電梯轎廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容主要由轎廂的外形結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和技術(shù)文件兩| 部分構(gòu)成。其中結(jié)構(gòu)部分使用AUTOCAD和SOLIDWORKS軟件實(shí)現(xiàn)III丨 全部平面圖紙和三維模型的繪制。包括轎廂架、轎廂壁、轎廂底、III! 轎廂頂以及其他結(jié)構(gòu)部件。技術(shù)文件主要包括了轎廂外設(shè)部件和III 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一系列受力和技術(shù)參數(shù)的分析計(jì)算。包括電梯的工IIII1 況、鋼絲繩及繩頭錐套的的強(qiáng)度計(jì)算、轎廂架的強(qiáng)度計(jì)算、電梯III丨 導(dǎo)軌的計(jì)算以及其他設(shè)備的選型計(jì)算。裝IIIIIII1 關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，受力分析訂線IAbstractThedesignoftheelevatorcarmainlyaboutthestructuraldesignIII andtechnicaldocumentation.StructuralpartofwhichsoftwaretouseIIII allofAUTOCADandSOLIDWORKSdrawingsand3DmodelIIIII drawing.Includingcarracks,carwall,theendcar,thecarroofandIIIII otherstructuralcomponents.TechnicaldocumentsincludetheIIIIII peripheralcomponentsandinternalstructureofthecararangeofIIIII forceandtechnicalparametersofcalculation.Conditions,including裝I theelevator,wireropeandropesleeveofthestrengthcalculation,IIIIII thecarframestrengthcalculation,thecalculationoftheelevatorIIIII訂 railsandotherequipmentsizingIIIIIIIIIIIIII: Keywords:structuraldesign,StressAnalysis線I1引言隨著社會發(fā)展和物質(zhì)生活水平的提高，電梯成為人們?nèi)粘９ぷ?、生活中必不可少的樓宇交通工具，而電梯轎廂正是乘客了解電梯性能、感受電I! 梯品質(zhì)、品評電梯檔次的最直接環(huán)節(jié)。而電梯轎廂的設(shè)計(jì)也必須走向一個(gè)III 嶄新的時(shí)代，必須著眼于未來，致力于讓我們的日常生活不斷發(fā)生驚喜的II變化，致力于創(chuàng)造更理想的生活方式、創(chuàng)造更完善的生活空間，彰顯豐富I 多彩的電梯文化，倡導(dǎo)電梯轎廂設(shè)計(jì)的最新理念，探討電梯轎廂設(shè)計(jì)的未II 來發(fā)展方向。這就是本次課題所研究的作用和意義所在。II 本次課題的研究就主要是針對電梯轎廂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求能在設(shè)III 計(jì)過程中突出設(shè)計(jì)的創(chuàng)造性、科學(xué)性和實(shí)用性。I裝 有以下幾個(gè)結(jié)構(gòu)要素進(jìn)行設(shè)計(jì)：電梯的工況和受力分析以及主要技術(shù)I 參數(shù)，曳引能力、鋼絲繩、轎架、廂體、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算以及一些輔III 助部分設(shè)計(jì)。IIII 如上就是本課題主要的設(shè)計(jì)內(nèi)容,除了基本的計(jì)算設(shè)計(jì)和圖紙外，也將訂I 會用到如AutoCAD、SOLIDWORKS平面三維設(shè)計(jì)軟件，以求達(dá)到更好的設(shè)計(jì)II 效果和更直觀的作品感受。III 由于本人能力及學(xué)識有限，在設(shè)計(jì)中尚存在一些缺陷，望老師們能給II線 予批評以及指導(dǎo)。I2設(shè)計(jì)計(jì)算說明2.1電梯的工況和受力分析電梯在正常運(yùn)行時(shí)，以不大于額定載荷的載重量在額定運(yùn)行速度的條件下工作，曳引電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為一衡等值，此時(shí)曳引鋼絲繩兩端受的力相等。設(shè)曳引機(jī)左轉(zhuǎn)電梯上行，則曳引機(jī)右轉(zhuǎn)電梯下行。由于曳引機(jī)在電梯平層時(shí)起、制動(dòng)的需要，曳引電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)了加、減速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)曳引鋼絲繩兩端出現(xiàn)了不平衡的力。電梯加、減速運(yùn)行時(shí)的工況如下：（見圖2-1）1)當(dāng)轎廂載有額定載荷起動(dòng)上行或以額定速度下行制動(dòng)時(shí)：①重邊力在轎廂側(cè)：S=S=(G+Q)(1+a)x1 g②輕邊力在對重側(cè)：S=S=(W)(1-a)

