鋼絲繩式電梯UCMP的評估標準指南驅動裝置強度標準篇第二版2009-06-05中文

1、鋼絲繩式電梯開門運行保護裝置的評估標準指南驅動裝置強度標準篇第2版（2009年06月05日發(fā)行）（社團法人）日本電梯協(xié)會70/69（社團法人）日本電梯協(xié)會前言本指南根據2008年9月19日頒布的新施行令第129條10第4項涉及的關于鋼絲繩式電梯的安全裝置的評估標準（業(yè)務規(guī)則），就電動機軸上設有制動器的驅動裝置的齒輪、電動軸等、動力傳遞機構的強度、疲勞安全系數的計算標準和判定標準，由日本電梯協(xié)會內所設的驅動裝置強度標準研究工作組研究具體的詳細方案，匯編成日本電梯協(xié)會的技術資料，與（財團法人）日本建筑設備和升降機中心（以下簡稱“BEEC”）共同發(fā)行。法令第129條10第3項第一款規(guī)定必須配備“驅動

2、裝置和控制器發(fā)生故障時，如轎廂的位置發(fā)生明顯移動或在轎廂和井道的門全關閉前轎廂發(fā)生升降，能夠停止轎廂運行的裝置”（開門運行保護裝置（以下稱UCMP-Unintended Car Movement Protection）。同時，法令第129條10第4項還規(guī)定，確保UCMP功能的裝置為國土交通大臣規(guī)定的結構方式或者經大臣認定。但本項由于未頒布相關告示，因此必須取得大臣認定，匯總了該認定標準、試驗方法等內容的業(yè)務規(guī)則已由BEEC公布。業(yè)務規(guī)則舉例說明了要實現鋼絲繩式電梯的UCMP功能，就要配備備用型雙重制動裝置和平時工作型雙重制動裝置中的任一種制動裝置。對于平時工作型雙重制動器，允許在驅動裝置的電動

3、軸側設雙重制動器，而對于開頭所述的動力傳遞機構，則要求確保充分的強度、疲勞安全系數。鋼絲繩式電梯的驅動裝置，大致包括蝸桿曳引機、斜齒輪曳引機、無齒輪曳引機，本資料分別列舉了計算方法、計算示例、所需安全系數，并考慮到了能夠判定驅動裝置是否具有充分的強度。但由于曳引機的構成因各廠商而異，因此，至今難以制定統(tǒng)一標準，但UCMP的評估標準必須具備，所以，根據各家廠商的曳引機設計思想、過去的問題事例的分析結果等條件，制定了符合現實的標準。請各廠商根據各類曳引機的構成以及在各廠商進行的實機試驗的結果數據等內容，在適當調整后，采用各計算標準。完目 錄1. 概述42. 載荷計算方法42.1計算蝸桿曳引機的軸載

4、荷52.2計算斜齒輪曳引機的軸載荷172.3計算無齒輪曳引機的軸載荷293. 軸的強度計算標準323.1疲勞強度323.2長時間載荷的靜態(tài)強度373.3短時間載荷的靜態(tài)強度383.4計算示例394. 齒輪的強度計算標準424.1適用424.2計算方法42（1）渦輪42（2）斜齒輪475. 制動盤的強度標準525.1對均勻作用于制動盤圓周方向的應力強度525.2對作用于制動盤臨界斷面的應力強度546. 鍵的強度計算標準567. 壓配傳遞力矩的計算標準588. 軸接頭（聯軸器）的強度計算標準609. 花鍵的強度計算標準61解釋說明關于安全系數的依據651 概述由于備用型雙重制動器假定了一個直接作用

5、于鋼絲繩、繩輪、轎廂等部位的制動裝置，因此，無需考慮到驅動裝置的強度不足等風險，而一般的鋼絲繩式電梯系統(tǒng)，在制動器發(fā)生故障時，仍能夠使轎廂保持靜止（通過附加制動器監(jiān)控功能以確保安全），由于要排除錯誤運作時乘客進入轎廂的風險，因此，建議將平時工作型雙重制動器作為最佳系統(tǒng)。如采用平時工作型雙重制動器，在電動機軸側設有制動器時，需確認齒輪、傳遞軸等動力傳遞機構的強度、疲勞強度安全系數足夠高，而本資料中，由于各種余量、偏差等數據是包含在安全系數內的，因此，如果滿足各章所示的必要安全系數，則可以說各部位的強度是充分安全的。本指南針對關鍵傳遞部件，即各曳引機的軸和渦輪、螺旋齒輪（斜齒輪）、制動盤、花鍵，列

