无机房观光梯设计计算书.docx
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无机房观光梯设计计算书
1.技术说明及技术参数
1.1技术说明
1.2主要技术性能参数
2.传动系统分析
2.1曳引功率计算
2.2曳引机选型
2.3曳引速度验算
2.4曳引条件验算
2.4.1T1、T2的计算
2.4.1.1轿厢装载工况
2.4.1.2紧急制动工况
2.4.1.3轿厢滞留工况
2.4.1.4150%额定载荷静载曳引校核
2.5曳引钢丝绳绳径比验算
2.6曳引钢丝绳选型及安全系数计算
2.6.1选型
2.6.2悬挂绳的安全系数的计算
3.受力分析
3.1轿厢导轨受力分析
3.1.1计算选用参数
3.1.2电梯导轨计算许用应力和变形要求
3.1.3当安全钳动作时的电梯导轨强度及挠度校核计算
3.1.4当电梯处于正常使用运行工况时的电梯导轨强度及挠度校核计算
3.1.5当电梯处于正常使用装载工况时的电梯导轨强度及挠度校核计算
3.1.6结论
3.2对重导轨受力分析
3.2.1对重与导轨的参数
3.2.2载荷核算
3.2.3结论
3.3底坑地板受力的计算
3.4顶部空间与底坑深度校核计算
3.4.1顶部空间计算
3.4.2底坑深度核算
3.5轿厢面积和通风面积计算
3.5.1轿厢面积的计算
3.5.2轿厢通风面积的计算
4.安全部件选型计算
4.1限速器
4.1.1限速器动作速度及绳径比验算
4.1.2限速器钢丝绳的安全系数计算
4.2安全钳
4.3缓冲器
4.4开门机系统
4.5层门闭锁装置
5.电气系统计算分析
5.1变频器
5.2电线电缆
5.2.1导线截面积计算
5.2.2随行电缆
5.3主电源开关
6.参考资料
1.技术说明及技术参数
1.1技术说明
本计算书对总体设计和本企业自行设计的部件进行设计计算分析.凡选用的外购件仅作选型计算,校核其是否满足要求,不作详细分析.
1.2主要技术性能参数
层/站/门4/2/2
额定速度V=1.0m/s
额定载重量Q=1000kg
轿厢理论重量P=1260kg
平衡系数φ=0.45
对重理论重量W=1720kg
钢丝绳的倍率:
r=2
电动机转速n=96r/min
轿厢导轨T75
对重导轨T89
曳引轮直径D=400mm
曳引比i1=2:
1
钢丝绳直径d=10mm
钢丝绳根数n=5根
钢丝绳每米重q=0.34kg/m(8×19S+NF-10)
随行电缆每延米重量q2=0.94Kg/m(TVVBP铜网屏蔽)---上海贝思特
轿厢净尺寸(宽×深×高)B×A×C=1400mm×1600mm×2300mm
开门宽度900mm
门尺寸(宽×高)900mm×2100mm
提升高度h=13500mm=13.5m
底坑深层度=1700mm
顶层高度=4400mm
井道总高度=19600mm
井道内尺寸(宽×深×高)=2100mm×2200mm×19600mm
其余参数见乘客电梯井道设计图。
2.传动系统分析
2.1曳引功率计算
N=Qv(1-ψ)/102ηī
其中:
Q=1000Kg
v=2m/s
ψ=0.45(平衡系数)
η=0.90(机械效率)
ī=2
N=Qv(1-ψ)/102ηī
=(1000×2×0.55)/(102×0.90×2)
=5.99KW
2.2曳引机选型
本设计选用许昌博玛曳引机制造有限公司生产的型号为WB-2-1.00/1000
无齿轮永磁同步曳引机,有关技术参数如下:
电动机功率N=6.5KW
电动机转速n=96r/min
转矩M=650Nm
最大轴负荷轴载=30000N
主机重量440kg曳引比i1=2:
1
曳引轮节圆直径D=400mm槽间距=16mm
钢丝绳直径d=10mm
钢丝绳根数n=5根
钢丝绳每米重q=0.34kg/m
曳引机的校核:
1)6.5KW>5.99KWP机>N
2)M计={(1260+1000-1720)/2}×9.8×400/2000
=529.2Nm
650Nm>529.2Nm即M额>M计
3)F总={(1260+1000+1720)/2+2×13.5×0.34×5}×9.8
={1990+45.9}×9.8
=19951.82N
轴载=30000N
30000N>19951.82N轴载>F总
4)D轮/d绳=400/10=40D轮/d绳≥40
所以选此曳引机符合要求
