照空载轿厢在顶层平层位置时最不利情况进行计算，此时应满足：T1/ T2e f将相关参数代入可得：T1=G*(g+a max) /i+ W1*(g+ i*a max)=2008*(9.8+0.5)/2+51*(9.8+2*0.5)=10892 N T2=(P+W2+W3)* (g-a max) /i =(1400+17.85+110)*(9.8-0.5)/2=710

12、5 N T1/ T2=10892/7105=1.533e f= e 0.142 *2.706=1.573因为T1/T2 =1.533ef=1.573所以满足曳引条件。5.4 轿厢滞留工况根据GB75882003的要求，按照空载轿厢在顶层位置、对重压实在对重缓冲器上时最不利情况进行计算，此时应满足：T1/ T2e f将相关参数代入可得：T1=(P+W2+W3)*g /i =(1400+17.85+110)*9.8/2=7486 NT2= W1*g=51*9.8=499.8 NT1/ T2=7486/499.8=14.98e f= e 0.384 *2.706=2.826因为T1/T2 =14.9

13、8ef=2.826所以满足曳引条件。6曳引绳的安全计算6.1曳引绳的直径要求根据GB75882003的要求，曳引轮的节径D与曳引绳的直径d之比不应小于40。在本系统中，D450mm，d10mm，则D/d= 450/10= 4540，满足标准要求。6.2曳引绳的安全系数计算根据GB75882003的要求，当装有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时，曳引绳的实际安全系数S应不小于按标准附录N规定的安全系数计算值Sf ，即SSf ，并不小于12。6.2.1 实际安全系数S的计算 SnF /（P+Q）/i+ W1）g式中：F单根曳引绳的最小破断载荷，F44 KN将相关参数代入可得：S7*44*1000/（1

14、400+1350）/2+51）*9.8）22.046.2.2 标准规定的安全系数Sf的计算根据GB75882003标准附录N的规定，本系统中滑轮的等效数量Nequiv为：Nequiv = Nequiv(t) + Nequiv(p) 式中：Nequiv(t) 曳引轮的等效数量，Nequiv(t)=6.7Nequiv(p) 导向轮的等效数量Nequiv(p)= KP* (Nps +4 * Npr )根据标准的规定和曳引系统示意图(图1)可得：KP=( D/D1)4=(450/520)4=0.56 Nps=3 Npr=0则Nequiv(p)= 0.56* (3 +4 *0 )=1.68Nequiv

15、=6.7+1.68=8.38因为 Sf =10XX=2.6834-X1/X2X1= log ( (695.85 * 10 6 * Nequiv ) / (D / d) 8.567 )= log ( (695.85 * 10 6 *8.38) / 45 8.567 ) = - 4.397X2= log ( (77.09 * (D / d ) 2.894)= log ( 77.09 * 452.894)= - 2.897X=2.6834-X1/X2=2.6834- 4.397/2.897=1.1656所以 Sf =10X =101.1656=14.642从以上计算可得：S=22.04Sf =14.

16、642，即实际安全系数S大于标准规定的安全系数Sf并不小于12，所以曳引绳的安全系数满足标准要求。7绳头组合的验算采用专业厂生产的10mm型楔块式绳头组合，其型式试验的破断力为44kN，大于每根钢丝绳最小破断载荷的80%，即44*80%35.2，满足GB7588-2003的规定，绳头组合的强度足够。8轿厢及对重导轨的计算选用标准JG/T5072.1-1996电梯T型导轨规定的T89/B型导轨作为轿厢主导轨。根据标准，相应的主要技术参数如下：主导轨数量 n=2 翼缘厚度 C=10mm 截面积 A=1570mm惯性半径 ix=19.8mm iy=18.4mm惯性距 Jx=597000mm4 Jy=

17、530000mm4抗弯模量 Wx=14500mm3 Wy=11900mm3抗拉强度Rm =370 N/mm2 弹性模量E=2.1*105 N/mm2许用应力：正常使用时1=165 N/mm2 ， 安全钳动作时2=205 N/mm2许用变形 =5mm导轨支架间距 l=2500 mm 细长比=l / ix =2500 / 19.8=126弯曲系数 (查GB7588-2003 附录G表G3) ：=2.68轿厢尺寸：宽Dx=2000 mm，深Dy=1750mm，高Dz=2400mm轿厢上下导靴之间距离 h=3550mm导轨受力主要有3种工况：1、安全钳动作时工况，2、装卸载工况，3、运行工况。其中最不

