载货电梯设计计算书

1、载货电梯设计计算书 作者：佚名 来源：互联网 文章点击数：1607【字体：大 中 小】1 概述 THJ2000/0.5-JXW交流双速载货电梯，按国家电梯标准的要求、设计而成的。 该电梯的曳引机、开门机系统、层门装置、安全钳、限速器、缓冲器、绳头锥套等主要部件及安全部件均采用先进的技术结构，一般零部件也是在原有技术积累的基础上设计的，因此本计算书主要对曳引系统、悬挂装置及安全装置等关键部件进行验证计算。 2 引用标准及参考文献 a. GB7588电梯制造与安装安全规范； b. GB10058电梯技术条件； c. GB10059电梯试验方法； d. GB10060电梯安装验收规范； e. GB8

2、903电梯用钢丝绳； f. JG/T 5072.1电梯T型导轨； g. 机械工程手册第67篇第8章电梯（机械工程手册编辑委员会编）； h. 机械技术手册上册（日本机械学会编）； i. 电机工程手册第五卷（机械工程手册电机工程手册编辑委员会编）。 3 主要技术性能参数 a. 电梯种类：载货电梯； b. 电梯型号：THJ2000/0.5-JXW； c. 额定载重量：2000kg； d. 额定速度：0.5m/s； e. 轿厢尺寸：1500mm?2700mm?2200mm； f. 开门尺寸：1500mm?2100mm（双折自动门）； g. 曳 引 比：2:1； h. 拖动方式：交流双速； i. 控制方

3、式：微机集选控制； j. 最大提升高度：30m； k. 最大停层站数：10层； 4 曳引系统的计算 4.1 电动机功率的计算 电梯曳引机的起、制动及正、反转频繁，且负载变化大，工作运行情况复杂，要精确计算电动机功率是很复杂的，根据机械工程手册的推荐，通常按下式计算电动机功率： (1-Kp)Q?V Pd 102? 式中： Pd电动机功率，kW； KP电梯平衡系数，根据电梯标准规定Kp在0.400.50 范围内，取Kp0.45； Q电梯额定载重量，Q2000kg； V电梯额定速度，V0.5m/s； ?电梯的机械总效率，?0.50.55，对于斜齿轮曳引 机考虑2：1绕法，机械效率比较高，取?0.5；

4、 则： (1-0.45)?2000?0.5 Pd10.8kW 102?0.5 4.2 曳引机的选用 根据电梯的主要技术参数、曳引电动机的功率等的要求，我们对各种电梯曳引机进行了调研类比，最后确定选用J1.2型曳引机。 其主技术参数如下： a. 曳引机型号：J1.2； b. 额定载重量：2000kg； c. 额定速度：0.5m/s； d. 减速比：49:1； e. 曳引轮节经：?610mm； f. 曳引绳槽规格：5-?13mm； g. 绳槽形状：带切口半圆槽； h. 电动机功率：11.2kW。 5 悬挂装置的计算 5.1 曳引条件的计算 根据GB7588的要求，曳引应满足下列条件： T1 ?C1

5、?C2e? T2 式中： e自然对数的底数； ?钢丝绳在曳引轮绳槽中的当量摩擦系数，对于带切口 的半圆槽： 41-Sin(?/2) ? -?-Sin? 式中： 钢丝绳与曳引轮之间的摩擦系数，取0.09； ?绳槽的切口角，?100?1.745rad； 则： 4?0.09?1-Sin(1.745/2) ?0.205 -1.745-Sin1.74 钢丝绳在曳引轮上的包角，本系列电梯的包角 =180?3.1416rad； 则： e?e0.2052.7931.77 C1与加速度及电梯特殊情况有关的系数： gn+a C1 gn-a 式中： gn自由落体的标准加速度（m/s2）； a电梯制动减速度（m/s2

6、） 因a值较难确定，现根据GB7588中推荐的最小允许 值选用，对于V1.0m/s，取C11.2； C2由于磨损而导致曳引轮绳槽断面变化的影响系数，对 于带切口半圆槽，取C21.0。 T1/T2在载有125%额定载荷的轿厢位于最低层站及空载 轿厢位于最高层站的情况下，曳引轮两边钢丝绳中的 较大静拉力与较小静拉力之比。 下面针对这两种情况分别进行计算： a.当载有125%额定载荷的轿厢位于最低层站时： T1P+125%Q+Ps T2Pd+Pb 式中： P空轿厢总质量，包括轿厢、轿厢架、开门机、轿门、 安全触板、安全钳、导靴、轿顶护栏、撞弓、风机、 检修箱、操纵箱、装饰及随行电缆等，对于本型号电