d2 dg2)當(dāng)轎廂載有額定載荷起動(dòng)下行或以額定速度上行制動(dòng)時(shí)：①重邊力在對重側(cè)：S=S=(G)(1+a)

d1 g3)②輕邊力在轎廂側(cè)：S2=(T1-g)當(dāng)轎廂空載起動(dòng)上行或以額定速度下行制動(dòng)時(shí)，①重邊力在轎廂側(cè)：S=S=(G)(1+a)x1 g②輕邊力在對重側(cè)：S=S=(W)(1-a)d2dg4)當(dāng)轎廂空載起動(dòng)下行或以額定速度上行制動(dòng)時(shí)①重邊力在對重側(cè)：S=S=(W)(1+a)

d1dg②輕邊力在轎廂側(cè)：S=S=(G)(1-a)x2g式中：G——轎廂自重NQ——額定載重量NW——對重裝置重量NW二G+kQdd其中：k——對重平衡系數(shù)k=0.45?0.5，客梯取艮=0.45A 電梯起、制動(dòng)加速度m/s2根據(jù)GB7588-1995《電梯制造與安裝安全規(guī)范》第9章注釋之公式中:變形為:Ca+a=Cg+g11當(dāng)0WVW0.63時(shí)C=1.101a=0.467當(dāng)0.63WVW1.0時(shí)C=1.151a=0.684當(dāng)1.0WVW1.6時(shí)C=1.201a=0.892當(dāng)1.6WVW2.5時(shí)C=1.251a=1.09當(dāng)2.5VV時(shí)C±1.2510.467a>1.09+v式中：V 額定運(yùn)行速度m/s本梯V=1.0m/s取a=0.684G——重力加速度m/s2上海g=9.81S——轎廂側(cè)邊力NXS——對重側(cè)邊力NzS——鋼絲繩重邊力N1S 鋼絲繩輕邊力Nz電梯屬于起重機(jī)電設(shè)備，同時(shí)又是軌道運(yùn)行器，具有超載、超速運(yùn)行的可能，GB7588-2003第D2篇規(guī)定了超載試驗(yàn)時(shí)載重量為125%額定載重量；第9.9章規(guī)定了限速器允許運(yùn)行速度不小115%額定速度。在以下的強(qiáng)度計(jì)算中以此為依據(jù)。除此以外，一般的機(jī)械強(qiáng)度計(jì)算取安全系數(shù)《1.1另外，當(dāng)機(jī)械零部受力時(shí)，由于結(jié)構(gòu)的不均勻、力的不穩(wěn)定及受力點(diǎn)的偏差，結(jié)構(gòu)內(nèi)部會產(chǎn)生剪力、彎矩、甚至扭矩等一系列的復(fù)合內(nèi)應(yīng)力來平衡外力，計(jì)算必須考慮這些復(fù)合應(yīng)力。本電梯的受力構(gòu)件所用的材料不低于Q235-A，具有較大的強(qiáng)度屈服極限。按照莫氏強(qiáng)度理論和現(xiàn)代張力場梁理論及有限元強(qiáng)度理論計(jì)算可以得到輕便合理的結(jié)構(gòu)和充分發(fā)揮材料的綜合強(qiáng)度。除GB7588強(qiáng)制性規(guī)定的計(jì)算方法外，一般計(jì)算零部件的強(qiáng)度計(jì)算按第四強(qiáng)度理論計(jì)算綜合強(qiáng)度，其理論公式為：入二o/o或二0/o>1Sd0。2d式中：入——強(qiáng)度儲備系數(shù) 取入=1.1?1.5為合理o——當(dāng)量應(yīng)力MPa 2T2+Q2+Q2d n式中：t——剪應(yīng)力Mpat=[Q]/Amaxmino 正應(yīng)力Mpao二[M]/Wmaxmino——扭應(yīng)力Mpao=[M ]/Wn n nmax min其中：[Q]——剪切力N,[M]——彎矩N?m,[M]——扭矩N?mn2.2主要技術(shù)參數(shù)轎廂自重G=960+258(轎底梁)=1218kgX轎門重G=138kg（包括門、門機(jī)）M附加重G=31kg（包括平層、極限、操縱箱、掛線架等F轎廂重量G=G+G+G=1218+138+31=1387kgXMF額定載重量Q=1000kg曳引機(jī)永磁同步無齒輪型提升高度以井道總咼度Om（22層22站）為參照依據(jù)鋼絲繩重量W=0.347X148X5=257kg(5P10)s隨行電纜重量W=0.862X121=104kg(1-60X0.75mm2)D補(bǔ)償鏈重量W=2X1.25X75=187kgL曳引輪直徑?400mm

