超級電梯的設計計算書

1、目錄1.前言2.電梯的主要參數(shù)3.傳動系統(tǒng)的計算3.1 曳引機的選用3.2 曳引機電動機功率計算3.3 曳引機負載轉(zhuǎn)矩計算3.4 曳引包角計算3.5 放繩角計算3.6 輪徑比計算3.7 曳引機主軸載荷計算3.8 額定速度驗算3.9 曳引力、比壓計算3.10 懸掛繩安全系數(shù)計算3.11 鋼絲繩端接裝置結(jié)合處承受負荷計算4.主要結(jié)構部件機械強度計算4.1 轎廂架計算4.2 轎底應力計算4.3 轎廂壁、轎門壁、層門壁強度、撓度計算4.4 轎頂強度計算4.5 繩輪軸強度計算4.6 繩頭板強度計算14.7 機房承重梁計算4.8 補償鏈計算5.導軌計算5.1 轎廂導軌計算5.2 對重導軌計算6.安全部件計

2、算6.1 緩沖器的計算、選用6.2 限速器的計算、選用6.3 安全鉗的計算、選用7.轎廂有效面積校核8.轎廂通風面積校核9.層門、轎門門扇撞擊能量計算10.井道結(jié)構受力計算10.1 底坑預埋件受力計算10.2 層門側(cè)井道壁受力計算10.3 機房承重處土建承受力計算10.4 機房吊鉤受力計算11.井道頂層空間和底坑計算11.1 頂層空間計算11.2 底坑計算12.引用標準和參考資料21. 前言本計算書依據(jù)GB7588、GB/T10058、GB/T10059、GB10060 等有關標準及有關設計手冊，對 TKJ1600/2.5JXW（ VVVF ）乘客電梯的傳動系統(tǒng)、主要部件及安全部件的設計、選用

3、進行了計算、校核。2. 電梯的主要參數(shù)2.1 額定載重量： Q=1600kg2.2 空載轎廂重量： P1=2500kg2.3 補償鏈及隨行電纜重量：P2=700 kg適用于提升高度110m，隨行電纜以 60m 計。2.4 額定速度： v=2.5m/s2.5平衡系數(shù)：=0.52.6曳引包角：=310.172.7繞繩倍率： i=22.8雙向限速器型號： XS18A（河北東方機械廠）2.9安全鉗型號： AQ1（河北東方機械廠）2.10 轎廂、對重油壓緩沖器型號：YH2/420（河北東方機械廠）2.11 鋼絲繩規(guī)格： 8 19S+NF121500（單）右交2.12 鋼絲繩重量： P3=700kg2.1

4、3 對重重量： G=3300 kg2.14 曳引機型號： GTN2-162P5（常熟市電梯曳引機廠有限公司）33.傳動系統(tǒng)的計算3.1 曳引機的選用曳引機選用常熟市電梯曳引機廠有限公司產(chǎn)品。型號： GTN2-162P5（復繞）曳引機主要參數(shù)：規(guī)格： GTN2-162P5（外加支撐）額定載重： Q=1600 kg轎廂額定速度： V=2.5m/s曳引輪直徑： D=480繩槽：12×5轉(zhuǎn)速： 199rpm額定轉(zhuǎn)矩： 1200N·m額定功率： 27.5kW懸掛比： 2：1最大軸負荷： 8000 kg曳引機自重： 1150 kg3.2 曳引機電動機功率計算QV (1)N? i1021

5、6005(10.5)1020.82=24.5kW選用電動機功率： 27.5kW。摘自電梯與自動扶梯 P40選用合適43.3 曳引機負載轉(zhuǎn)矩計算1. 起動總轉(zhuǎn)矩計算M=M S+M D+M fD1( PQG )gJRr4=1176+896+102.9=1651.8N? m式中： M起動總轉(zhuǎn)矩， N·m；M S靜不平衡力矩， N·m；M D 加速轉(zhuǎn)矩， N·m；M f 摩擦轉(zhuǎn)矩， N·m；D曳引輪直徑， D=0.48m；效率， =0.8；J總轉(zhuǎn)動慣量；J=J1+J2=91.84kg·m2J1直線運動部件計算轉(zhuǎn)動慣量，J1=54.84kg? m2J2旋

