电梯1350kg梯速175设计计算样本.docx
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电梯1350kg梯速175设计计算样本
设计计算书
TKJ(1350/1.75-JXW)
1 设计目
2重要技术参数
3电机功率计算
4 电梯运营速度计算
5 电梯曳引能力计算
6 悬挂绳或链安全系数计算
7 绳头组合验算
8 轿厢及对重导轨强度和变形计算
9 轿厢架受力强度和刚度计算
10 搁机梁受力强度和刚度计算
11 安全钳选型计算
12 限速器选型计算与限速器绳计算
13 缓冲器选型计算
14轿厢和门系记录算阐明
15井道顶层和底坑空间计算
16轿厢上行超速保护装置选型计算
17盘车力计算
18操作维修区域空间计算
19电气选型计算
20机械防护设计和阐明
21重要参照文献
1 设计目
TKJ(1350/1.75-JXW-VVVF)型客梯,是一种集选控制、交流调频调压调速乘客电梯,额定载重1350Kg,额定运营速度1.75m/s。
本客梯采用先进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导轨构造,用一种主轿架承受轿厢,在曳引绳牵动下沿着2根主导轨上下运营,以达到垂直运送乘客和医疗设备目。
本客梯轿厢内净尺寸为宽2100mm*深1600mm,内净面积为3.36M2,完全符合GB7588-《电梯制造与安装安全规范》规定。
本计算书按照GB7588-《电梯制造与安装安全规范》规定进行计算,以验证设计与否满足GB7588-原则和型式实验细则规定。
本计算书验算电梯为我司原则1350kg乘客电梯,重要参数如下:
额定速度1.75m/s 额定载重量1350kg
提高高度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
本电梯对如下重要部件进行计算:
(一)曳引机、承重某些和运载某些
曳引机永磁同步无齿轮曳引机,GETM6.0H型,15Kw,绕绳比2:
1,单绕,曳引轮节径450mm,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-φ10,2∶1曳引方式
导轨轿厢主导轨T89/B
(二)安所有件计算及声明
安全钳渐进式AQ11B型,总容许质量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1.0~1.75m/s,总容许质量800-3500kg,行程210mm,总高675mm
2 重要技术参数
Q
额定载重量
Q=1350kg
ve
额定速度
ve=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*2100mm
H
提高高度
H=43.5m
i
曳引比
i=2
d
曳引绳及绳径
8×19s西鲁式,d=10mm
n
曳引绳根数
n=8
D
曳引轮节径
D=450mm
D1
导向轮、轿顶轮、对重轮平均直径
D1=520mm
K
平衡系数
K=0.4~0.5
P
轿厢自重
P=1400kg
W1
曳引钢丝绳每米重量
轿厢在底层时曳引轮轿厢侧钢丝绳重量
0.347kg/m
W1=8*43.5*0.347=120kg
W2
随行电缆每米重量
轿厢在顶层时轿厢侧随行电缆重量
1.7kg/m
W2=(43.5/2)*1.7=37kg
W3
补偿链每米重量
轿厢在顶层时轿厢侧补偿链重量
1.5kg/m
W3=110kg
G
对重重量
G=P+K*Q
(1940~2075)kg
amax
最大加减速度值
amax=0.5m/s2
α
曳引包角
α=155o=2.706rad
β
半圆曳引绳槽切口角
β=95
γ
曳引绳槽槽角度
γ=35o
Smax
曳引机最大径向负载
6000kg
η
电梯运营总效率
η=0.90
N
电机功率
15kw
vl
曳引机节径线速度
3.5m/s
n1
电机额定转速
149rpm
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=210mm,总高h=675mm
3电机功率计算
对于交流电梯,功率按下列公式计算:
N=(1-K)QV1/102ηi(kW)
式中:
K—平衡系数,K=0.4;