曳引比i=2:1平衡系數(shù)k=0.45對重重量W=G+0.45Q=1387+45X1000=1837kgd電動(dòng)機(jī)功率P=5.479kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=95r/min額定運(yùn)行速度V=1m/s=60m/min轎底輪直徑?400mm電梯運(yùn)行機(jī)械效率 n=0.68電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算根據(jù)《電梯與自動(dòng)扶梯》介紹的計(jì)算公式，電機(jī)靜功率：P=Q?V?k/6120n=1000X60X0.475/6120X0.85=5.479kWV式中：n——曳引機(jī)效率蝸輪蝸桿傳動(dòng)n=0.5?0.6，無齒輪傳動(dòng)n=0.8?0.9。本梯為2:1無齒輪傳動(dòng)，取n=0.85。2.4曳引能力驗(yàn)算圖2-2曳引槽型曳引條件的驗(yàn)算按GB7588-2003第9.3章有以下三個(gè)要求：1.當(dāng)載有125%額定載荷的轎廂平層時(shí)不打滑；2?轎廂不是管空載還是滿載，緊急制進(jìn)動(dòng)時(shí)的減速度不應(yīng)超過緩沖器作用時(shí)的減速度值；3.對重壓在緩沖器時(shí)轎廂不能上行（即對重滯留時(shí)鋼絲繩應(yīng)打滑），槽口參數(shù)見圖2-1圖2-2曳引槽型2.4.1轎廂平層時(shí)鋼絲繩不打滑的計(jì)算載荷為Q'=1.25?Q=1250kg鋼絲繩在曳引輪槽中不打滑條件按GB7588-1995計(jì)算,即轎廂載有125%額定載荷位于最低層站及轎廂空載位于最高層站兩種不利情況來計(jì)算。其計(jì)算公式為：(S1/S2)xClxC2Wefa式中：S 重邊力，S 輕邊力C——轎廂的起、制動(dòng)加減速度系數(shù)1C二g+a二1.145(GB7588-1995)1g—aC——與繩輪槽摩擦系數(shù)sin96.5。的切口槽2C=0.9932e——自然對數(shù)的底數(shù)f——鋼絲繩在繩槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù)f二4卩[1-sin(B/2)]—P—SinP口 鋼絲繩在鑄鐵繩輪中的摩擦系數(shù)口=0.1B——曳引輪槽切口角度3=96.5n/180=1.684弧度(見圖2-1)r4x0.1x(1-sin48.25 )f=—兀-卩-sin卩當(dāng)載有125%額定載荷的轎廂位于最高層站平層時(shí)，重邊力S在轎廂1側(cè)，輕邊力S在對重側(cè)：2S=(GHT+W+W)?g/2=(138F1250H38+187X9.81/2=1403合力)1(1)DLS=(W+W)?g/2=(1837+257)X9?81/2=10271N(合力)2(1)ds當(dāng)空載轎廂位于最低層站平層時(shí)，重邊力S對重側(cè)，輕邊力S在轎廂12側(cè)：S=(W+W+W)?g/2=(1837+38+187)X9.81/2=10114N1(2)dDLS=(G+W)?g/2=(1218+257)X9.81/2=7235N2(2) s曳引系數(shù)計(jì)算:efa=e°.219n=1.9897a一曳引輪包角 a=180°=n曳引能力的計(jì)算:當(dāng)載有125%額定載荷的轎廂位于最高最層站時(shí)(S/S).C.C=(14038/10271)X1.145X0.993=1.5541(1)2(1)12當(dāng)空載轎廂在最低層站時(shí)(S/S).C.C=(10114/7235)X1.145X0.993=1.5892(2)2(1)12結(jié)論：重力比值小于曳引系數(shù)efa。即(S/S)XCXCVefa鋼絲繩在1212畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)曳引輪槽中不打滑。能滿足鋼絲繩在曳引輪槽中不打滑條件，符合GB7588-2003第9.3a)條的要求，保證電梯正常運(yùn)行。2.4.2轎廂滯留工況鋼絲繩打滑的驗(yàn)算按GB7588-2003第M2提供的公式：(S/S)-C三efa，因?qū)χ貕涸诰彌_122器上，而曳引輪還在轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)重邊力S在轎廂側(cè)：1S=(G+Q'+W)?g/2=(1387+1250+257)X9.81/2=14195N1s輕邊力S在對重側(cè)2S=(Wd+W+W)?g/2=(0+38+187)X9.81/2=1014N2LD(S/S).C=(14195/1014)X1.145X0.993=15.917>efa212結(jié)論：重力比值小于曳引系數(shù)efa。即(S/S)XCXCVefa鋼絲繩在1212曳引輪槽中打滑。能滿足鋼絲繩在曳引輪槽中打滑條件，符合GB7588-2003第9.3c)條要求，保證轎廂蹲底時(shí)電梯不能運(yùn)行。電梯導(dǎo)向輪與鋼絲繩直徑比校核要求D/d±40D/d=400/10=40式中：D 導(dǎo)向輪直徑?400mmi 鋼絲繩直徑?10mm2結(jié)論：符合GB7588-2003第9.2.1條的要求電梯曳引力矩的計(jì)算：2iY式中：D 曳引輪直徑(m)M二°(Q+G-匕)g二0.4x(1°°0+1387-1837)x2iY式中：D 曳引輪直徑(m)i——曳引比 i=2YY曳引機(jī)額定力矩：Pg 6x9.81M=975-gif=975x— x1x0.95=873.885N-mDn1 95式中：i-齒輪比無齒輪為1n-電梯曳引效率2:1無齒曳引n=0.9?1曳引力矩儲備系數(shù)入=587.885/539.550=1.089結(jié)論：電梯曳引能力足夠電梯運(yùn)行速度驗(yàn)算兀Dn60兀Dn60ii120.400x95x兀60x1x2=0.995m/s結(jié)論：通過調(diào)頻電梯運(yùn)行速度在1.0m/s正負(fù)0.01m/s,完全與額定運(yùn)行速度一致。