6、示了其強度計算的方法、計算示例、所需安全系數，第2章敘述了作用于各曳引機各部位的載荷計算方法，第3章記述了軸、第4章記述了齒輪、第5章記述了制動盤、第6章記述了花鍵的各相關強度標準。運用時，首先，結構參照第2章，以作用力矩、軸載荷作為輸入條件，計算出各部位的作用力、反力和力矩，然后可將這些數值用于第3章以后各因素的計算。2 載荷計算方法軸上施加的載荷計算方法施加在入出軸上載荷要考慮垂吊載荷、入出軸上的扭力、及歯輪的反力。但是對扭力對而言應考慮井道効率和歯輪効率。計算對軸施加的載荷的流程圖如圖2-1所示：開始計算載荷計算出齒輪作用力齒輪參數，輸入輸出軸力矩計算出支反力軸尺寸，繩輪軸載荷計算出力矩

7、載荷計算結束圖2-1 計算載荷的流程圖對輸入輸出軸施加的載荷，要考慮到懸吊載荷、輸入輸出力矩和齒輪反力。對于力矩，應考慮到井道效率和齒輪效率。2.1 計算蝸桿曳引機的軸載荷（1）輸入條件繩輪軸載荷Q：作用于100載重量繩輪軸的懸吊載荷靜止力矩（輸出軸）Ts：保持0或100載重量轎廂的繩輪軸力矩加速力矩（輸出軸）Ta：100載重量加速運行中的繩輪軸力矩制動器力矩（輸出軸）Tb：緊急制動時的繩輪軸力矩靜止力矩（輸入軸）Ts：保持0或100載重量轎廂的蝸桿軸力矩制動器力矩（輸入軸）Tb：緊急制動時的蝸桿軸力矩（2）各參數（繩輪軸尺寸、蝸桿尺寸）繩輪軸和蝸桿尺寸：見下圖齒輪參數渦輪節(jié)圓半徑：r蝸桿節(jié)圓

8、直徑：d法向壓力角：n超前角：齒輪間摩擦系數：蝸桿軸渦輪繩輪軸繩輪圖2-2 繩輪單柱式蝸桿軸渦輪繩輪軸繩輪圖2-3 繩輪雙柱式蝸桿軸渦輪繩輪軸繩輪圖2-4 繩輪軸雙柱式圖2-5 整體型繩輪繩輪軸渦輪蝸桿軸（3）作用于蝸桿軸的力矩計算示例作用于蝸桿軸的力矩計算示例如下所示：作用于各支撐點的反力和力矩，因軸的旋轉方向而變化，因此，計算時要考慮到旋轉方向。輸入項目項目符號值單位靜止力矩（輸出軸）加速力矩（輸出軸）制動器力矩（輸出軸）靜止力矩（輸入軸）加速力矩（輸入軸）制動器力矩（輸入軸）蝸桿軸尺寸渦輪PCD半徑法向壓力角超前角蝸桿間距PCD齒輪摩擦系數項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向

9、力作用于齒面的載荷作用于渦輪半徑方向的力渦輪的軸推力齒輪作用力支撐點的反力支點A齒輪作用力的各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向半徑方向推力方向項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向Y成分Z成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向半徑方向推力方向項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向Y成分Z成分臨界斷面x260mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向Y方向Z方向合成e-b區(qū)間臨界斷面x260mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向Y方向Z方向合成扭矩項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位a-e間e-

10、b間Ex旋轉方向：CW，靜止力矩，Y方向支點上的各成分支點B齒輪作用力的各成分支點上的各成分力矩彎矩a-e區(qū)間（4）作用于繩輪軸的力矩計算示例作用于繩輪軸的力矩計算示例如下所示：作用于各支撐點的反力和力矩，因軸的旋轉方向而變化，因此，計算時要考慮到旋轉方向。1）繩輪單柱式輸入項目項目符號軸載荷靜止力矩（輸出軸）加速力矩（輸出軸）制動器力矩（輸出軸）繩輪軸尺寸渦輪PCD半徑法向壓力角超前角齒輪摩擦系數值單位齒輪作用力項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向力作用于齒面的載荷作用于渦輪半徑方向的力渦輪的軸推力支撐點的反力支點C齒輪作用力和軸載荷的各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停

