電梯轎廂架設(shè)計(jì)

1、正文1引言隨著社會(huì)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?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 梯品質(zhì)、品評(píng)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) 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 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 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 來發(fā)展方向。這就是本次課題所研究的作用和意義所在。本次課題的研究就主要是針對(duì)電梯轎廂的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，力求能在設(shè) 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。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

2、分析以及主要技術(shù) 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 助部分設(shè)計(jì)。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 會(huì)用到如AutoCAD SOLIDWOR平面三維設(shè)計(jì)軟件，以求達(dá)到更好的設(shè)計(jì) 效果和更直觀的作品感受。由于本人能力及學(xué)識(shí)有限，在設(shè)計(jì)中尚存在一些缺陷，望老師們能給 予批評(píng)以及指導(dǎo)。2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

3、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):重邊力在轎廂側(cè)：Sx二 S! =(GQ)( 1 + a)g輕邊力在對(duì)重側(cè)：Sd= S2 =( Wd)( 1- a)g2) 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)： 重邊力在對(duì)重側(cè)：Sd= S1 =(G)( 1-)g 輕邊力在轎廂側(cè)：aSx 二 S2 =( Wd)( 1)g3) 當(dāng)轎廂空載起動(dòng)上行或以額定速度下行制動(dòng)時(shí), 重邊力在轎廂側(cè)：S x = S1= (G)(1)g 輕邊力在對(duì)重側(cè)：Sd= S2 =( Wd)( 1

4、a)g4) 當(dāng)轎廂空載起動(dòng)下行或以額定速度上行制動(dòng)時(shí)， 重邊力在對(duì)重側(cè)：Sd= S! =( Wd)( 1a)g 輕邊力在轎廂側(cè)：Sx = S2 = ( G )( 1a)g式中：G轎廂自重NQ額定載重量NW對(duì)重裝置重量N Wd=G+kQ其中：k對(duì)重平衡系數(shù) k=0.450.5 ,客梯取k= 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:C 1a+a= Cg+g訂當(dāng) 0W VW 0.63 時(shí)C1=1.10a=0.467當(dāng)0.63 < VW 1.0 時(shí)C1=1.15a=0.684當(dāng)1.0 < VW 1.6 時(shí)C1=1.2

5、0a=0.892線當(dāng)1.6 < VW 2.5 時(shí)C1=1.25a=1.09當(dāng)2.5 v V 時(shí)C1> 1.25a 1 .090.467v式中：V額定運(yùn)行速度 m/s本梯V= 1.0m/s取 a=0.6842G重力加速度m/s 上海g=9.81Sx轎廂側(cè)邊力NSz對(duì)重側(cè)邊力NSi鋼絲繩重邊力NSz鋼絲繩輕邊力N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%®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

6、數(shù)玄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(huì)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(chǎng)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=C s/ （T d 或 = （T 0。2/ （T d > 1式中：入一一強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)取入=1.11.5為合理T d當(dāng)量應(yīng)力 MPaJ2 T +

7、T2 + Tn 2式中：T 剪應(yīng)力 Mpa T =Q max/A minT 正應(yīng)力 Mpa T =M max/W minT n扭應(yīng)力 Mpa T n =M n max/W min其中：Q剪切力N, M彎矩Nm Mn扭矩Nm2.2主要技術(shù)參數(shù)轎廂自重G轎門重Gx=960+258 （轎底梁）=1218kgM=138kg （包括門、門機(jī)）附加重GF=31kg（包括平層、極限、操縱箱、掛線架等）轎廂重量G=G X + Gm + Gf =1218+138+3 仁1387kg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高度80m （22層22站）為參照依據(jù)鋼絲繩重量Ws=0.347 X

8、 148X 5=257kg (5- © 10)隨行電纜重量W d=0.862 X 121=104kg (1-60 X 0.75mrfi)補(bǔ)償鏈重量Wl=2X 1.25 X 75=187kg曳引輪直徑© 400mm轎底輪直徑© 400mm曳引比i=2:1平衡系數(shù)k=0.45對(duì)重重量W d=G+0.45Q=1387+4冰 1000=1837kg電動(dòng)機(jī)功率P=5.479kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n=95r/mi n額定運(yùn)行速度 V = 1m/s=60m/min電梯運(yùn)行機(jī)械效率n =0.682.3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：Pv= Q- V- k/61