7、梯，P1380kg； Q额定载重量，Q1000kg； Ps是悬挂部分的钢丝绳质量，按下式计算： Psn?qs?h； 式中： n钢丝绳根数，n5； qs单根钢丝绳每米重，qs0.60kg/m； h提升高度，hmax60m。 则： Ps5?0.6?60180kg Pd对重装置质量，按下式计算； PdP+KP?Q 式中： Kp电梯平衡系数，取Kp0.45； P、Q同前。 则： Pd1380+0.45?10001830kg Pb悬挂部分补偿链质量，按下式计算： Pbn?qb?h； 式中： n补偿绳根数，n1； qb单根补偿绳每米重，qb2.8kg/m；h同前，hmax60m。 则： Pb1?2.8?6

8、0168kg 则： T11380+125%?1000+1802810kgf T21830+1681998kgf 则： T1 2810 ?C1?C2?1.2?1.0?1.691.77e? T2 1998 结论： 满足曳引条件的要求。 b.当空载轿厢位于最高层站时： T1Pd+Ps T2P+Pb 式中： P、Pb、Pd、Ps均同前。 则： T11830+1802010kgf T21380+1681548kgf 则： T1 2010 ?C1?C2?1.2?1.01.561.77e? T2 1548 结论： 满足曳引条件的要求。 5.2 钢丝绳在绳槽中的比压的计算 根据GB7588的要求，在轿厢装有额

9、定载荷的情况下，无论如何比压不得超过下列值： 12.5+4Vc p 1+Vc 式中： p钢丝绳在绳槽中的比压，MPa； Vc与轿厢额定速度相应的钢丝绳速度，曳引比1:1时， VcV1.0m/s. 则： 12.5+4?1 p8.25MPa 1+1 对于带切口半圆槽，钢丝绳在绳槽中的比压按下式计： T 8?Cos(?/2) P? n?d?D ?-?-Sin? 式中： T当满载轿厢停靠在最低层站时，在曳引轮水面上， 轿厢一侧的钢丝绳的静拉力，按下式计算： TP+Q+Ps 式中： P、Q、Ps均同前。 则： T1380+1000+1802560kgf25088N n钢丝绳根数，n5； d钢丝绳直径，d

10、13mm； D曳引轮节径，D620mm； 绳槽的切口角，同前，1.745rad。 则： 25088 8?Cos(1.745/2) p? 5?13?620 ?-1.745-Sin1.745 12.5+4Vc 7.788.25 1+Vc 结论： 比压满足要求。 5.3 钢丝绳安全系数的计算 根据GB7588的要求，结合本系列电梯的情况，安全系数必须满足下式的要求： n?Ts SS T 式中： S钢丝绳安全系数； n钢丝绳根数，n5； Ts单根钢丝绳的最小破断载荷，根据GB8903规定，对 于8X19S+NF-13-1500，Ts74.3kN74300N； T同前，T25088N S钢丝绳的许用安全

11、系数，根据GB7588的规定，对 于三根钢丝以上的曳引驱动电梯，S12。 则： 5?74300 S14.8S 25088 结论： 安全系数满足要求。 6 导轨的计算 6.1 导轨弯曲应力的计算 根据GB7588的要求，导轨应有足够的强度，能承受安全钳动时所产生的力，即安全钳动作时，导轨弯曲应力应满足下式的要求： 对于渐进式安全钳： 10(P+Q)? ?k?k A 式中： ?k安全钳动作时，导轨的弯曲应力，MPa； ?与成函数关系的弯曲系数； ?细长比，按下式计算： Lk ? i 式中： Lk导轨架之间的间大距离，对于本系列电梯，Lk2000mm； i导轨回转半径，本系列电梯采用JG/T 507

12、2.1标准中 的T89/B型导轨，iminiy18.4mm； 则： 2000 ?108.7 18.4 根据JG/T 5072.1标准，可查得导轨材料的力学性能为抗拉 强度在370 MPa520MPa之间，按较小者选取，取抗拉强 度为370Mpa。 则： 对照GB7588之弯曲系数表可选用：?2.09。 A导轨截面面积，根据JG/T 5072.1标准，对于T89/B 型导轨，A1570mm2； ?k许用弯曲应力，根据GB7588的规定，对于抗拉强 度为370Mpa的钢材，?k140MPa。 P、Q均同前。 则： 10?(1380+1000)?2.09 ?k32MPa?k 1570 结论： 安全钳