11、時單位切向半徑方向推力方向軸載荷支點上的各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X成分Y成分支點D齒輪作用力和軸載荷的各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向半徑方向推力方向軸載荷支點上的各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X成分Y成分力矩彎矩c-f區(qū)間臨界斷面x100mm旋轉方向：CW，靜止力矩，合成f-d區(qū)間臨界斷面x370mmd-g區(qū)間臨界斷面x370mm扭矩項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時旋轉方向X方向Y方向合成項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成單位項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時旋

12、轉方向單位項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Y方向c-f間f-d間d-g間2）繩輪雙柱式輸入項目支撐點的反力支點C齒輪作用力和軸載荷的各成分支點上的各成分支點D齒輪作用力和軸載荷的各成分支點上的各成分齒輪作用力項目符號軸載荷靜止力矩（輸出軸）加速力矩（輸出軸）制動器力矩（輸出軸）繩輪軸尺寸渦輪PCD半徑法向壓力角超前角齒輪摩擦系數值單位項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向力作用于齒面的載荷作用于渦輪半徑方向的力渦輪的軸推力項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向半徑方向推力方向軸載荷項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X成分Y成分項目符號計算公式計

13、算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X成分Y成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向半徑方向推力方向軸載荷力矩彎矩f-c區(qū)間臨界斷面x100mmc-g區(qū)間臨界斷面x137mmg-d區(qū)間臨界斷面x300mm扭矩旋轉方向：CW，靜止力矩，合成項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位f-c間c-g間g-d間項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成3）繩輪軸雙柱式輸入項目支撐點的反力支點C齒輪作用力和軸載荷的各成分支點上的各成

14、分支點D齒輪作用力和軸載荷的各成分支點上的各成分齒輪作用力項目符號軸載荷靜止力矩（輸出軸）加速力矩（輸出軸）制動器力矩（輸出軸）繩輪軸尺寸渦輪PCD半徑法向壓力角超前角齒輪摩擦系數值單位項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向力作用于齒面的載荷作用于渦輪半徑方向的力渦輪的軸推力項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向半徑方向推力方向軸載荷項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X成分Y成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位切向半徑方向推力方向軸載荷項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X成分Y成分力矩彎矩c-f區(qū)間臨界斷面x162mmf-g區(qū)

15、間臨界斷面x362mmg-d區(qū)間臨界斷面x362mm扭矩旋轉方向：CW，靜止力矩，合成項目符號計算公式f-c間c-g間g-d間項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成計算值靜止時加速時急停時單位4）整體型輸入項目支撐點的反力支點上的各成分支點D齒輪作用力和軸載荷的各成分支點上的各成分齒輪作用力支點C齒輪作用力和軸載荷的各成分項目符號軸載荷靜止力矩（輸出軸）加速力矩（輸出軸）制動器力矩（輸出軸）繩輪軸尺寸渦輪PCD半徑法向壓力角超前角

16、齒輪摩擦系數值單位項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位項目符號計算公式項目符號計算公式項目符號計算公式項目符號計算公式旋轉方向旋轉方向切向力作用于齒面的載荷作用于渦輪半徑方向的力渦輪的軸推力X成分Y成分X成分Y成分切向半徑方向推力方向軸載荷切向半徑方向推力方向軸載荷計算值靜止時加速時急停時單位力矩彎矩c-f區(qū)間臨界斷面x160mmf-g區(qū)間臨界斷面x360mmg-d區(qū)間臨界斷面x360mm扭矩旋轉方向：CW，靜止力矩，合成項目符號計算公式c-f間f-g間g-d間項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單

17、位旋轉方向X方向Y方向合成項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位旋轉方向X方向Y方向合成計算值靜止時加速時急停時單位2.2 計算斜齒輪曳引機的軸載荷（1）輸入條件繩輪軸載荷Q：作用于100載重量繩輪軸的懸吊載荷靜止力矩Ts：保持0或100載重量轎廂的繩輪軸力矩加速力矩Ta：100載重量加速運行中的繩輪軸力矩制動器力矩Tb：緊急制動時的繩輪軸力矩（2）各參數（軸尺寸、齒輪尺寸）軸尺寸：見下圖圖2-6 繩輪單柱式齒輪繩輪軸主繩輪左旋轉齒輪中間軸齒輪右旋轉輸入軸電動機齒輪左旋轉圖2-7 繩輪雙柱式齒輪繩輪軸主繩輪左旋轉齒輪中間