6、轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動慣量， J2=37kg? m2曳引輪圓周處切向角加速度，=9.756rad/s 2;摩擦系數(shù)， =0.1R 軸承上總載荷， N；r 軸承處軸半徑， m；52. 電機容量計算9555 ? N eM en=681N ·m曳引機標定值： Me=682 N·m3. 轉(zhuǎn)矩比計算M/Me=2.42<2.52. 額定速度轉(zhuǎn)矩校核：MS=652.925 N ·m<Me=682N· m3.4 曳引包角計算： =180°+90°+arctg650/770 =310.17 °3.5 放繩角計算1. 曳引輪與導向輪之間的放繩角計

7、算8tg65027702=0.00794<0.03起動轉(zhuǎn)矩滿足額定速度運行轉(zhuǎn)矩滿足滿足要求62. 曳引輪與轎頂輪tg400.0104 0.0338503.6 輪徑比計算：D48040 40d123.7 曳引輪主軸負荷計算：P(GP1P2P3Q)/2=4400kgPKKP5280kg PK =5280kg< P=8000kg式中： P實際靜載， kg；PK實際動載， kg；K動載系數(shù)， K=1.2；P 主軸允許靜載；3.8 額定速度驗算實際額定速度應符合下式：92%V<V 實<105%V? n ? DV=2.5117m/s式中： n電動機額定轉(zhuǎn)速；D曳引輪直徑， mm；i

8、繞繩比；滿足要求符合GB7588 第9.2.1 條主軸載荷滿足792%V=2.3 m/s105%V=2.625 m/s92%V=2.3 m/s<V 實 =2.5117m/s<105%V=2.625額定速度符m/s合 GB7588，第 12.6 條3.9曳引力計算1.技術參數(shù)1)額定載重量： Q=1600kg2)轎廂自重： P1=2500 kg3)平衡系數(shù)： 0.504)對重重量： G=3300 kg5)補償鏈、電纜重量： P2=700 kg6)曳引輪直徑： D=4807)選用鋼絲繩及根數(shù)： 5× 128)P轎頂輪、對重輪直徑： D=6009)額定速度： V=2.5m/s1

9、0)懸掛比： 2 ：111)曳引輪輪槽角： =30°12)曳引包角： =310.17 °13)鋼絲繩重量： 700kg2. 曳引力計算（1） 轎廂裝載工況84(cos rsin2)f2sin0.1239sine f1.95567T1(P 1.25Q ) ? g nM SRcar ? g n28910 NT2M cwt ? g nM CRcwt ? gn 19600NT11.475 ef1.95567T2裝載工況曳引繩不打滑（2） 緊急制動工況（取制動減速度a=0.5m/s2）0.10.06671 V 104(cossin)f22sinsin0.0826e f1.564a）空

10、載轎廂在井道上部上行T1(PQM CRcar M Trav )( g na)r1FRcar(mPcariPcara)i 1r14921.5NT2M cwt(g na)a) mDP r arM SRcwt (g nrr 1mPcwti PcwtFRcwtai 1r20738.5NT21.39ef1.564T1空載轎廂在井道上部上行時，緊急制動，曳引繩不打滑9b)滿載轎廂在井道下部下行時：T1(P Q)(gna)r a)rM SRcar ( gn1FRcar(mPcari Pcara)i 1r24853.5NT2M cwt (g na)M CRcwt ( gna)rrmDP r a1FRcwt(m

11、Pcwti Pcwta)i 1r18637.75NT11.334e f1.564T2(3)轎廂滯留工況4(cossin)f22sinsin0.2478e f3.825T1(PM CRcarM Trav )gnr15680NT2M SRcwt gn3430NT14.57e f3.825T23. 比壓計算：T8 cos()2Psinn d D2.1Mpa式中： P比壓， MPa;d曳引繩直徑， mm；D曳引輪直徑， mm;滿載轎廂在井道下部下行，緊急制動，曳引繩不打滑。轎廂滯留工況，曳引繩能打滑。10n曳引繩根數(shù)；T轎廂以額定載重量?？吭谧畹?P層站時，在曳引輪水平面上，轎廂一側(cè)的曳引繩靜拉力，N