2.3曳引速度验算:
根据GB10058-1997《电梯技术条件》第3.3.1条款中的技术条件,运行速度不得大于额定速度的105%,且不得小于额定速度的92%。
实际曳引速度:
将曳引机有关参数代入上式
0.92×1.0=0.921.05×1.0=1.05
即0.92<1.0<1.05符合标准要求。
2.4曳引力计算
A.GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》附录M(M1、M2)的规定:
曳引力应在下列情况的任何时候都能得到保证:
a)正常运行;
b)在底层装载;
c)紧急制停的减速度。
另外,必须考虑到当轿厢在井道中不管由于何种原因而滞留时应允许钢丝绳在绳轮上滑移。
≤efa用于轿厢装载和紧急制动工况;
≥efa用于轿厢滞留工况(对重压在缓冲器上,曳引机向上方向旋转);
式中:
T1、T2-曳引轮两侧曳引绳中的拉力
f-当量摩擦系数
a-钢丝绳在绳轮上的包角
e-自然对数的底e=2.71828
T1=
式中:
W1-钢丝绳重量kg,W1=2nhq;
n-钢丝绳根数;
q-钢丝绳每米重,kg/M;
T2=
gn
式中:
φ-平衡系数,φ=0.45;
i1-曳引比,2:
1
式中:
α-曳引绳在曳引轮上的包角,rad,α=180°;
β-曳引轮槽下部切口角度值,β=95°;
γ-槽的角度值,γ=30°;
μ-磨擦系数(曳引绳与曳引轮之间的磨擦系数),在不同工况时μ选不同的值。
B.各种工况下的当量磨擦系数及efa值的计算:
据当量磨擦系数计算式f=4μ(cosγ/2-sinβ/2)/(π-β-γ-sinβ+sinγ)
可知:
π=180°=3.1416;α=180°=3.1416;
β=95°=1.658;γ=30°=0.5236
a)轿厢装载(125%额定载荷)工况时:
取μ=0.1
f=4×0.1×(cos30/2-sin95/2)/(3.1416-1.658-0.5236-sin95+sin30)
=0.4×0.46336=0.1853所以f=0.1853
efa=
=1.7899
b)轿厢紧急制动工况时:
μ=0.1/(1+ν/10)=0.1/(1+2/10)=0.083333
取μ=0.0833
f=4×0.0833×(cos30/2-sin95/2)/(3.1416-1.658-0.5236-sin95+sin30)
=4×0.0833×0.46336=0.1544所以f=0.1544
V—轿厢额定速度下对应的绳速V=V额×γ=2×2=4m/s
efa=
=1.624
c)轿厢滞留工况时:
取μ=0.2
f=4×0.2×(cos30/2-sin95/2)/(3.1416-1.658-0.5236-sin95+sin30)
=4×0.2×0.46336=0.371所以f=0.371
efa=
=2.718281.1655=3.2075
2.4.1T1、T2的计算
2.4.1.1轿厢装载工况
的静态比值应按照轿厢装有125%额定载荷并考虑轿厢在井道的不同位置时的最不利情况进行计算。
钢丝绳每延米重量:
q=0.34Kg/m
钢丝绳根数:
n=5根
随行电缆每延米重量:
q2=0.94Kg/m(TVVBP铜网屏蔽)
轿箱侧与导轨滑动摩擦系数:
f1=0.03
对重侧与导轨滑动摩擦系数:
f2=0.04
a)当载有125%额定载荷的轿厢位于最低层站时:
T1=(P+1.25Q)g/r+h×q×n×g+f1×(P+1.25Q)×g/r
=(1260+1250)×9.8/2+13.5×0.34×5×9.8
+0.03×(1260+1250)×9.8/2
=12299+224.91+368.97=12892.88(N)
T2=Mcwt×g/r-f2×Mcwt×g/r
=1720×9.8/2-0.04×1720×9.8/2
=8428-337.12=8090.88(N)
T1/T2=12892.88/8090.88=1.594
1.594<1.7899(装载工况下:
efa=1.673)
满足曳引条件。
b)当载有125%额定载荷的轿厢位于最高层站时:
T1=(P+1.25Q+h/2×q2)g/r-f1×(P+1.25Q)×g/r
=(1260+1.25×1000+13.5/2×0.94)9.8/2