9、20 n = 1000X 60 X 0.475/6120 X 0.85 = 5.479kW式中：n曳引機(jī)效率蝸輪蝸桿傳動(dòng)n= 0.50.6，無齒輪傳動(dòng)n= 0.80.9。本梯為2:1 無齒輪傳動(dòng),取耳=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(duì)重壓在緩沖器時(shí)轎廂不能上行（即對(duì)重滯留時(shí) 鋼絲繩應(yīng)打滑），槽口參數(shù)見圖2-1。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=

10、 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 ) XC1 XC2 < efa式中：S1重邊力,S 2輕邊力C轎廂的起、制動(dòng)加減速度系數(shù)Ci1.145 (GB7588-1995)C2與繩輪槽摩擦系數(shù)sin96.5。的切口槽C2= 0.993e自然對(duì)數(shù)的底數(shù)f鋼絲繩在繩槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù)41 - sin( /2)sin卩 鋼絲繩在鑄鐵繩輪中的摩擦系數(shù)卩=0.1B 曳引輪槽切口角度96.5 n /180 = 1.684弧度(見圖2-1)40.1(1 - si

11、 n48.25)sin1) 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 側(cè)，輕邊力S2在對(duì)重側(cè)：S(1=(GKi +VDV) g/2=(1387M250P38+18莎9.81/2=14038合力)S2(1) = (Wd +W() g /2=(1837+257) X 9.81/2 = 10271N(合力)2) 當(dāng)空載轎廂位于最低層站平層時(shí)，重邊力 S對(duì)重側(cè)，輕邊力S2在轎廂 側(cè)：S(2)= (Wd+冊(cè)呵g /2 = (1837+38+187) X 9.81/2 = 10114NS2(2) = (G+ W) g /2 = (1218+257) X 9.81/2 = 7235N

12、3) 曳引系數(shù)計(jì)算：f a0.219 ne = e =1.9897a 曳引輪包角 a = 180°=n4) 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 1(1)/ S 2(1) ). C. (14038/10271) X 1.145 X 0.993 = 1.554 當(dāng)空載轎廂在最低層站時(shí)(S 2(2) / S 2(1). a C = (10114/7235) X 1.145 X 0.993 = 1.589結(jié)論：重力比值小于曳引系數(shù) ef "。即(S1/S2) X CX Qv efa鋼絲繩在 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GB

13、7588-2003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：(S1/S2) . C2>efa，因?qū)χ貕涸诰彌_ 器上,而曳引輪還在轉(zhuǎn)動(dòng)。此時(shí)重邊力Si在轎廂側(cè)：51 = ( G+Q + WS) g/2= (1387+1250+ 257)x 9.81/2=14195N輕邊力S2在對(duì)重側(cè)52 =(Wd + Wl+ W) g/2= (0+38+187)x 9.81/2=1014N(S/S1) . 0=(14195/1014) x 1.145 x 0.993=15.917 > efa結(jié)論：重力比值小于曳引系數(shù)

14、ef "。即(S1/S2) x C1X Gv efa鋼絲繩在 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。2.4.3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 2鋼絲繩直徑© 10mm結(jié)論：符合 GB7588-2003第 9.2.1條的要求2.4.4電梯曳引力矩的計(jì)算：M D(Q g Wd)g 0.4 (1000 1387 1837) 9.81539.550N m2iY2 2式中：d曳引輪直徑(mi y曳引比

15、i y=2曳引機(jī)額定力矩：Pg6 9.81Md 975 i19751 0.95873.885N mn95式中：i1-齒輪比 無齒輪為1n -電梯曳引效率 2:1 無齒曳引n =0.91曳引力矩儲(chǔ)備系數(shù)入=587.885/539.550=1.089結(jié)論：電梯曳引能力足夠2.5電梯運(yùn)行速度驗(yàn)算Dn60iii20.4009560 1 20.995 m / 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。2.6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/S1> K式中：Ss鋼絲繩