曳引鋼絲繩強(qiáng)度計(jì)算本電梯選用鋼絲繩5根，GB8903-88，驗(yàn)算鋼絲繩強(qiáng)度按GB7588-2003要求的安全公式：S/S±[K]S1式中：S——鋼絲繩的最小破斷載荷T=44.0kNSSS――天然纖維芯單根鋼絲繩所受的最大拉力1=(1387+1000)(9.81+0.684)/5x2=2505NS=S=(G+Q)(1=(1387+1000)(9.81+0.684)/5x2=2505N1 x g 2強(qiáng)度儲備系數(shù)入=44000/2505=17.565結(jié)論：符合GB7588-2003第9.2.2條的要求，鋼絲繩強(qiáng)度足夠。繩頭裝置錐套強(qiáng)度計(jì)算受力分析：當(dāng)鋼絲繩以拉力的型式將S傳給鋼絲繩錐套時(shí)，錐套的螺1紋段以拉應(yīng)力。二S/A的方式來平衡，而錐套的錐端部分則以張力。=1LZS/A的方式來平衡，見圖2-3所示：（?10錐套桿?15X1.5）：1Zq=P/A=S/A，q1maxqo?A二q?A。ZZ q式中：q—張力MPaA一錐端部分截面積mm2q其中：A=nd2/4=nX13.3762/4=140.521mm2L

螺紋為M15X1.5,小徑13.376mm1） 螺紋段的拉應(yīng)力為：o=S/A=2505/140.5211=17.827Mpa其中錐套螺桿采用Q235-D,并經(jīng)鍛打，抗拉強(qiáng)度可達(dá)。=460Mpa，在此b只用屈服極限（。）280Mpa來衡量。0.2強(qiáng)度儲備系數(shù)入=280/17.827=15.707結(jié)論：鋼絲繩錐套螺紋段強(qiáng)度足夠2）錐套錐端部分的張力為：。=Scos5.15°/25LZ1=2505Xcos5.15°/2X4X50=6.237MPa式中：5.15° 錐端斜角2――錐端的兩個(gè)面8 錐端有效厚度S=4mmL——錐端部分有效高度L=50mm材料為ZG200-400,MPa。=200Mpa 圖2-3錐套端部力平衡圖0.2強(qiáng)度儲備系數(shù)入=200/6.237=32.066結(jié)論：鋼絲繩錐套錐端部分強(qiáng)度足夠3） 螺紋段焊接部位的剪應(yīng)力為：t=S/A=2050/154.510=13.268Mpa1L鍛鋼材料[T]=0.8[o]=0.85X280=238MPa其中：A=nd?/4二nX14.0262/4=154.510mm2T螺紋為M15X1.5,中徑14.026mm強(qiáng)度儲備系數(shù)入=200/13.268=15.074結(jié)論：鋼絲繩錐套螺紋段焊接部位部分強(qiáng)度足夠，符合GB7588-2003第9.2.3條不小于錐套桿部80％強(qiáng)度的要求,所選用的鋼絲繩錐套符合要求。鋼絲繩在繩槽中的比壓計(jì)算設(shè)定本曳引輪配備的是5-?10帶切口的半圓槽，其計(jì)算公式:

S1 v8cos（卩/2）n-d-D兀一卩一sin卩式中：S—轎廂有125%額定負(fù)載?？吭谧罡邔诱酒綄訒r(shí)鋼繩中的靜拉1力為：已知：S=14038N1n 鋼絲繩根數(shù)n=5d 鋼繩直徑 d=10mmD——曳引輪直徑D=400mmB——繩槽切口角3=96.529057 8xcos48.25。x一6x12x620兀-1.57—sin96.5。=6.899=6.899Mpa12.5+4Vc12.5+4x1.75[P]= = 1+1.75=7.091Mpa=7.091MpaPV[P]結(jié)論：負(fù)載比壓是容許比壓6.899/7.091=0.973倍，符合GB7588-1995第9章“注2.”的要求轎廂架的強(qiáng)度計(jì)算轎廂架的受力分析:轎廂架結(jié)構(gòu)見圖2-4所示。轎廂架是轎廂的主要受力部件，它與轎底、轎壁、轎頂和轎廂連接件自轎廂內(nèi)的載荷及自身重量造成的力，其中轎底承受來自轎廂內(nèi)的可變載荷，轎頂承受安裝維修時(shí)的活動(dòng)載荷，轎壁維持外形和承受轎頂、門機(jī)等固定設(shè)備的重量和傳遞來自轎頂?shù)妮d荷。來自轎廂的力（G+Q）由轎底傳給下梁，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）其中一部分偏置載荷通過斜拉桿的拉力直接傳給立柱，再由斜拉桿傳給下梁。下梁用剪力、彎矩的型式將力傳給下托梁。再由下托梁用剪力、彎矩的型式傳給鋼絲繩，以束力S的形式來平衡（G+Q）。1因此，轎廂架的強(qiáng)度計(jì)算可把它看作由桿件組成的靜定框架結(jié)構(gòu)。將來自鋼絲繩的拉力S由下托梁、下梁用剪力、彎矩的形式來承受，立柱上1梁不參加受力。2.9.1下托梁的強(qiáng)度、剛度計(jì)算下托梁由兩根180X75X20X5的冷彎槽鋼組成剖面見圖2-5，剪力彎矩圖見圖2-6）：圖2-6剪力彎矩圖圖圖2-6剪力彎矩圖P=S.=(GQ)(l+a)gpjg=(1387+1000)(9.81+0.684)=25049N給每根下托梁的力：F=P?L/L+L=25049X860/860+719=13642N1 112F=P?L/L+L=25049X719/860+719=11407N2 212下托梁的截面積：A二工Ai