-0.03×(1260+1250)×9.8/2
=12328.225-368.97=11959.225(N)
T2=(Mcwt×g/r)+(h×q×n×g)+(f2×Mcwt×g/r)
=1720×9.8/2+13.5×0.34×5×9.8+0.04×1720×9.8/2
=8428+224.91+337.12=8990.03(N)
T1/T2=11959.225/8990.03=1.33
1.33<1.7899(装载工况下:
efa=1.673)
故:
满足曳引条件
2.4.1.2紧急制动工况
a)当载有额定载荷的轿厢位于最低层站时的紧急制动:
制动减速度a=0.5m/s2
导向轮重量m=80kg
滑轮重量m=80kg
1/2Jω2=1/2mdpV2Jpcar/R²JDp/R²
J=1/2mR2
r=2
V=ωR
mDp=1/2m=40kg(轿厢或对重侧导向轮惯量JDp/R²的折算质量和,kg)
mPcar=40kg(轿厢侧滑轮惯量Jpcar/R²的折算质量,kg)
Mcwt=1720kg(对重包括滑轮的质量,kg)
T1=(P+Q)×(g+a)/r+h×q×n×(g+r×a)+h×q×n×a(r2-2r)/2
-mPcar×1×0.5-f1×(P+Q)×g/r
=(1260+1000)×(9.8+0.5)/2+13.5×0.34×5×(9.8+2×0.5)
+13.5×0.34×5×0.5(22-2×2)/2-40×1×0.5
-0.03×(1260+1000)×9.8/2
=11639+247.86+0-20–332.22=11534.64(N)
T2=Mcwt(g-a)/r-mdp×r×a+f2×Mcwt×g/r
=1720×(9.8-0.5)/2-40×2×0.5+0.04×1720×9.8/2
=7998-40+337.12=8295.12(N)
T1/T2=11534.64/8295.12=1.391
1.391<1.624(紧急制动工况下:
efa=1.624)
故:
满足曳引条件
b)当空轿厢位于最高层站时的紧急制动:
T1=(P+H×q1×2+H/2×q2)×(g-a)/r-mPcar×1×0.5+f1×P×g/r
=(1260+13.5×1.5×2+13.5/2×0.94)×(9.8-0.5)/2
-40×1×0.5+0.03×1260×9.8/2
=6076.829-20+205.8=6262.629(N)
T2=Mcwt(g+a)/r+h×q×n×(g+r×a)+mdp×r×a
+h×q×n×a(r2-2r)/2+mPcar×1×0.5-f2×Mcwt×g/r
=1720×(9.8+0.5)/2+13.5×0.34×5×(9.8+2×0.5)
+40×2×0.5+13.5×0.34×5×0.5(22-2×2)/2
+40×1×0.5-0.04×1720×9.8/2
=8858+247.86+40+0+20-337.12=8828.74(N)
T1/T2=6262.629/8828.74=0.709
0.709<1.624(紧急制动工况下:
efa=1.835)
故:
满足曳引条件
2.4.1.3轿厢滞留工况
当轿厢空载而对重压在缓冲器上,曳引机向上方旋转时:
T1=(P+h/2×q2)g/r
=(1260+13.5/2×0.94)×9.8/2
=(1260+6.345)×9.8/2
=6205.091(N)
T2=h×q×n×g
=13.5×0.34×5×9.8
=224.91(N)
T1/T2=6205.091/224.91=27.589
27.589>3.2075(轿厢滞留工况下:
efa=3.2075)
满足曳引条件。
2.5曳引钢丝绳绳径比验算:
根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》规定,曳引轮的节圆直径与悬挂绳的公称直径之比应不小于40。
即
≥40
式中:
D-曳引轮直径,mm,D=400mm;
d-钢丝绳直径,mm,d=10mm。
=400/10=40符合标准要求。
2.6曳引钢丝绳选型及安全系数的计算
2.6.1选型
根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》9.1.2要求:
a)钢丝绳的公称直径不小于8mm;
b)对于双强度钢丝绳的抗拉强度:
外层钢丝宜为1370Mpa,内层钢丝宜为1770Mpa;
按GB8903-2005《电梯用钢丝绳》选用曳引钢丝绳型号为:
8×19S+NF-10-1370/1770(双)
钢丝绳直径d=10mm
钢丝绳根数n=5根
钢丝绳每米重q=0.34kg/m
钢丝绳最小破断拉力F=44.0KN
2.6.2悬挂绳的安全系数的计算
根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》9.2.2要求:
悬挂绳的安全系数应按附录N计算。
在任何情况下,其安全系数不应小于12(对于三根或三根以上钢丝绳的曳引驱动电梯)。
1)最小安全系数Sf的计算:
滑轮的等效数量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。
许昌博玛曳引机制造有限公司生产的型号为WB-2-1.00/1000无齿轮永磁同步曳引机单绕槽型绳径10mm时,β=95°,由GB7588-2003附录N中表N1查得:
●Nequiv(t)=6.7
Nequiv(p)=Kp(Npa+4Npc)
式中Npa------引起简单弯折的滑轮数量;Npa=3(导向轮、轿顶轮、对重轮)
Npc------引起反向弯折的滑轮数量;Npc=0
Kp------跟曳引轮和滑轮直径有关的系数。
Kp=(Dt/Dp)4
Dt------曳引轮的直径;400mm
Dp------除曳引轮外的所有滑轮的平均直径。
(400+520+400)/3=440mm
Kp=(Dt/Dp)4=(400/440)4=0.683
●Nequiv(p)=Kp(Npa+4Npc)=0.683×(3+4×0)=2.049
Nequiv=Nequiv(t)+Nequiv(p)
=6.7+2.049
=8.749
当Dt/dr=400/10=40、Nequiv=8.749时,最小安全系数计算值Sf为:
=17.77517.775>12符合标准要求。
2)安全系数S的计算:
根据GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》9.2.2要求:
安全系数是指装有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时,一根钢丝绳的最小破断负荷(N)与这根钢丝绳所受的最大力(N)之间的比值。
对于载荷为1000Kg的乘客电梯而言,在载有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时,钢丝绳
所受的全部力为:
Tmax=1260+1000+5×0.34×13.5
=2260+22.95
=2282.95kg;
而单根钢丝绳所受的力为:
P=Tmax/(2×5)=2282.95/10=228.295kg;
按GB8903-2005《电梯用钢丝绳》选用曳引钢丝绳型号为:
8×19S+NF-10-1370/1770(双)
钢丝绳最小破断拉力F=44.0KN
则钢丝绳要求的安全系数为:
S=44×1000/(228.295×9.8)=19.667
19.667>17.775>12即S>Sf>12
故,本设计所选用钢丝绳的安全系数满足标准要求。
3.受力分析
3.1轿厢导轨受力分析
本节根据GB7588-2003附录G对电梯轿厢导轨在下述三种工况下的强度和挠度进行校验:
(1)额定载荷均匀分布在最不利的情况下3/4的轿厢面积里,安全钳动作时;
(2)额定载荷均匀分布在最不利的情况下3/4的轿厢面积里,正常运行时;
(3)正常使用,装载时。
轿厢结构尺寸见电梯土建布置图,并近似认为轿厢质量中心Y轴与轿厢的几何中心重合,
且轿底返绳轮的连线通过轿厢的质量中心。
本梯种轿厢导轨采用标准T形导轨,型号T75/B其有关截面为:
计算坐标原点取在:
Y轴:
轿厢导轨的连线
X轴:
轿厢宽度的1/2
3.1.1计算选用参数表:
参数名称
参数代号
单位
参数值
备注
电梯轿厢弯曲质量---质量的重心
P
kg
1260
额定载重量---质量的重心
Q
kg
1000
轿厢中心
C
电梯额定速度
V
m/s
1.0
电梯提升高度
H
m
13.5
电梯曳引比
Rt
m
2:
1
X方向轿厢尺寸,即轿厢深度
DX
mm
1600