16、的最小破斷載荷Ts=44.0 kNS1天然纖維芯單根鋼絲繩所受的最大拉力S! Sx (G Q)(1 a)g/ni2=(1387 1000( 9.81 0.684)/5X2= 2505N g強(qiáng)度儲(chǔ)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。2.7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 S1傳給鋼絲繩錐套時(shí)，錐套的螺 紋段以拉應(yīng)力C = S1/AL的方式來平衡，而錐套的錐端部分則以張力C Z= S/Az的方式來平衡，見圖2-3所示:(© 10錐套桿© 15X 1.5):q = P/Aq= S

17、1maXAq，c z Az= q Aq。式中：q張力MPaA錐端部分截面積mm其中：A=n d2/4= nX 13.3762/4=140.521 mm 2螺紋為 M15X 1.5,小徑 13.376mm1）螺紋段的拉應(yīng)力為：c = S/A = 2505/140.521=17.827 Mpa其中錐套螺桿采用Q235- D,并經(jīng)鍛打，抗拉強(qiáng)度可達(dá)c b=460Mpa在此只用屈服極限（c o.2）28O Mpa來衡量。強(qiáng)度儲(chǔ)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：c z= S cos 5.15 ° /2 S L=2505X c

18、os5.15 ° /2 X 4X 50=6.237MPa式中:5.15 ° 錐端斜角2錐端的兩個(gè)面S錐端有效厚度S =4mmL錐端部分有效高度 L=50mm材料為 ZG200-400, MPc o.2=2OOMpa圖2-3錐套端部力平衡圖強(qiáng)度儲(chǔ)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= Si/Al= 2050/154.510 = 13.268Mpa鍛鋼材料t =0.8 c =0.85 X280=238MPa2 2 2其中：A=n d/4= nX 14.026 /4=154.510 mm螺紋為 M15X 1

19、.5,中徑 14.026mm強(qiáng)度儲(chǔ)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。2.8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:8cos( /2)sin式中：Si-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 力為：已知：S= 14038Nn鋼絲繩根數(shù)n=5d鋼繩直徑 d=10mmD曳引輪直徑 D = 400mm290576 12 620B繩槽切口角96.5 °8 COM*2

20、56.899Mpa1.57 sin96.5容許比壓:P12.5 4Vc1 Vc12.5 4 1.751 1.757.091MpaVc 與轎廂速度相對(duì)應(yīng)的曳引鋼繩速度P v P結(jié)論：負(fù)載比壓是容許比壓 6.899/7.09仁0.973 倍，符合GB7588-1995第9章“注2. ”的要求2.9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

21、力（G+Q由轎底傳給下梁，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。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 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180K 75X20X 5的冷彎槽鋼組成（剖面見圖2-5，剪力彎矩圖見圖2-6）:圖2-5剖面圖下托梁的外力：圖2-6剪力彎矩圖P = Spj =( GQ)( 1 + a)gg=(1387+1000) (9.81+0

22、.684 ) = 25049N給每根下托梁的力：R=P L1/L 1+L2=25049X 860/860+719=13642NF2=P- L2/L 1+L2=25049X 719/860+719=11407N下托梁的截面積：A=2 A2=2X (180 X 75-170 X 65-140 X 5)=3500mm下托梁的y方向形心坐標(biāo)：yc=/dA dye /A=H/2=90mm下托梁的慣性矩：Jx=/ dA dy2=2X (75 X 1803-65 X 1703-5 X 140)/12=17389167 mm4下托梁的抗彎模數(shù)：W<= JX/y max=17389167/90=19321

23、3mm下托梁的剪力:下托梁的彎矩:Qax=F1=13462NM=F l_2=13462X 860=11577320N mm剪應(yīng)力:max1346235003.846 MpaM max11577320m axWx193213最大正應(yīng)力:59.920 Mpa當(dāng)量應(yīng)力： = .2 T + o2 = . 2 X3.8462 + 59.9202 = 60.166MPa強(qiáng)度儲(chǔ)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：lPl313462X8603門 cFmax30.797mm3EJx 3 X206 X10 X17389167機(jī)械工程手冊(cè)第12卷第8章2.3條要求梁撓

24、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aq=(G Q)( 1 + )g /1550g=(1387+1000) (9.81+0.684 ) /1550= 16.161N下梁由192(340) X 160X 80X 30X 6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)川川佛;'rn枷川1川<Q>Lh lu 1,-111 111 1 卜75用|=二.匸£： .1 liML 1L 1丨丨III卩1予輯口圖2-7下梁剖面圖圖2-8下梁內(nèi)外力圖下梁的截面積：A=2 A