Q—额定载荷,Q=1350Kg
V1—曳引机节径线速度,V1=3.5m/s
η—电梯传动总效率,η=0.90
i—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
考虑到轿厢运营产生附加阻力、满载起动工况及电机温升等状况,选用
型,电机功率,可以满足设计规定。
图1 曳引系统示意图
4 电梯运营速度计算
电梯运营速度V=π*D*n1/60*i
式中:
D—曳引轮节园直径,D=0.45m
n1—电机额定转速,n1=149rpm
i—曳引比,i=2
将各参数代入:
V=3.142*0.45*149/(60*2)=1.756m/s
对于VVVF控制电梯,只要V不不大于等于额定速度1.756m/s,就可以通过变化电机输入频率和电压来调节电梯运营速度,使之在(0.92~1.05)*额定速度范畴内,从而满足规定。
5 电梯曳引能力计算
依照GB7588—规定,电梯曳引力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选用型曳引机,其曳引轮槽型为半圆槽,槽形几何参数为:
槽角度γ=35o=0.611rad
下部切口角度 β=95o=1.658rad
5.1.2当量摩擦系数计算
依照GB7588—规定,当量摩擦系数按下式计算:
f=μ*4*(cos(γ/2)-sin(β/2))/(π-β-γ-sinβ+sinγ)
式中:
μ—摩擦系数,相应3种工况分别为:
装载工况 μ=0.1
紧急制停工况μ=0.1/(1+V1/10)=0.1/(1+3.5/10)=0.074
轿厢滞留工况μ=0.2
将各参数代入可得3种工况下当量摩擦系数:
1)装载工况
f=0.1*4*(cos(35o/2)-sin(95/2))/(π-1.658-0.611-sin95+sin35o)=0.192
2)紧急制停工况
f=0.074*4*(cos(35o/2)-sin(95o/2))/(π-1.658-0.611-sin95+sin35o)=0.142
3)轿厢滞留工况
f=0.2*4*(cos(35o/2)-sin(95o/2))/(π-1.658-0.611-sin95+sin35o)=0.384
5.2轿厢装载工况
依照GB7588—规定,按照载有125%额定载荷轿厢在底层平层位置时最不利状况进行计算,此时应满足:
T1/T2≤efα
式中:
T1/T2—曳引轮两边曳引绳较大静拉力与较小静拉力比值
e—自然对数底,e=2.718
α—曳引绳在曳引轮上包角,α=155o=2.706rad
将有关参数代入可得:
T1=(P+1.25*Q+W1)g/i=(1400+1.25*1350+51)*9.8/2=15379N
T2=(G+W3)g/i=(+0)*9.8/2=9839N
T1/T2=15379/9839=1.563
efα=e0.185*2.706=1.681
由于T1/T2=1.563≤efα=1.681
因此满足曳引条件。
5.3紧急制停工况
依照GB7588—规定,按照空载轿厢在顶层平层位置时最不利状况进行计算,此时应满足:
T1/T2≤efα
将有关参数代入可得:
T1=G*(g+amax)/i+W1*(g+i*amax)=*(9.8+0.5)/2+51*(9.8+2*0.5)=10892N
T2=(P+W2+W3)*(g-amax)/i=(1400+17.85+110)*(9.8-0.5)/2=7105N
T1/T2=10892/7105=1.533
efα=e0.142*2.706=1.573
由于T1/T2=1.533≤efα=1.573
因此满足曳引条件。
5.4轿厢滞留工况
依照GB7588—规定,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状况进行计算,此时应满足:
T1/T2≥efα
将有关参数代入可得:
T1=(P+W2+W3)*g/i=(1400+17.85+110)*9.8/2=7486N
T2=W1*g=51*9.8=499.8N
T1/T2=7486/499.8=14.98
efα=e0.384*2.706=2.826
由于T1/T2=14.98≥efα=2.826
因此满足曳引条件。
6 曳引绳安全计算