12、；12.54VC1VC5.4167 MPa式中： P許用比壓， MPa;VC對應于轎廂額定速度的曳引繩速度， m/sP=2.1MPa<P=5.4167MPa比壓滿足。113.10 懸掛繩安全系數(shù)計算Nequiv =Nequiv(t) + Nequiv(p)=2+1.873=3.873式中： Nequiv等效滑輪數(shù)量；Nequiv(t) 曳引輪的等效數(shù)量；Nequiv(p) 導向輪的等效數(shù)量；Nequiv(p) =K P（Nps+4Npr ）=0.6243×（ 3+0）=1.873式中： Nps引起簡單彎折的滑輪數(shù)量；Npr 引起反向彎折的滑輪數(shù)量；KP跟曳引輪和滑輪直徑有關的系

13、數(shù)K PDt)4(48040.6243()D p540式中： Dt曳引輪直徑， mm;Dp除曳引輪外的所有滑輪的平均Dt480dr12直徑， mm40式中： Dt曳引輪直徑， mm;12dr鋼絲繩直徑， mm查圖 N1得： Sf =13Sn N563300P2Q) gn / 2 (25007001600) 9.8 / 2(P113.46Sf133.11 鋼絲繩端接裝置結(jié)合處承受負荷計算鋼絲繩與其端接裝置的結(jié)合處按照GB7588第 9.2.3 條的規(guī)定，至少應能承受鋼絲繩最小破斷負荷的 80%。現(xiàn)端接裝置采用材料是 30#鋼，螺紋直徑是 M16 （粗牙、螺距 2mm）。端接裝置最危險截面在螺紋內(nèi)

14、徑處。內(nèi)徑 d1=13.835中徑 d2=14.701H=1.732mmAS( d2d3 )24 2156. 666mm2其中： d3=d1-H/6=13.546螺紋性能等級為6.8 級， S=480MPaSP0.91 SAS68431.7N式中： SP保證載荷， N；S屈服極限， MPa;AS螺紋公稱應力截面積，mm2;8×19S+NF121500（單）右交懸掛繩安全系數(shù)滿足摘自機械設計手冊第3卷P216、P2145GB3089.1表 313最小破斷載荷： F=63.3kN80%F=50640NSP=68431.7N>80%F=50640N鋼絲繩端接裝置符合GB7588 第9

15、.2.3 條144. 主要結(jié)構部件機4.1 轎廂架計算械強度計算轎廂架是一個空間超靜定剛架結(jié)構，較為精確地計算轎廂架構件的承載強度， 需用有限元法。由于轎廂架的強度裕量比較大，因此常用偏于保守的分離法進行計算。即在構件的連接點上釋放掉一些約束，使構件靜定或即使是超靜定也是低次超靜定。4.1.1 轎廂架的結(jié)構及參數(shù)154.1.2 上梁計算上梁選用 22/Q235(PQ)gnL4W47MPa48MPa4.1.3 下梁計算下梁選用 16/Q235（1)正常工況下的載荷a) 轎底自重的 5/8 均布在下梁上。b) 平衡繩及隨行電纜的拉力形成的集中載荷。c) 額定重量的負載對客梯和 A 類負載的貨梯，取

16、額定負載的5/8均布在下梁上。M max=(1631×1020-1281×510)×9.8=9901038N·mm上梁強度滿足M max42.4MPa 48MPa下梁強度滿2Wx足16（2)非正常工況下，當電梯失控撞底，轎廂碰到緩沖器時，緩沖器的反作用使下梁承受沖擊載荷。(PQ)g ( L0l 0 )4Z n(75001600)9.8(2080900)4211680050.74MPa96MPa式中： L0兩轎廂導軌之間的距離。l0兩緩沖器之間距離。Zn下梁的抗彎截面模量。4.1.4 轎廂立柱計算立柱選用 18/Q235（1） 立柱應力計算Q b38220

17、00 N mmM 08R1M0/H899.3NFM0/2H449.65NM0MMM0L/2HMM 0L/4H768896.5N mmM 0 L(PQ ) g4HW L2A42.6MPa 48MPa（2） 立柱一端相對于另一端變形計算M 0L324EJH6.6mm20mm式中：由于偏載引起端點轉(zhuǎn)角，立柱一端相對于另一端的變形，mm。強度滿足立柱強度滿足立柱變形量滿足17（3） 立柱細長比計算l/I C=2800/19.5=143.6<160注：拉點位置小于2/3L。4.2 轎底應力計算4.2.1 裝載工況轎底框應力計算轎底寬度方向由五根10/Q235 組成深度方向由四根10I/Q235 組