=2X(180X75-170X65-140X5)=3500mm2下托梁的y方向形心坐標(biāo)：y二JdAdy/A二H/2=90mmCC下托梁的慣性矩：J=/dAdy2X=2X(75X1803-65X1703-5X1403)/12=17389167mm4下托梁的抗彎模數(shù):w=J/yXXmax=17389167/90=193213mm3下托梁的剪力：Q=F=13462Nmax1下托梁的彎矩：M=F?L=13462X860=11577320N?mm22剪應(yīng)力：t=Q=13462=3.846MpamaxM 11577320取大正應(yīng)力：b= ma^= =59.920MpamaxW193213x當(dāng)量應(yīng)力：o=v2t2+o2=、.2x3.8462+59.9202=60.166MPad強(qiáng)度儲備系數(shù)入=235/60.166=3.905結(jié)論：下托梁強(qiáng)度足夠下托梁撓度的計(jì)算：FmaxPl3FmaxPl33EJx13462x86033x206x103x17389167二0.797mm機(jī)械工程手冊》第12卷第8章2.3條要求梁撓度不大于1/960結(jié)論：下托梁剛度足夠2.9.2下梁的強(qiáng)度、剛度計(jì)算轎廂的自重和額定載荷呈均布載荷(q)作用于下梁上，其值為q=(G+Q)(1+-)g/1550g=(1387+1000)(9.81+0.684)/1550=16.161N下梁由192(340)X160X80X30X6的冷彎型鋼加加強(qiáng)板組成(剖面見圖2-7，剪力彎矩圖見圖2-8).'8：亠.HC.:-1-畀L1思<p>q=lG.J.61N/nn川川川〕0川川川-化 如：［r=圖2-7下梁剖面圖圖2-8下梁內(nèi)外力圖下梁的截面積：A二工A=192X6+2X(148X6+8X6+24X6)=4176mm2i下梁的y方向形心坐標(biāo)：y二JdAdy/ACC=192X6X3+2X6X(148X80+80X157+24X142)=30.737mm下梁的慣性矩：J=/dAdy2X=192X6X77.7372+2X6X(74.737X37.3692+73.263X36.6322+80X76.2632+24X61.2632)=17134985mm4下梁的抗彎模數(shù):W=J/y=17134985/80.737=212232mm3minXmax下梁的剪力：Q=qB/2=16.161X1550/2=12524Nmax下梁的彎矩：M二QB2/8=16.161X15502/8=4853350N?mmmax剪應(yīng)力：t=Q= =2.999MpamaxA4176最大正應(yīng)力:=22.868Mpa最大正應(yīng)力:=22.868Mpad = max=maxW212232x當(dāng)量應(yīng)力：o?'2t2+O2=c2x2.9992+22.8682=23.258MPad強(qiáng)度儲備系數(shù)入=235/23.258=10.104結(jié)論:下梁強(qiáng)度足夠下梁撓度的計(jì)算：FmaxPl348EJ25049x1550348x206=0.797mm機(jī)械工程手冊》第12卷第8章2.3條要求梁撓度不大于1/960結(jié)論：下梁剛度足夠2.9.3斜拉桿的強(qiáng)度計(jì)算當(dāng)轎廂在裝載乘員時(shí)，由于人員的流動(dòng)，造成電梯的偏載,偏載時(shí)斜拉桿以受拉的形式平衡偏載力矩M：F=(G/2+Q)(g+a)L/8P偏載力P如下:P=Q(1+a)g二1000x(9.81+0.684)二10494Ng偏載力矩M如下：PM=P?L=10494X177.5=1862685N?mPq轎廂架斜拉桿及其外力見圖2-9所示。每側(cè)桿力為：F=(G/2+Q)(1+a)/L2gq=(609+100)0X(9.81+0.68)4X177.5/706=4245N假設(shè)轎底重量和額定載重的1/4由四根斜拉桿承受，則每側(cè)桿力：F=(G+Q)(l+a)/g/4x22g=(1218+1000)X(9.81+0.684)/8=2909N選擇外力大的F=4245N為計(jì)算依據(jù)，1又以每根斜拉桿能承受其中3/4的力為設(shè)計(jì)原則(受力不平衡)，則一根斜拉桿承擔(dān)的力為：F=4252X3/4=3189N圖2-9轎廂架斜拉桿斜拉桿直徑12mm，兩端螺紋小徑d=?10.106mm。截面積：A二nd2/4=nX10.1062/4=80.214mm2斜拉桿螺紋部分拉伸應(yīng)力為：b=F= =39.756MpaA80.214