6.1曳引绳直径规定
依照GB7588—规定,曳引轮节径D与曳引绳直径d之比不应不大于40。
在本系统中,D=450mm,d=10mm,则D/d=450/10=45≥40,满足原则规定。
6.2 曳引绳安全系数计算
依照GB7588—规定,当装有额定载荷轿厢停靠在最低层站时,曳引绳实际安全系数S应不不大于按原则附录N规定安全系数计算值Sf,即S≥Sf,并不不大于12。
6.2.1实际安全系数S计算
S=nF/((P+Q)/i+W1)g
式中:
F-单根曳引绳最小破断载荷,F=44KN
将有关参数代入可得:
S=7*44*1000/(((1400+1350)/2+51)*9.8)=22.04
6.2.2原则规定安全系数Sf计算
依照GB7588—原则附录N规定,本系统中滑轮等效数量Nequiv为:
Nequiv=Nequiv(t)+Nequiv(p)
式中:
Nequiv(t)-曳引轮等效数量,Nequiv(t)=6.7
Nequiv(p)-导向轮等效数量
Nequiv(p)=KP*(Nps+4*Npr)
依照原则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)=1.68
Nequiv=6.7+1.68=8.38
由于Sf=10X
X=2.6834-X1/X2
X1=log((695.85*106*Nequiv)/(D/d)8.567)=log((695.85*106*8.38)/458.567)
=-4.397
X2=log((77.09*(D/d)–2.894)=log(77.09*45–2.894)=-2.897
X=2.6834-X1/X2=2.6834-4.397/2.897=1.1656
因此Sf=10X=101.1656=14.642
从以上计算可得:
S=22.04≥Sf=14.642,即实际安全系数S不不大于原则规定安全系数Sf并不不大于12,因此曳引绳安全系数满足原则规定。
7 绳头组合验算
采用专业厂生产Φ10mm型楔块式绳头组合,其型式实验破断力为44kN,不不大于每根钢丝绳最小破断载荷80%,即44*80%=35.2,满足GB7588-规定,绳头组合强度足够。
8 轿厢及对重导轨计算
选用原则JG/T5072.1-1996《电梯T型导轨》规定T89/B型导轨作为轿厢主导轨。
依照原则,相应重要技术参数如下:
主导轨数量n=2翼缘厚度C=10mm截面积A=1570mm
惯性半径ix=19.8mmiy=18.4mm
惯性距Jx=597000mm4Jy=530000mm4
抗弯模量Wx=14500mm3Wy=11900mm3
抗拉强度Rm=370N/mm2弹性模量E=2.1*105N/mm2
许用应力:
正常使用时[σ1]=165N/mm2,安全钳动作时[σ2]=205N/mm2
许用变形[δ]=5mm
导轨支架间距l=2500mm细长比λ=l/ix=2500/19.8=126
弯曲系数(查GB7588-附录G表G3):
ω=2.68
轿厢尺寸:
宽Dx=mm,深Dy=1750mm,高Dz=2400mm
轿厢上下导靴之间距离h=3550mm
导轨受力重要有3种工况:
1、安全钳动作时工况,2、装卸载工况,3、运营工况。
其中最不利工况为安全钳动作时工况,另一方面为装卸载工况,因此只需计算这2种工况下导轨受力和变形与否满足规定。
8.1安全钳动作时工况
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重叠,额定载荷Q分别按相对于X轴和Y轴、均匀分布在最不利3/4轿厢面积里计算)。
图2轿厢布置图
额定载荷中心坐标Xq=325mmYq=187.5mm
8.1.1由导向力引起Y轴上弯曲应力
Fx=k1*Q*g*Xq/(2h)=2*1350*9.8*325/(2*3550)=1211N
My=3*Fx*l/16=3*1211*2500/16=567656Nmm
σy=My/Wy=567656/11900=47.7N/mm2
8.1.2由导向力引起X轴上弯曲应力
Fy=k1*Q*g*Yq/h=2*1350*9.8*187.5/3550=1398N
Mx=3*Fy*l/16=3*1398*2500/16=655313Nmm
σx=Mx/Wx=655313/14500=45.2N/mm2