y方向轿厢尺寸,即轿厢宽度
Dy
mm
1400
导轨支架间的间距
l
mm
2000
轿厢中心C相对导轨直角坐标系的坐标
XC
yC
95
0
悬挂点S相对导轨直角坐标系的坐标
XS
YS
200
0
轿厢重心P相对导轨直角坐标系的坐标
XP
YP
0
0
额定载荷Q相对直角坐标系的坐标
XQ
yQ
1)XQ=DX/8=1600/8=200YQ=0
2)YQ=Dy/8=1400/8=175XQ=0
轿厢门的位置
x1、y1
mm
上下导靴(轿厢)中心的垂直距离
h
mm
3430
冲击系数
渐进式安全钳的动作
k1
------
2.0
查10.1.1表4
运行
k2
------
1.2
查10.1.1表4
附加部件
k3
1.2
M=100kg=980N
轿厢导轨数量
n
根
2
弹性模量
E
MPa
2.0×105
导轨型号
T75/B
导轨导向和悬挂方式
中心导向和悬挂
导轨支架的间距
LK
mm
2000
导轨的回转半径
iX-X
mm
19.21
细长比
λ=LK/iX-X
104.11
2000/19.21
抗拉强度介于370和520Mpa间的钢材
ω
1.983
按85<λ≤115计算
导轨面积
S
cm2
10.91
单位重量
q1
kg/m
8.564
导轨底面到导轨重心的距离
e
cm
1.861
导轨截面对X-X轴的惯性矩
IX-X
mm4
40.29
导轨X-X轴的截面模量
WX-X
cm3
9.286
导轨截面对X-X轴的惯性半径
iX-X
cm
1.921
导轨截面对Y-Y轴的惯性矩
IY-Y
mm4
26.17
导轨Y-Y轴的截面模量
WY-Y
cm3
7.060
导轨截面对Y-Y轴的惯性半径
iY-Y
cm
1.557
重力加速度
g
m/s2
9.81
3.1.2电梯导轨计算许用应力和变形要求
查阅标准GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》中10.1.2.1和10.1.2.2的要求:
许用
应力可按下式计算σperm=
式中:
σperm----许用应力,MPa;
Rrm-----抗拉强度,MPa;
St-----安全系数。
T型导轨的最大计算允许变形为:
5mm
符合GB/T22562-2008《电梯T型导轨》要求的电梯导轨许用应力σperm(MPa)可
查GB7588-200310.1.2.1“表5”的规定值:
a)当安全钳动作时:
σperm=205MPa
b)当正常使用:
σperm=165MPa
c)T型导轨的最大计算允许变形为:
5mm
本节根据GB7588-2003附录G对电梯轿厢导轨在下述三种工况下的强度和挠度进行校验:
d)当安全钳动作时工况;
e)当正常使用,运行工况;
f)当正常使用,装卸载工况。
3.1.3验算
3.1.3.1安全钳动作
(1)弯曲应力
a)由导向力引起的Y轴上的弯曲应力
Fx=K1gn(QXQ+PXp)/nhXQ=DX/8=1600/8=200YQ=0Xp=0
式中:
K1=2渐进式安全钳,查G2表
gn=9.8m/s²重力加速度
n=2导轨根数
h=3430mm轿厢导靴之间的距离
Fx=2×9.8×(1000×200+1260×0)/2×3430
=571.43N
My=3FxLK/16LK=2000mm(导轨架间距)
=3×571.43×2000/16=214286.25Nmm
σy=My/Wy
=214286.25/7.06×10³
=30.35MPa
b)由导向力引起的X轴上的弯曲应力
Fy=2K1gn(QYQ+PYp)/nhYQ=Dy/8=1400/8=175XQ=0Yp=0
=2×2×9.8×(1000×175+1260×0)/2×3430
=1000N
Mx=3Fyl/16l=2000mm导轨支撑间距
=3×1000×2000/16
=375000Nmm
σx=Mx/Wx(Wx=9.286×10³mm³)
=375000/9.286×10³
=40.38Mpa
(2)压弯应力
σk=(Fk+k3M)ω/A
式中:
Fk=k1gn(P+Q)/n
k3=1.2附加部件系数
M=100kg=980N附加部件作用在一根导轨上的力
ω=0.0000
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