18、利的工况为安全钳动作时的工况，其次为装卸载工况，所以只需计算这2种工况下导轨的受力和变形是否满足要求。8.1 安全钳动作时的工况本系统选用渐进式安全钳，其冲击系数为k1=2。本系统为中心导向和悬挂的轿厢，其坐标见轿厢布置图2 (轿厢中心Cd和轿厢重心Pd与悬挂中心Sd重合，额定载荷Q分别按相对于X轴和Y轴、均匀分布在最不利的3/4的轿厢面积里计算)。 图2 轿厢布置图 额定载荷中心坐标 Xq=325mm Yq=187.5mm8.1.1 由导向力引起的Y轴上的弯曲应力 Fx=k1*Q*g*Xq / (2h) =2*1350*9.8*325/(2*3550) = 1211N My=3*Fx*l/1

19、6 =3*1211*2500/16 =567656 Nmmy= My/ Wy=567656/11900=47.7 N/mm28.1.2 由导向力引起的X轴上的弯曲应力Fy=k1*Q*g*Yq /h=2*1350*9.8*187.5/ 3550= 1398 N Mx=3*Fy*l/16=3*1398 *2500/16=655313 Nmm x= Mx/ Wx=655313/14500=45.2 N/mm28.1.3 压弯应力Fk=k1*(P+Q)g/n =2*(1400+1350)*9.8/2=26950 N k=Fk*/ A=26950*2.68/1570=46.0N/mm28.1.4 复合应

20、力和翼缘弯曲应力 m=x+y=45.2+47.7=92.9N/mm22=205 N/mm2=m+Fk / A=92.9+26950/1570=110.1N/mm22=205 N/mm2c=k+0.9*m=46.0+0.9*92.9=129.6 N/mm22=205 N/mm2f=1.85*Fx /C2 =1.85*1211/102=22.4 N/mm22=205 N/mm2满足强度要求。8.1.5 挠度x=0.7*Fx*l3/(48EJy) =0.7*1211*25003 /(48*2.1*105 *530000)=2.48mm=5mmy=0.7*Fy* l3/(48EJx) =0.7*186

21、3.38*25003/(48*2.1*105*597000)= 2.54 mm=5mm满足许用变形要求。8.2 装卸载工况装卸载时：FS=0.4gQ=0.4*9.8*1350=5292 N， X1=1400 mm8.2.1 由导向力引起的Y轴上的弯曲应力 Fx= FS* X1/ (2h) =5292*1400 / (2*3550) = 1043 N My=3*Fx*l/16 =3*1211*2500/16 =567656Nmmy= My/ Wy=567656 /11900=47.7 N/mm28.2.2 由导向力引起的X轴上的弯曲应力本系统中不存在由导向力引起的X轴上的弯曲应力，所以：Fy=0

22、 Mx=0 x= 08.2.3 压弯应力 在装卸载时不发生压弯情况，所以：Fk=0 k=08.2.4 复合应力和翼缘弯曲应力 m=x+y=0+47.7=47.7 N/mm21=165 N/mm2=m+Fk / A=92.9+0=92.9 N/mm21=165 N/mm2f=1.85*Fx /C2 =1.85*1211/102=22.4 N/mm21=165 N/mm2满足强度要求。8.2.5 挠度x=0.7*Fx*l3/(48EJy) =0.7*1211*25003 /(48*2.1*105 *520000)=2.52 mm=5mmy=0=5mm满足许用变形要求。8.2.6对重导轨计算采用T/

23、K5A导轨，符合JG/T5702.3-1996电梯对重空心导轨。TK5A的技术参数：Wxx=6.30cm3 x轴的截面积Wyy=4.82cm3 y轴的截面积A6.17cm2 导轨的截面积Ixx=24.33cm4 x轴的截面惯性矩Iyy=18.78cm4 y轴的截面惯性矩ixx=1.99cm x轴的回转半径iyy=1.74cm y轴的回转半径E=210000.00Mpa 弹性模量=1.98 系数（根据细长比查表求得lk/i=）100perm=165.22Mpa正常使用时许用应力perm=10.00mm最大允许变形量c=1.8mm导轨连接部分宽度L=2000mm导轨支架的最大间距n=2支导轨的数量