25、=192X 6+2X (148 X 6+8X 6+24X 6)=4176mrh 下梁的y方向形心坐標(biāo)：y(=/dA dye /A=192X 6X 3+2X 6X( 148X 80+80X 157+24X 142) =30.737mm 下梁的慣性矩：Jx=/ dA dy2=192X 6X 77.7372+2 X 6X (74.737 X 37.3692+73.263 X36.6322+80 X 76.2632+24 X 61.2632)=17134985mm下梁的抗彎模數(shù)：Wk= Jx/y ma= 17134985/80.737=212232mm下梁的剪力：Qa尸 qB/2=16.161 X 1

26、550/2=12524N下梁的彎矩 :Mlna= QB78=16.161 X 15502/8=4853350N- mm剪應(yīng)力:當(dāng)量應(yīng)力:Q125242.999 MpaA4176M max4853350m axWx212232:2T + 2 :=2 X2.9992max最大正應(yīng)力:22 .868 Mpa%22.8682 = 23.258MPa強(qiáng)度儲(chǔ)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：0.797mmPI325049 X1550348EJx48 206機(jī)械工程手冊(cè)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

27、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 MP： F= (G/2+Q)(g+a)L/8偏載力P如下：aP= Q(1+ )g 1000 (9.810.684)10494 Ng偏載力矩MP如下：MP=P- Lq=10494X 177.5=1862685N m轎廂架斜拉桿及其外力見圖2-9所示。每側(cè)桿力為：F2 =(G/2Q)( 1 + a)/Lqg=(609+1000X(9.81+0.684 X 177.5/706=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：lDOOl： i '圖2-9轎廂架斜拉桿F2 = ( G

28、 Q)( 1 + a)/g /42g=(1218+1000) X (9.81+0.684 ) /8=2909N選擇外力大的F1=4245N為計(jì)算依據(jù)，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=4252X 3/4=3189N斜拉桿直徑© 12mm兩端螺紋小徑d=© 10.106mm 截面積：A=n d2/4= nX 10.106 2/4=80.214mni斜拉桿螺紋部分拉伸應(yīng)力為:3189A 80.21439 .756 Mpa強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)入=235X 39.756 = 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)

29、算拉桿座 M24,螺紋小徑 d=© 22.752mm,截面積：A=n d2/4=406.561mm擠壓應(yīng)力:Fj31896 11 .34614.911 Mpa強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)入=235X 14.911 = 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/T 7025.1-1997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:1600 X 1400,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:1550 X1420，面積 2.201m2，符合 GB7588-2003第 8.2.1 條的要求，比 G

30、B/T 7025.1-1997 的 2.240 m,小 0.039 吊（1.625 %），符合 GB7588-2003第 8.2.3b） 之最小有效面積不小于2.15 m2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= 15.70cm導(dǎo)軌側(cè)面偏載

31、力矩M PX-x = G（ 1 ）gcQ（ 1 + ） gcgg=121X（9.81+0.684X0+100X（9.81+0.684X9.81X177.50=1191042N-mm 導(dǎo)軌側(cè)面壓力Pz = 匹 j1191042364 NH3270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'慣性矩 Jx=59.70cmJy =53.00cm 抗彎模量W治14.50cmw尸11.90cm 慣性半徑 ix =1.98cm iy = 1.84cm2.11.1轎廂偏載時(shí)導(dǎo)軌的

32、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BX H=155（X 1420,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 X軸；在寬度方向處于轎 廂的對(duì)稱軸線處（與轎廂形心軸線重合）為丫一丫軸。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XX軸距177.50, Y 丫軸距193.75,（圖10中C-轎廂形心，G-轎廂重 心,Q載荷重心）。1）導(dǎo)軌正面偏載力矩M PY

33、-丫 = G（1 a）gb Q（1 +旦）gbgg=121X （9.81+0.684）X 0+100X （9.81+0.684）X 9.81 X 193.75=2033213N-mM PY 丫 2033213導(dǎo)軌正面壓力 Pz=叱614 NH3270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2-12I1' iiLiiprrhillI -. -t祇lllllll州MM古 皿1伽IlliIIIII訃圖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：Fza=FN=Pz/2