13、动作时，导轨弯曲应力满足要求。 6.2 导轨挠曲的计算 根据GB7588的要求，导轨应有足够的强度，能承受由于轿厢不均匀的载荷引起的挠曲，而不得影响电梯的正常工作。即在电梯正常工作状态，由于轿厢不均匀载荷引起的挠曲应不大于许用挠度。 目前，行业中对导轨的许用挠度还没有统一的设计规范，根据GB10060对每根导轨工作面对安装基准线的偏差和两根导轨的距离的偏差的规定，以及JG/T 5072.1对导轨直线度的规定，结合本系列电梯正常工作对导轨的要求，我们选取许用挠度Y1.2mm。 根据机械工程手册的推荐，当轿厢因不均匀载荷产生偏载时，偏心距按轿厢宽度或深度的1/6计算，如下图所示： A B q1 q

14、2 A/6 B/6 q1 q2 这时，导靴对导轨的作用力分别如下： A?Q q1 6H B?Q q2 6H 式中： q1导靴对导轨顶面的作用力，kgf； q2导靴对导轨侧面的作用力，它由左右两根导轨共同承 担，因轿厢荷偏心，两根导轨的受力分别如下： 2 B?Q q21 q2 3 9H 1 B?Q q22 q2 3 18H 计算时，按受力较大者选取，即： B?Q q2maxq21 9H 式中： q2max导靴对两导轨侧面的作用力中之较大者，kgf； H轿厢上、下导靴间的距离，对于本系列电梯，H3810mm； A轿厢宽度，对于本系列电梯，A1670mm； B轿厢深度，对于本系列电梯，B1600mm

15、； 则： 1670?1000 q173.1kgf 6?3810 1600?1000 q2max46.7kgf 9?3810 计算上述作用力使导轨产生的挠度时，可将导轨视为一多支点连续梁，为计算方便起见，我们按四支点连续梁计算。 根据梁的受力分析可知，当作用力作用于两支架的中间部位的导轨上时，导轨产生的挠度达到最大值。导轨受力简图如下：Lk/2 A B q C D Lk Lk Lk L（3Lk） q Ra Rb Rc Rd 该四支点连续梁为一静不定梁，其边界条件为：各支点处的挠度为0，即： YaYbYcYd0。 图中： q代表导靴对导轨的作用力； Lk导轨支架间的最大跨距，Lk2000mm； L

16、四支点中之最外两支点间的距离，L3Lk ； Ra、Rb、Rc、Rd分为各支点的支反力，由对称受力情况 可知：RaRd，RbRc。 利用叠加法原理求解。将原梁中间两支点拆除，视支反力Rb、Rc 为作用力，分别按q、Rb、Rc三个力分为三个简支梁计算。 对照简支梁的计算公式可知，q、Rb、Rc使梁在B点处的挠度分别如下： q?L3 3?(L/3) ?(L/3)3 Yb1? 48E?I L L3 23q?L3 1296E?I Rb?(2L/3)2?(L/3)3 Yb2 3E?I?L 4Rb?L3 243E?I 2?(L/3) L/3 (L/3)3 Yb3 2L/3 L/3 (2L/3)2?(L/3)

17、 Rc?(2L/3)2?(L/3)3 ? 6E?I?L 7Rc?L3 486E?I 由边界条件可知： Yb1+Yb2+Yb3Yb0。 RbRc 得： 23q?L3 4Rb?L3 7Rc?L3 0 1296E?I 243E?I 486E?I 则： 23 RbRc q 40 由梁的受力平衡可知： Ra+Rb+Rc+Rdq 而： RaRd RbRc 则： q-2?(23q/40) 3 RaRdq 2 40 式中： “-”号表示实际受力方向与设定受力方向相反。 仍用叠加法原理，可以计算出q、Rb、Rc三个力使梁在q力作用点处的挠度分别如下： q?L3 Y01 48E?I Rb?(L/3)?3L2-4?

18、(L/3)2 Y02 48E?I?L 529q?L3 51840E?I 23Rc?L3 Y03 1296E?I 529q?L3 51840E?I 由前面受力分析可知，叠加后的总挠度即为最大值，则： 11q?L3 YmaxY01+Y02+Y03 25920E?I 将LLk代入上式，则： 11q?Lk3 Ymax 960E?I 以上受力分析及挠度计算均，参照机械技术手册的理论及相关公式。 下面将q1及q2max分别代入上式，即可得出q1使导轨顶面产生的最大挠度和q2max 使导轨侧面产生的最大挠度分别如下： 11q1?Lk3 Y1max 960E?Ix 11q2max?Lk3 Y2max 960E