8.1.3压弯应力
Fk=k1*(P+Q)g/n=2*(1400+1350)*9.8/2=26950N
σk=Fk*ω/A=26950*2.68/1570=46.0N/mm2
8.1.4复合应力和翼缘弯曲应力
σm=σx+σy=45.2+47.7=92.9N/mm2≤[σ2]=205N/mm2
σ=σm+Fk/A=92.9+26950/1570=110.1N/mm2≤[σ2]=205N/mm2
σc=σk+0.9*σm=46.0+0.9*92.9=129.6N/mm2≤[σ2]=205N/mm2
σf=1.85*Fx/C2=1.85*1211/102=22.4N/mm2≤[σ2]=205N/mm2
满足强度规定。
8.1.5挠度
δx=0.7*Fx*l3/(48EJy)=0.7*1211*25003/(48*2.1*105*530000)=2.48mm≤[δ]=5mm
δy=0.7*Fy*l3/(48EJx)=0.7*1863.38*25003/(48*2.1*105*597000)=2.54mm≤[δ]=5mm
满足许用变形规定。
8.2装卸载工况
装卸载时:
FS=0.4gQ=0.4*9.8*1350=5292N,X1=1400mm
8.2.1由导向力引起Y轴上弯曲应力
Fx=FS*X1/(2h)=5292*1400/(2*3550)=1043N
My=3*Fx*l/16=3*1211*2500/16=567656Nmm
σy=My/Wy=567656/11900=47.7N/mm2
8.2.2由导向力引起X轴上弯曲应力
本系统中不存在由导向力引起X轴上弯曲应力,因此:
Fy=0
Mx=0
σx=0
8.2.3压弯应力
在装卸载时不发生压弯状况,因此:
Fk=0
σk=0
8.2.4复合应力和翼缘弯曲应力
σm=σx+σy=0+47.7=47.7N/mm2≤[σ1]=165N/mm2
σ=σm+Fk/A=92.9+0=92.9N/mm2≤[σ1]=165N/mm2
σf=1.85*Fx/C2=1.85*1211/102=22.4N/mm2≤[σ1]=165N/mm2
满足强度规定。
8.2.5挠度
δx=0.7*Fx*l3/(48EJy)=0.7*1211*25003/(48*2.1*105*50)=2.52mm≤[δ]=5mm
δy=0≤[δ]=5mm
满足许用变形规定。
8.2.6对重导轨计算
采用T/K5A导轨,符合JG/T5702.3-1996《电梯对重空心导轨》。
TK5A技术参数:
Wxx=6.30cm3x轴截面积
Wyy=4.82cm3y轴截面积
A=6.17cm2导轨截面积
Ixx=24.33cm4x轴截面惯性矩
Iyy=18.78cm4y轴截面惯性矩
ixx=1.99cmx轴回转半径
iyy=1.74cmy轴回转半径
E=210000.00Mpa弹性模量
ω=1.98ω系数(依照细长比查表求得lk/i=)100
σperm=165.22Mpa正常使用时许用应力
δperm=10.00mm最大容许变形量
c=1.8mm导轨连接某些宽度
L=mm导轨支架最大间距
n=2支导轨数量
Rm=370Mpa导轨抗拉强度(导轨材料力学性能)
A5≥24.00%导轨材料延伸率
K1=2.0
K2=1.2
K3=1.1
G=P+rQ=kg
h=2800mm…上下导靴间距
DBG=1450mm…对重架导轨距
W=250mm…对重架宽度
GB7588-《电梯制造与安装安全规范》规定:
对于中心悬挂或对称悬挂对重或平衡重,设定重力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方向偏移
BTFx=12.5mm…重力作用点在x方向偏移
M=0.00kg…附加装置质量
8.2.6.1正常使用导靴在Y方向作用在导轨上力
Fx=K2Gg×BTFx/(2h)=1.2×9.8××12.5/2×2800=52.7N
My=3Fxl/16=19766N.mm
σy=My/Wy=19766/4.82×1000=4.1Mpa
8.2.6.2导靴在X方向作用在导轨上力
Fy=g(gPYp+FsYl)/h=1.2×9.8××145/2800=1223N
Mx=3Fyl/16=3×1223×/16=458577Nmm