強(qiáng)度儲備系數(shù)入=235X39.756=5.911結(jié)論：拉桿的螺紋部分強(qiáng)度足夠2.9.4拉桿座的強(qiáng)度計(jì)算拉桿座M24,螺紋小徑d=22.752mm,截面積：A=nd2/4=406.561mm擠壓應(yīng)力:FG= 擠壓應(yīng)力:FG= FjR3189兀x6x11.346=14.911Mpa強(qiáng)度儲備系數(shù)入=235X14.911=15.760結(jié)論：拉桿座螺栓強(qiáng)度足夠2.10轎廂面積校核根據(jù)GB/T7025.1-1997規(guī)定的I類電梯（非住宅樓電梯）的參數(shù)、尺寸，1000kg的乘客乘員13人，電梯轎廂尺寸為：1600X1400,面積2.240m2。說明：本次設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)無機(jī)房1000kg乘客電梯轎廂尺寸為：1550X1420，面積2.201m2，符合GB7588-2003第8.2.1條的要求，比GB/T7025.1-1997的2.240m2,小0.039m2（1.625%）,符合GB7588-2003第8.2.3b）之最小有效面積不小于2.15m2的要求。結(jié)論：轎廂面積符合GB7588-2003第8.2.3條的要求2.11電梯導(dǎo)軌的計(jì)算電梯在運(yùn)行時(shí)，由于懸掛點(diǎn)及載荷偏離轎廂形心形成偏載力矩，因此造成側(cè)向力作用于導(dǎo)軌上；另，當(dāng)電梯失控限速器動(dòng)作拉動(dòng)安全鉗夾緊導(dǎo)軌使電梯停止運(yùn)行，因此造成壓力作用于導(dǎo)軌上。使導(dǎo)軌受剪、受壓及受彎而變形。設(shè)懸掛點(diǎn)在C,轎廂重心在G,載重重心在Q。

本電梯使用T89/B導(dǎo)軌主要技術(shù)參數(shù)有:截面積A=15.70cm2慣性矩Jx=59.70cmJy=53.00cm抗彎模量Wx=14.50cmWy=11.90cm慣性半徑ix=1.98cmiy=1.84cm轎廂偏載時(shí)導(dǎo)軌的計(jì)算電梯轎廂使用極限狀況如圖2-10所示：轎廂內(nèi)凈尺寸為BXH=1550X1420，轎廂重心線（導(dǎo)軌軸線）在深度方向處于600處（與轎廂形心軸線重合為X一X軸；在寬度方向處于轎廂的對稱軸線處（與轎廂形心軸線重合為Y一Y軸。導(dǎo)靴受力點(diǎn)距離H=3270mm,導(dǎo)軌長度L=5000，導(dǎo)軌支架間距L=2400mm。按GB7588-2003第10.1.2條來計(jì)算許用應(yīng)力和變形。偏載按GB7588-2003第G7.2.1.1b項(xiàng)規(guī)定，偏載距等于轎廂尺寸的1/8,得X—X軸距177.50,Y—Y軸距193.75,圖10中C—轎廂形心，G—轎廂重心,一載荷重心。1）導(dǎo)軌正面偏載力矩1）導(dǎo)軌正面偏載力矩M=PY-YG(1+a)gb+Q(l+a)gbgg=1218X(9.81+0.684)0+100(X(9.81+0.684)9.81X193.75=2033213N-m導(dǎo)軌正面壓力P=Mpyy=2033213 =614NzH 32702）導(dǎo)軌側(cè)面偏載力矩M2）導(dǎo)軌側(cè)面偏載力矩M=PX-XG(1+a)gc+Q(1+ga)gcg=1218X(9.81+0.684X)0+1000X(9.81+0.684X)9.81X177.50=1191042N-mmM 1191042導(dǎo)軌側(cè)面壓力P=pyy= =364NzH 3270式中：b—載荷Q偏離轎廂Y-Y軸的偏載距b=193.75mmc--載荷Q偏離轎廂X-X軸的偏載距c=177.5mmH—轎廂架上下兩個(gè)導(dǎo)靴之間中心距離，H=3270mm

假設(shè)導(dǎo)軌中間受力，且按靜定梁模式計(jì)算，即L=2400，此時(shí)，導(dǎo)軌的剖面見圖2-11，剪力彎矩圖見圖2-12。10=訃岀r-|'圖2-11導(dǎo)軌剖面圖10=訃岀r-|'圖2-11導(dǎo)軌剖面圖圖2-12導(dǎo)軌剪力彎矩圖導(dǎo)軌支撐條件假定為簡支梁，當(dāng)外力作用于兩個(gè)導(dǎo)軌支架中間時(shí)，導(dǎo)軌的支反力：F=Fz二Pz/2=614/2=307NzabF=Fc=Pc/2=364/2=182Ncab導(dǎo)軌的剪力：Q=F=F=307NzzazbQ=F=F=182Nccacb導(dǎo)軌的彎矩：M=F?L/2=614X1200=736800N?mmzzM=F?L/2=364X1200=436800N?mmccQ307剪應(yīng)力：t=Q^= =0.196MpaTOC\o"1-5"\h\zz A 1570t= = =0.116Mpaz A 1570合力：t=t2+t2=f0.1962+0.1162=0.228Mpaz c最大正應(yīng)力：M_736800最大正應(yīng)力：M_736800WT_14500=50.814Mpa=36.706Mpa=36.706MpaC= c=zWy11900合力：G=Q2+G2=J50.8142+36.7062=62.685Mpa即Z C當(dāng)量應(yīng)力：g= 2+g2=弋2x0.2282+62.6852=62.686Mpad“ cJG/T5072.1-1996規(guī)定材料。