19、?Iy 式中： Y1maxq1作用力使导轨顶面产生的最大挠度，mm； Y2maxq2max作用力使导轨侧面产生的最大挠度，mm； E导轨的弹性模量，对于钢材，E2?104kgf/mm2； Ix导轨横截面对X轴的惯性矩，对于T89/B型导轨Ix5.96105mm4； Iy导轨横截面对Y轴的惯性矩，对于T89/B型导轨， Iy5.25105mm4。 则： 11?73.1?20003 Y1max0.56mm 960?2?104?5.25?105 11?46.7?20003 Y2max0.40mm 960?2?104?5.25?105 合成挠度为： Y? Y1max2+Y2max2 ? 0.562+0

20、.402 0.69mm1.2Y 结论： 轿厢不均匀载荷引起的导轨挠度满足要求，不会影响电梯 的正常工作。 7 轿厢架的计算 7.1 许用应力及许用挠度的确定 轿厢架是轿厢部分的主要受力部件，结合机械工程手册的要求，对上、下梁进行受力分析及设计计算。 对于本系列电梯，轿厢架上梁和下梁均是由两根薄板折成的槽形件组成的，且截面形状也一样，选用的材料为10（实际的材料也有可能是Q235），其屈服点?s21kgf/mm2，取安全系数为S2，则许用应力为： ?s 21 ?10.5kgf/mm2 S 2 根据机械工程手册的推荐，轿厢上、下梁的挠度应不大于全长的1/960，即许用挠度为： L Y 960 式中

21、： L上、下梁的跨度，对于本型号电梯，L1740mm。 则 1740 Y1.81mm 960 7.2 上梁的计算 根据上梁的受力分析，可将其视为简支梁，其受力简图如下： P+Q L/2 L 由材料力学可知，其最大弯距（最大应力）及最大挠度均发生在上梁中央剖面上，其值如下： (P+Q)L Mmax 4 Mmax (P+Q)L ?max W 4W (P+Q)L3 Ymax 48E?I 式中： Mmax上梁受力产生的最大弯距； ?max上梁受力产生的最大应力，kgf/mm2； Ymax上梁受力产生的最大挠度，mm； （P+Q）同前，（P+Q）2380kgf； L上梁的跨度，L1740mm； W上梁的

22、抗弯模量，mm3； I上梁的惯性矩，mm4。 对于本型号电梯，上梁是由两根薄板折成的槽形件组成的，其单根的截面形状如下： 80 4 X X 根据材料力学相关计算公式可计算如下： 80?2203-(80-8)?(220-8)3-4?1703 Ix 12 1.218?107mm4 80?2203-(80-8)?(220-8)3-4?1703 Wx 6?220 1.107?105mm3 则: I2Ix2?1.218?1072.436?107mm4 W2Wx2?1.107?1052.214?105mm3 E上梁的弹性模量，对于钢材，E2?104kgf/mm2。 则： 2380?1740 ?max4.6

23、8kgf/mm210.5? 4?2.214?105 2380?17403 Ymax0.54mm1.81Y48?2?104?2.436?107 结论： 上梁的强度及刚度均满足要求 7.3 下梁的计算 根据下梁的受力分析，可将其视为简支梁，其受力简图如下： P1 P2 P1 L1 L1 L/2 L 由材料力学可知，其最大弯矩（最大应力）及最大挠度均发生在下梁中央剖面上，利用叠加法原理可知： P2?L MmaxP1?L1+ 4 Mmax 4P1?L1+P2?L ?max W 4W P1?L1(3L2-4L12) P2?L3 Ymax?2+ 48E?I 48E?I 2P1?L1(3L2-4L12)+P

24、2?L3 48E?I 式中： Mmax下梁受力产生的最大弯距； ?max下梁受力产生的最大应力，kgf/mm2； Ymax下梁受力产生的最大挠度，mm； W、I、E均与上梁相同； L下梁的跨度，L1740mm； L1为P1作用力点到简支点的距离，对于本型号电梯， L160mm； P1支承在下梁上的轿厢（包括轿厢、操纵箱、装璜等） 及额定载荷等对下梁的作用力，对于本型号电梯： P12000/21000kgf； P2悬挂于下梁上的补偿链及电缆等对下梁的作用力，对 于本型电梯：P2480kgf。 则: 4?1000?60+480?1740 ?max 4?2.214?105 1.21kgf/mm210.5? 2?1000?60?(3?17402-4?602)+480?17403 Ymax 48?2?104?2.436?107 0.15mm1.81Y 结论： 下梁的强度及刚度均满足要求。 8 安全部件的选用 8.1 安全钳的选用