18、成M0.4Qg nl0.416009.8(900690)1317120 NmmM6.6MPa48MPaW4.2.2 轎底板應力計算轎底板采用鋼板 5/Q235假設轎底板為周邊簡支 ,均布載荷 q,則:max( b) 2 qt0.3756( 466.67) 2 1600 9.85 1950 175015MPa 48MPa4.3 轎廂壁、轎門壁、層門壁計算假設四邊簡支、 中心 5cm2 面積上受均布載荷q穩(wěn)定性滿足強度滿足摘自機械設計手冊第 1卷 P41851.強度計算max( b) 2 qt0.2874(22.36)23002.550013.8MPa 48MPa強度滿足2.撓度計算18( b)

19、2 P摘自機械設W計手冊第 1maxtEt卷 P4-187( 300) 23000.18512.052.52.51051.56mmW 15mm撓度滿足4.4 轎頂強度計算：假設四邊簡支，中心0.20m×0.20m 面積上受摘自機械設均布載荷 q計手冊第 1( b) 2 q卷 P4-185maxt0.2874 ( 200) 210002.520020045.984MPa 170MPa強度滿足194.5 繩輪軸強度計算4.5.1.轎頂輪軸強度計算M= （2400×91.5-2400×27.5）× 9.8=1505280N· mmd 3703W323

20、2強度滿足33673.946mm3M44.7MPa58.8MPaW注：輪軸材料為45#。4.5.2.對重輪軸強度計算M= （2000×50.5-2000×27.5）× 9.8=450800N· mmd 3703W32 3233673.946mm320M13.4MPa58.8MPaW注：輪軸材料為45#。4.6 繩頭板強度計算4.6.1 轎廂繩頭板強度計算250R1=480×（ 74+94+114+134+154）R1=1094.4kgM=1094.4 ×136-480×(40+20) ×9.8=1176376.32

21、N · mm強度滿足Wab 21483526630216 .67mm3M38.93MPa48MPaW4.6.2 對重繩頭板強度計算對重側(cè)受力比轎廂側(cè)小，故對重繩頭板不必計算繩頭板強度滿足214.7 機房承重梁計算由上圖可知，只須計算梁2、梁 3 即可。技術參數(shù)1.梁 1、梁 2 選用 I32b/Q235。梁 3、梁 4 選用 30b/Q235。2.曳引機自重： 1150kg機架重： 330kg3.轎廂自重： 2500kg載重： 1600 kg補償鏈及隨行電纜的重量：700kg對重重量： 3300kg4.受力點如下：A=2740 kgB=3140 kgC=2000 kg22D=2400

22、 kg4.7.1 梁 2 計算1.強度計算：2800R21960.211751710.5242557.72.8 1400R22384.8KgR11285.9KgM 1(1285.9117557.71.175587.5)9.814416794.4NmmM 2(2384.837557.70.375187.5)9.88724381.1NmmM 119.85MPa 48MPa強度滿足WX2.撓度計算Pl 2 (l 2l 22 )3 / 2Y19 3EIl0.036cm0.36mmPl 2 (l 2l 22 )3 / 2Y23EIl90.013cm0.13mm撓度滿足Y max=0.49mm< Y

23、 max=1.667mm234.7.2 梁 3 計算1.強度計算2800 R21200 1175 1000 2425 39.16 2.8 1400R2 1424.5kgR1775.5kgM ( 775.5 1175 39.16 1.175 587 .5) 9.8 8664963 N mmM20 MPa 48MPaWX強度滿足2.撓度計算Pl 2 (l 2l 22 )3 / 2Y19 3EIl0.0398cm0.398mmPl 2 (l 2l 22 )3 / 2Y29 3EIl0.0138cm0.138mmY max=0.536mm<Y=1.667mm撓度滿足244.8 補償鏈計算1.若選

24、用帶鋼纜的扁形電纜qb qy1 qd44.16411.543.785kg / m式中： qb補償鏈單位長度重量，kg/m；qy鋼絲繩單位長度重量，kg/m；qd隨行電纜單位長度重量，kg/m。2.若選用不帶鋼纜的扁形電纜qq1 qby4d4.16411.143.889kg / m255. 導軌計算5.1 轎廂導軌計算轎廂導軌選用T1272/B。技術參數(shù)：S=28.90cm2I XX =200.00cm4W XX =31.00cm3i xx =2.68cmI yy =235.00cm4W yy=36.80cm3i yy=2.86cm導軌支架間距： L=2000mm1. 安全鉗動作工況（1） 彎曲