34、=614/2=307NFca=Fcb=Pc/2=364/2=182N導(dǎo)軌的剪力：QZ=Fza=Fzb=307NQ=Fca=Fcb=182N導(dǎo)軌的彎矩：M=Fz L/2=614X1200=736800N-mmM=Fc L/2=364 X1200=436800N-mm剪應(yīng)力：zQz307MpaA15700. 196 ivipdQz182-0.116 MpazA1570合力：T= .Tz2 + T2c、0.196 2 + 0.116 20.228 Mpa最大正應(yīng)力：zM z 736800Wx 1450050.814 MpaM c 436800Wy 1190036 .706 Mpa合力： 二Q了. 5

35、0.814 2 + 36.706 262 .685 Mpa當(dāng)量應(yīng)力： d 二；22+ c2, 2 0.2282 + 62.685 262.686MpaJG/T5072.1-1996規(guī)定材料c b=370520,按S20計(jì)：截面尺寸小于 100mm寸，c b=400520, c 0.2=230強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)入=230/62.686 = 3.669結(jié)論：導(dǎo)軌強(qiáng)度符合要求導(dǎo)軌撓度的計(jì)算:FmaxzPzl348EJx614 X2400348 206 1 03 597000 1.438mmFmaxcPcl348EJy364 X2400331.170mm48 206 1 03 530000復(fù)合變形：f+ f

36、c2< 1.483 2 + 1.170 21.889 mmGB7588-2003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2.11.2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:Pv = g Q)(1 +瑩)g(1218 1000) (1 1) 9.81/2 21759 Nng式中：n導(dǎo)軌根數(shù)本梯n=2az安全鉗制停減速度，按GB7588-2003第 10.4.3.3項(xiàng)規(guī)定緩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aZpj=9.

37、81 m/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：k1g(QxQ Gxg)29.81(1000193 .750)Pz-581 NnH23270式中：匕一安全鉗動(dòng)作時(shí)的沖擊系數(shù)，查 GB7588-2003表 G2 k 1=2x c載荷偏離轎廂Y-Y軸的偏載距xq = b=193.75mmX G 轎廂重心偏離轎廂丫-Y軸的偏載距XG =0導(dǎo)軌的正面壓力引起內(nèi)外力為:16Mz 牡 3 5812400261563 N m16z 歸 156118.039MpaWx14500式中：L導(dǎo)軌支架距 L=2400mmb. 導(dǎo)軌的側(cè)面壓力為:門kig(

38、QyQGyG)Pc"nH 12298(100°177.5°)1065N2 3270 /2式中：yQ 載荷偏離轎廂X-X軸的偏載距yQ = c=177.5mmyg 轎廂重心轎廂X-X軸的重心距y = 0c. 導(dǎo)軌的側(cè)面壓力引起內(nèi)外力為:Mc 皿 3 1065240016 16479250 N mM c 479250Wy 1190040.273Mpa2）按GB7588-2003第 G7.1.1.2項(xiàng)提供的方法計(jì)算壓彎應(yīng)力P k1g(G Q) 2 9.81 (1218 1000)2仃59Nkn2(Pk ksGy)A(217590 0) 3.05157042.271Mpa

39、式中：k3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G,故 ka=03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 min=2400/18.4=130.435,查表 G3得 3 =3.053）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:1.85Pcf 2c1.85 106510211.555Mpa式中：c導(dǎo)軌凸緣腳厚c=104）當(dāng)量應(yīng)力:、18.0392 +40.2732 42.2712 11.555262.191Mpa強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)入=230/62.191 = 3.698結(jié)論：導(dǎo)軌強(qiáng)度足夠5）按GB7588-2

40、003第 G7.1.1.5項(xiàng)提供的方法計(jì)算導(dǎo)軌的撓度Fmaxz0.7出48EJx0.7X581 2400348 206 1 03 5970000.952mmF maxc0.7空48EJy0.7 X1065 2400348 206 103 5300001.967mmGB7588-2003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 5mm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(duì)重導(dǎo)軌用的是TK5A空心導(dǎo)軌，對(duì)重裝置為全對(duì)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。2.1

41、2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50X 5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。50X 5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Pz=614N,支反力 Fa=H=307N因此，支架橫梁的最大內(nèi)力為：Q=F=Fb=307N