24、Rm=370Mpa导轨抗拉强度（导轨材料力学性能）A524.00% 导轨材料的延伸率K1=2.0K2=1.2K3=1.1G=P+rQ=2008kgh=2800mm上下导靴间距DBG=1450mm对重架导轨距W=250mm对重架宽度GB7588-2003电梯制造与安装安全规范规定：对于中心悬挂或对称悬挂的对重或平衡重，设定重力的作用点偏差在宽度方向为5%，深度方向为10%，DBGy=145mm重力作用点在y方向的偏移BTFx=12.5mm重力作用点在x方向的偏移M=0.00kg附加装置的质量8.2.6.1正常使用导靴在Y方向作用在导轨上的力Fx=K2GgBTFx/(2h)=1.29.820081

25、2.5/22800=52.7NMy=3Fxl/16=19766N.mmy=My/Wy=19766/4.821000=4.1Mpa8.2.6.2导靴在X方向作用在导轨上的力Fy=g(gPYp+FsYl)/h=1.29.82008145/2800=1223NMx=3Fyl/16=312232000/16=458577Nmmx=Mx/Wx=458577/6300=72.8Mpa8.2.6.3弯曲应力在正常使用工况下，不发生弯曲情况。8.2.6.4复合应力m=x+y=(72.8+4.1)=76.9Mpaperm=165Mpa=m +(k3M)/A=76.9+(1.120/617)=76.9+0.035

26、6=76.9356Mpaperm=165Mpa8.2.6.5翼缘弯曲:f=1.85Fx/C=1.8552.7/(1.81.8)=30.1Mpaperm=165Mpa8.2.6.6挠度：x=0.7Fxl/48EIy=0.752.72000/(48210000530000)=0.06mmperm=5mm结论：电梯正常使用、运行时对重导轨的应力和变形符合要求。9轿厢架强度和刚度的计算轿厢架是电梯的主要受力部件，它由上梁、下梁、立梁及连接它们的若干紧固件组成，计算时，视上、下梁均为简支梁，其中上梁作用载荷为整个安装在轿厢架上所有零部件的总重量（包括轿厢架自身的重量）和额定载重量之和，并作用于上梁的中央

27、；下梁则假定额定载重量和轿厢上各个部件的总重量之和的5/8均布于下梁上，其余3/8的总重量再加上补偿链及随行电缆的重量集中作用于下梁中央。对于立梁，由于载荷在轿厢内分布不均匀，及立梁与上、下梁视为刚性连接等特点，立梁受到拉伸与弯曲的组合作用。图3 轿厢架结构示意图1拉杆 2上梁 3直梁4轿厢 5轿底 6下梁9.1 基本参数（1）T1电梯满载起动时，上梁所受的作用力：T1=（P+Q）(g+a)=(1400+1350)*(9.8+0.5)=28325 N式中：P整个轿厢的重量 Q额定载荷（2）T2电梯满载起动时，下梁所受的均布载荷：T2=（P1+Q）(g+a)*5/8=(1200+1350)*(9

28、.8+0.5) *5/8=16416 N式中：P1去除上梁、轿顶轮、直梁等辅件后的轿厢重量（3）T3电梯满载起动时，下梁所受的集中载荷：T3=（P1+Q）(g+a)*3/8+(W2+W3)=(1200+1350)*(9.8+0.5) *3/8+（17.85+110）=9977 N式中：W2随行电缆的重量W3补偿链的重量（4）T4电梯满载起动时，立梁所受的垂直作用力：T4=（P2+Q）(g+a)= (1300+1350)*(9.8+0.5)=27295 N 式中：P2去除上梁、轿顶轮等辅件后的轿厢重量（5）在本系统中，上梁采用16a#GB/T707-1988槽钢制作；下梁和直梁采用14a#GB/

29、T707-1988槽钢制作。它们的几何特性参数分别为：16a#槽钢：Wx=108cm3；Ix=866cm414a#槽钢：Wx=80.5cm3；Wy=13cm3；Ix=564cm4； Ix=53.2cm4；A=18.516cm2 Q235材料的许用应力，对于上、下梁及立梁：b/n=375/2.5=150 MpaE材料的弹性模量，对于本系统：E=210GpaLo上、下梁的跨度，对于本系统： Lo =2216 mmY上、下梁的许用挠度，对于本系统：Y=Lo/1000=2216/1000=2.216 mmH上、下导靴之间的垂直中心距，对于本系统：H=3550 mmL立梁的长度，对于本系统：L3340 mm9.2上梁强度和刚度的计算上梁的受力情况见上梁受力示意图4，上梁采用2根16a #GB/T707-1988槽钢制作，根据材料力学的基本理论可知，上梁所受的最大弯矩、最大应力及最大挠度分别为：Mmax=T1*L0/8maxMmax/ Wx Ymax=