=370?520,按S20計(jì)：截面尺寸小于b100mm時(shí)，o=400?520,o=230b0.2強(qiáng)度儲備系數(shù)入=230/62.686=3.669結(jié)論：導(dǎo)軌強(qiáng)度符合要求Pl3614x2400Pl3614x24003F=z= =1.438mmmaxZ48EJ 48x206x103x597000x364x24003Pl364x24003F=c= =1.170mmmaxc48EJ 48x206x103x530000y復(fù)合變形:f=Jf2+f2=V1.4832+1.1702=1.889mmz cGB7588-2003第10.1.2.2條要求安全鉗不動(dòng)作時(shí)導(dǎo)軌撓度不超10mm結(jié)論：導(dǎo)軌剛度符合要求安全鉗動(dòng)作時(shí)導(dǎo)軌的計(jì)算當(dāng)轎廂載有額定載荷以±115%額定速度向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，限速器動(dòng)作，鋼絲繩提起安全鉗拉桿，安全鉗楔塊夾住導(dǎo)軌，此力壓到導(dǎo)軌上，其壓力為：1aP=—(G+Q)(l+f)g=(1218+1000)x(1+1)x9.81/2=21759Nvng式中：n—導(dǎo)軌根數(shù)本梯n=2a—安全鉗制停減速度，按GB7588-2003第10.4.3.3項(xiàng)規(guī)定緩Z沖器平均減速度不應(yīng)大于1g，即限速器動(dòng)作時(shí)平均減速度a=9.81Zpjm/s2。1）按GB7588-2003第G7.1.1.1項(xiàng)提供的方法計(jì)算彎曲應(yīng)力a.導(dǎo)軌的正面壓力為：a.導(dǎo)軌的正面壓力為：2x3270P=k1g(QXq+GXg)=2—載荷偏離轎廂Y-Y軸的偏載距x=b=193.75mmQQ9?81x(1000x193?752x3270—載荷偏離轎廂Y-Y軸的偏載距x=b=193.75mmQQZnH式中：k—安全鉗動(dòng)作時(shí)的沖擊系數(shù)，查GB7588-2003表G2k=211

x—轎廂重心偏離轎廂Y-Y軸的偏載距x=0GG導(dǎo)軌的正面壓力引起內(nèi)外力為：z163x581x240016二261563N-mMZWxz163x581x240016二261563N-mMZWx26156314500二18.039Mpa式中：L—導(dǎo)軌支架距L=2400mmb.導(dǎo)軌的側(cè)面壓力為：p二k1g(Q%+Gy」二2x9血x(IO。。xI"5+0)二1065“c nH/2 2x3270/2式中：y—載荷偏離轎廂X-X軸的偏載距y=c=177.5mmQQy—轎廂重心轎廂X-X軸的重心距y=0GGc.導(dǎo)軌的側(cè)面壓力引起內(nèi)外力為：3PL 3x1065x2400——c—=1616=479250N-mM 479250C= C=zW11900y=40.273Mpa2）按GB7588-2003第G7.1.1.2項(xiàng)提供的方法計(jì)算壓彎應(yīng)力kg(G+Q)2x9.81x(1218+1000)P=—1 =一k n 2=21759N(P+(P+kG)wG=K 3__y k A(21759+0x0)x3.051570=42.271Mpa式中：k—附加裝置在安全鉗動(dòng)作時(shí)沖擊系數(shù)，導(dǎo)軌上無附加裝置3G,故k=0y33—安全鉗動(dòng)作時(shí)的導(dǎo)軌柔度系數(shù)，按GB7588-2003第G5.3章中提供的方法本梯導(dǎo)軌L/i=2400/18.4=130.435,查表G3得3=3.05min3）按GB7588-2003第G7.1.1.4項(xiàng)提供的方法計(jì)算翼緣彎曲應(yīng)力:1.85PG1.85PG= CF C21.85x1065=11.555Mpa式中：c—導(dǎo)軌凸緣腳厚c=104） 當(dāng)量應(yīng)力:

C二 /c2+Q2+Q2+Q2d z c k F=J8.0392+40.2732+42.2712+11.5552二62.191Mpa強(qiáng)度儲備系數(shù)入=230/62.191=3.698結(jié)論：導(dǎo)軌強(qiáng)度足夠5）按GB7588-2003第G7.1.1.5項(xiàng)提供的方法計(jì)算導(dǎo)軌的撓度Fmaxz二0.748EJ0.7x581x24003Fmaxz二0.748EJ0.7x581x2400348x206x103x597000二0.952mmFmaxc=0.7竺48EJ0.7x1065x24003=1.967mm48x206x103x530000GB7588-2003第10.1.2.2項(xiàng)的要求，安全鉗動(dòng)作時(shí)導(dǎo)軌的最大計(jì)算允許變形W5mm,本梯每根導(dǎo)軌長5m,支架距2.4m,為三支點(diǎn)一度超靜定梁,計(jì)算中按雙支點(diǎn)靜定梁模式，變形不超過國標(biāo)規(guī)定。結(jié)論：導(dǎo)軌剛度足夠附注：對重導(dǎo)軌用的是TK5A空心導(dǎo)軌，對重裝置為全對稱結(jié)構(gòu)，平衡鏈懸掛點(diǎn)在重心處，且無安全鉗，因此不作計(jì)算。2.12導(dǎo)軌支架強(qiáng)度、剛度的計(jì)算2.12.1轎廂導(dǎo)軌支架的強(qiáng)度、剛度計(jì)算支架由三根50X5的角鋼焊接而成，計(jì)算時(shí)將焊接剛架拆為一組獨(dú)立的梁。同時(shí)，支架立柱視為兩根平均受力的獨(dú)立固支梁。