σx=Mx/Wx=458577/6300=72.8Mpa
8.2.6.3弯曲应力
在正常使用工况下,不发生弯曲状况。
8.2.6.4复合应力
σm=σx+σy=(72.8+4.1)=76.9Mpa<σperm=165Mpa
σ=σm+(k3M)/A=76.9+(1.1×20/617)=76.9+0.0356=76.9356Mpa<σperm=165Mpa
8.2.6.5翼缘弯曲:
σf=1.85Fx/C²=1.85×52.7/(1.8×1.8)=30.1Mpa<σperm=165Mpa
8.2.6.6挠度:
δx=0.7Fxl³/48EIy=0.7×52.7׳/(48×210000×530000)=0.06mm<σperm=5mm
结论:
电梯正常使用、运营时对重导轨应力和变形符合规定。
9 轿厢架强度和刚度计算
轿厢架是电梯重要受力部件,它由上梁、下梁、立梁及连接它们若干紧固件构成,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总重量(涉及轿厢架自身重量)和额定载重量之和,并作用于上梁中央;下梁则假定额定载重量和轿厢上各个部件总重量之和5/8均布于下梁上,别的3/8总重量再加上补偿链及随行电缆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组合伙用。
图3轿厢架构造示意图
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,上梁所受作用力:
T1=(P+Q)(g+a)=(1400+1350)*(9.8+0.5)=28325N
式中:
P—整个轿厢重量
Q—额定载荷
(2)T2——电梯满载起动时,下梁所受均布载荷:
T2=(P1+Q)(g+a)*5/8=(1200+1350)*(9.8+0.5)*5/8=16416N
式中:
P1—去除上梁、轿顶轮、直梁等辅件后轿厢重量
(3)T3——电梯满载起动时,下梁所受集中载荷:
T3=(P1+Q)(g+a)*3/8+(W2+W3)=(1200+1350)*(9.8+0.5)*3/8+(17.85+110)=9977N
式中:
W2—随行电缆重量
W3—补偿链重量
(4)T4——电梯满载起动时,立梁所受垂直作用力:
T4=(P2+Q)(g+a)=(1300+1350)*(9.8+0.5)=27295N
式中:
P2—去除上梁、轿顶轮等辅件后轿厢重量
(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/T707-1988槽钢制作。
它们几何特性参数分别为:
16a#槽钢:
Wx=108cm3;Ix=866cm4
14a#槽钢:
Wx=80.5cm3;Wy=13cm3;Ix=564cm4;Ix=53.2cm4;A=18.516cm2
[σ]——Q235材料许用应力,对于上、下梁及立梁:
[σ]=[σ]b/n=375/2.5=150Mpa
E——材料弹性模量,对于本系统:
E=210Gpa
Lo——上、下梁跨度,对于本系统:
Lo=2216mm
[Y]——上、下梁许用挠度,对于本系统:
[Y]=Lo/1000=2216/1000=2.216mm
H——上、下导靴之间垂直中心距,对于本系统:
H=3550mm
L——立梁长度,对于本系统:
L=3340mm
9.2上梁强度和刚度计算
上梁受力状况见上梁受力示意图4,
上梁采用2根16a#—GB/T707-1988槽钢
制作,依照材料力学基本理论可知,上
梁所受最大弯矩、最大应力及最大挠度
分别为:
Mmax=T1*L0/8
σmax=Mmax/Wx
Ymax=T1*Lo3/(2*48*E*Ix)
将关于参数代入:
Mmax=28325*2.216/8=7846Nm
σmax=7846*1000/(108*1000)
=72.65Mpa
Ymax=28325*22163/
(2*48*210*103*866*104)=1.66mm
由于σmax=72.65Mpa<[σ]
=150Mpa
Ymax=1.66mm<[Y]=2.216mm
因此上梁强度和刚度足够。
9.3下梁强度和刚度计算
下梁受力状况
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