25、應力a) 由導向力引起的 Y 軸上的彎曲應力。K1g n (QX Q PXp)FXnh899.3N3FX lM Y337235.3N mm16M Y9.2MPayWYb) 由導向力引起的 X 軸上的彎曲應力K1 g n (QYQPY P)FYh1614.12 N263FY lM X16605294.12N mmXM XWX19.5MPa（2） 壓彎應力K 1gn ( PQ)FKn40180NFKkA20.6MPa(l74.6,1.48)i（3） 復合應力a) 彎曲應力mXY28.7MPaperm205MPab) 彎曲和壓縮應力FKm42.6MPaAperm205MPac) 壓彎和彎曲應力ck0

26、.9m46.43MPaperm205MPa（4） 撓度FX l 3X0.748EI Y0.218mm x 5mmFY l 3Y0.748EI X0.455mm Y 5mm撓度滿足。2.正常使用運行工況（1)彎曲應力a)由導向力引起的Y 軸上的彎曲應力。27K 2 gn (QX QPX P)FXnh484.24 N3FX lM Y16181588.2N mmM YYWY4.93MPab) 由導向力引起的 X 軸上的彎曲應力。K 2 g n (QYQPY P)FYh1079.15N3FY lM X16404682.35N mmXM XWX13.05MPa（2)復合應力mXY17.98MPaperm

27、165MPa（ 3) 撓度FX l 3X0.748EI Y0.118mm x 5mmFyl 3y0.748 EI x0.312mm y 5mm撓度滿足3.正常使用裝載工況（1)彎曲應力a)由導向力引起的Y 軸上的彎曲應力28gn PX P FS X1FXnh664.1N3FX lM Y16249035.3N mmM YYWY6.8MPab) 由導向力引起的 X 軸上的彎曲應力。g n PY P FSY1FYh0X 0（ 2) 復合應力mXY6.8MPaperm165MPa（ 3) 撓度FX l 3X0.748EI Y0.16mm x 5mm撓度滿足2952 對重導軌計算對重導軌選用T90/B1

28、. 技術參數(shù)S=17.20cm2I XX =102.20cm4W XX =20.90cm3i xx =2.5cmI yy =52.00cm4W yy=11.90cm3i yy=1.76cm2. 正常使用運行工況（1) 彎曲應力a) 由導向力引起的 Y 軸上的彎曲應力FXK 2 gn GX Gnh113.21N3FX lM Y1642454.93N mmYM YWY3.6MPab) 由導向力引起的 X 軸上的彎曲應力K 2 gn GYGFYnh484.43 N303FY lM X16181662.8N mmM XXWX8.7MPa（2)復合應力mXY12.3MPaperm165MPa強度滿足3.

29、 撓度FX l 3X0.748EI Y0.124mm x 5mmF y l 3y0.748EI x撓度滿足0.271mm y 5mm316.安全部件計算6.1 緩沖器的計算、選用1.轎廂緩沖器選用二只油壓緩沖器。（1）型號： YH2/420（河北東方機械廠）技術參數(shù)：a）行程： 420mmb）額定速度： 2.0 2.5m/sc) 總?cè)菰S質(zhì)量： 9003750kg(2)校核a）速度： V=2.5m/s符合b）總?cè)菰S質(zhì)量：1800kg<P+Q=2800kg<7500kg符合c) 行程：S=0.0674v2=0.42m符合2.對重緩沖器選用二只油壓緩沖器GB7588第（1）型號： YH2

30、/420（河北東方機械廠）10.4.3.1條技術參數(shù)：行程： 420mm額定速度： 2.0 2.5m/s總?cè)菰S質(zhì)量： 9003750kg(2)校核a）速度： V=2.5m/s符合b）總?cè)菰S質(zhì)量：321800kg<G=3300kg<7500kgc) 行程：S=0.0674v2=0.42m6.2 限速器的計算、選用1.限速器選用雙向限速器型號： XS18A（河北東方機械廠）技術參數(shù)：額定速度： V2.5m/s鋼絲繩張緊力： 800N鋼絲繩直徑： 8mm繩輪節(jié)圓直徑： 300mm2.校核速度： V=2.5m/s鋼絲繩張緊力限速器動作時，安全鉗起作用所需力為N=200N2N=400N<800N鋼絲繩強度計算：n2810035 n 8800輪徑比符合符合GB7588 第10.4.3.1條符合符合 GB7588第 9.9.4