42、圖2-13導(dǎo)軌支架剪力彎矩圖Mmax=F L/2=307 X 125=38375N- mma.橫梁的強(qiáng)度計(jì)算：最大剪應(yīng)力：maxQ 307A 480 .30.639 Mpa最大正應(yīng)力:當(dāng)量應(yīng)力：m axM max 38375Wx 318012.101 Mpa%= _2T+ / =2 X0.639212.0682 =12.101MPa強(qiáng)度儲(chǔ)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:FmaxPL348EJx3614 25048 206 103 1121000.009mm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

43、：支架立柱的最大外力為安全鉗動(dòng)作時(shí)的 Pc計(jì)，P c=1065N安全鉗動(dòng)作 時(shí)導(dǎo)軌支架的內(nèi)外力見圖13所示。Fc=P/2=1065/2=803N支反力按剛度分配法由兩根立柱分擔(dān)：支架立柱的最大內(nèi)力：Q=F=803NMmax=80* 242=194326N mma.立柱的強(qiáng)度計(jì)算:最大剪應(yīng)力:maxQ -801.672 MpaA 480.3最大正應(yīng)力:m axM max 38375Wx 318012.101 Mpa當(dāng)量應(yīng)力： = .2T + /二.2 X1.672261.1092 = 61.155MPa強(qiáng)度儲(chǔ)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：F

44、maxPL348EJx803 24233 206 103 926000.199mmF廠J J-IJ Jc.JII ：l ：1,丄丄：.1. 1： 1： L II1 I rniiiini-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2.12.2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(duì)重導(dǎo)軌支架組合而成，高度724,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)和剪力彎矩見圖2-14所示。t M、mil inrun lllllllllll Li圖2-14導(dǎo)軌支架結(jié)構(gòu)和剪力彎矩圖支架由兩

45、根63X5的角鋼焊接的轎廂導(dǎo)軌支架（單跨剛架）和一根63X 5角鋼對(duì)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Pc=1065N63X 5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Zo= 1.74cm其中轎廂導(dǎo)軌支架（單跨剛架）的慣性矩為：Jx=2X 6.143 X 72.4 X 8.752+2X 17.5 X 2X 6.143 X 4.3752=76333cnn這樣，轎廂支架立柱的最大內(nèi)力為Q=F=1065/2=53

46、2.5NMna=536.5 X 724=385530N mm剪應(yīng)力:maxQ 532.5A 480.31.109MpaM m ax385530m axWx5080最大正應(yīng)力:75.892 Mpa當(dāng)量應(yīng)力： =. 2T+（t2 = 2 X1.1092 75.8922 = 75.908MPa強(qiáng)度儲(chǔ)備系數(shù)入=235/75.908 = 3.096結(jié)論：立柱的強(qiáng)度足夠立柱撓度的計(jì)算:3qFmax0.001mmPcL1065 724348EJx 3 206 103762220000結(jié)論：對(duì)重立柱撓度小于導(dǎo)靴與導(dǎo)軌間隙 1mm符合電梯技術(shù)要求3設(shè)計(jì)小結(jié)2010年11月，我開始了我的畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，到目前為止設(shè)計(jì)已進(jìn)入尾 聲。從剛上手時(shí)的茫然，到慢慢的進(jìn)入狀態(tài)，再到對(duì)思路逐漸的清晰，整 個(gè)設(shè)計(jì)過程艱難卻也富有樂趣。在整個(gè)過程中，我再一次領(lǐng)略到了作為一 個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者所需要面臨的挑戰(zhàn)。11月伊始，經(jīng)過一番選題，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)題目是電梯轎廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 從那一刻開始我便立刻著手資料的收集工作，在經(jīng)過一番書籍的查閱和網(wǎng) 絡(luò)的搜索，我將所有收集到的資料完整精確的整理成一套設(shè)計(jì)的大綱，我 終于制定下了一套完整的設(shè)計(jì)方案，并在與導(dǎo)師的溝通下開始了正式的設(shè) 計(jì)工作。1月初，資料已經(jīng)查找完畢了，我開始著手論文的寫作。在寫作過程中 遇到困難我就及時(shí)和導(dǎo)師聯(lián)系