50X5的角鋼的主要技術(shù)參數(shù)有:截面積A=4.803cm2慣性矩Jx=11.21cm4抗彎模量Wx=3.18cm3慣性半徑ix=1.53cm1)轎廂導(dǎo)軌支架橫梁的強(qiáng)度和剛度計(jì)算根據(jù)導(dǎo)軌受力計(jì)算可知，轎廂偏載時(shí)支架橫梁受力為大，導(dǎo)軌支架在轎廂偏載時(shí)的剪力彎矩見圖2-13所示。50X5的角鋼的主要技術(shù)參數(shù)有:截面積A=4.803cm2慣性矩Jx=11.21cm4抗彎模量Wx=3.18cm3慣性半徑ix=1.53cm1)轎廂導(dǎo)軌支架橫梁的強(qiáng)度和剛度計(jì)算根據(jù)導(dǎo)軌受力計(jì)算可知，轎廂偏載時(shí)支架橫梁受力為大，導(dǎo)軌支架在轎廂偏載時(shí)的剪力彎矩見圖2-13所示。支架橫梁的最大外力為偏載時(shí)的P=614N,支反力F二F=307NZab因此,支架橫梁的最大內(nèi)力為圖2-13導(dǎo)軌支架剪力彎矩圖Q=F=F=307NabMmax=F?L/2=307X125=38375N?mma.橫梁的強(qiáng)度計(jì)算：Q307最大剪應(yīng)力t=—= =0.639MpamaxM 38375最大正應(yīng)力b=ma^= =12.101MpamaxW 3180x當(dāng)量應(yīng)力：o=<1t2+O2=*2x0.6392+12.0682=12.101MPad強(qiáng)度儲備系數(shù)入=235/12.101=19.419結(jié)論:橫梁的強(qiáng)度足夠b.橫梁撓度的計(jì)算：FmaxPL48EJx614x250348x206x103x112100二0.009mm結(jié)論：橫梁撓度小于導(dǎo)靴與導(dǎo)軌間隙1mm,符合電梯技術(shù)要求2)轎廂導(dǎo)軌支架立柱的強(qiáng)度計(jì)算:支架立柱的最大外力為安全鉗動(dòng)作時(shí)的P計(jì)，P=1065N；安全鉗動(dòng)作CC時(shí)導(dǎo)軌支架的內(nèi)外力見圖13所示。支反力按剛度分配法由兩根立柱分擔(dān)：F=P/2=1065/2=803NCC

支架立柱的最大內(nèi)力：Q=FC=803NMmax=803X242=194326N?mma.立柱的強(qiáng)度計(jì)算：最大剪應(yīng)力工最大剪應(yīng)力工二QAmaxA480.3二1.672MpaM 38375最大正應(yīng)力b=ma^= =12.101MpamaxW 3180x當(dāng)量應(yīng)力：o=、：2t2+o2=<2x1.6722+61.1092=61.155MPad強(qiáng)度儲備系數(shù)入=235/61.155=3.843結(jié)論：立柱的強(qiáng)度足夠b.立柱撓度的計(jì)算：FmaxPL3FmaxPL348EJx803x24233x206x103x92600二0.199mm結(jié)論：立柱撓度小于導(dǎo)靴與導(dǎo)軌間隙1mm,符合電梯技術(shù)要求組合導(dǎo)軌支架的強(qiáng)度、剛度計(jì)算組合導(dǎo)軌支架由轎廂導(dǎo)軌支架和對重導(dǎo)軌支架組合而成，高7度24，中心跨度940，導(dǎo)軌支架跨度175。根據(jù)導(dǎo)軌受力計(jì)算可知，轎廂偏載時(shí)組合導(dǎo)軌支架橫梁受力為大組合導(dǎo)軌支架轎廂偏載時(shí)導(dǎo)軌支架的結(jié)構(gòu)和剪力彎矩見2-圖14所示。圖2-14導(dǎo)軌支架結(jié)構(gòu)和剪力彎矩圖支架由兩根63X5的角鋼焊接的轎廂導(dǎo)軌支架（單跨剛架）和一根X5角鋼對重導(dǎo)軌支架組成。由圖可見，當(dāng)組合導(dǎo)軌支架受到來自導(dǎo)軌的側(cè)向力時(shí)，重導(dǎo)軌支架立柱是不參加受力的。組合導(dǎo)軌支架立柱的最大外力為安全鉗動(dòng)作時(shí)的P=1065NC63X5的角鋼的主要技術(shù)參數(shù)有：截面積A=6.143cm2慣性矩Jx=23.17cm4抗彎模量Wx=5.08cm3形心距Z=1.74cm0其中轎廂導(dǎo)軌支架（單跨剛架）的慣性矩為:Jx=2X6.143X72.4X8.752+2X17.5X2X6.143X4.3752=76333cm4這樣，轎廂支架立柱的最大內(nèi)力為Q=F=1065/2=532.5NCM=536.5X724=385530N?mmmax剪應(yīng)力:Tmax剪應(yīng)力:Tmax532.5480.3二1409MPaM 385530最大正應(yīng)力b=—ma^= =75.892MpamaxW 5080x當(dāng)量應(yīng)力：o=J2t2+O2=『2x1.1092+75.8922=75.908MPad強(qiáng)度儲備系數(shù)入=235/75.908=3