18、軸齒輪右旋轉電動機輸入軸齒輪左旋轉圖2-8 繩輪軸雙柱式齒輪繩輪軸主繩輪左旋轉齒輪中間軸齒輪右旋轉電動機輸入軸齒輪左旋轉項目符號單位項目符號單位第一檔小齒輪齒數z11第二檔小齒輪齒數Z21小齒輪PCDdo11mm小齒輪PCDdo21mm齒輪齒數z12齒輪齒數z22齒輪PCDdo12mm齒輪PCDdo22mm嚙合壓力角n1°嚙合壓力角n2°嚙合扭轉角ßo1°嚙合扭轉角ßo2°扭轉方向p1扭轉方向p2減速比p1減速比p2（3）作用于輸入軸的力矩計算示例作用于輸入軸的力矩計算示例如下所示：作用于各支撐點的反力和力矩，因軸的旋轉方向而變化，因

19、此，計算時要考慮到旋轉方向。輸入項目項目符號值單位軸載荷靜止力矩加速力矩制動器力矩規(guī)格條件第一檔第二檔各軸的尺寸小齒輪齒數小齒輪PCD齒輪齒數齒輪PCD嚙合壓力角嚙合扭轉角扭轉方向減速比小齒輪齒數小齒輪PCD齒輪齒數齒輪PCD嚙合壓力角嚙合扭轉角扭轉方向減速比輸入軸齒輪作用力項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位輸入軸力矩切向力反力推力支撐點的反力A部各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Fu1引起的Fr1引起的Fa1引起的Y成分Z成分（左旋轉）Z成分（右旋轉）B部各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Fu1引起的Fr1引起的Fa1引起的Y成分Z成分（左旋轉）Z成

20、分（右旋轉）力矩彎矩a-g區(qū)間臨界斷面150mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時b-g區(qū)間臨界斷面X方向Z方向合成項目符號計算公式X方向Z方向合成計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位項目符號計算公式扭矩旋轉方向：CW，靜止力矩，Z方向a-g區(qū)間g-b區(qū)間單位（4）作用于中間軸的力矩計算示例作用于中間軸的力矩計算示例如下所示：作用于各支撐點的反力和力矩，因軸的旋轉方向而變化，因此，計算時要考慮到旋轉方向。輸入項目項目符號數值單位規(guī)格條件軸載荷Q30700N靜止力矩Ts1600N·m加速力矩Ta2080N·m制動器力矩Tb2400N·m第一

21、檔小齒輪齒數z1122小齒輪PCDdo1134.164mm齒輪齒數z12147齒輪PCDdo12228.278mm嚙合壓力角n120°嚙合扭轉角ßo115°扭轉方向p1RH減速比n10.14966第二檔小齒輪齒數z2120小齒輪PCDdo2151.764mm齒輪齒數Z22125齒輪PCDdo22323.524mm嚙合壓力角n220°嚙合扭轉角ßo215°扭轉方向p2LH減速比n20.16各軸的尺寸中間軸L480mmL570mmL680mmL7230mm齒輪作用力項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位中間軸力矩切向力反力推力支撐點

22、的反力C部各成分第一檔第二檔切向力反力推力項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Fu1引起的Fr1引起的Fa1引起的Y成分Z成分（左旋轉）Z成分（右旋轉）Fu2引起的Fr2引起的Fa2引起的D部各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Fu1引起的Fr1引起的Fa1引起的Y成分Z成分（左旋轉）Z成分（右旋轉）Fu2引起的Fr2引起的Fa2引起的力矩彎矩c-h區(qū)間臨界斷面150mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Y方向Z方向合成h-i區(qū)間臨界斷面80mm項目符號計算公式Y方向Z方向合成計算值靜止時加速時急停時單位i-d區(qū)間臨界斷面項目符號計算公式80mmY方向Z方向合成

23、計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位項目符號計算公式扭矩旋轉方向：CCW，靜止力矩，合成c-h區(qū)間h-i區(qū)間i-d區(qū)間（5）作用于繩輪軸的力矩計算作用于繩輪軸的力矩計算示例如下所示：作用于各支撐點的反力和力矩，因軸的旋轉方向而變化，因此，計算時要考慮到旋轉方向。1）繩輪單柱式輸入項目項目符號數值單位規(guī)格條件軸載荷Q30700N靜止力矩Ts1600N·m加速力矩Ta2080N·m制動器力矩Tb2400N·m第一檔小齒輪齒數z1122小齒輪PCDdo1134.164mm齒輪齒數z12147齒輪PCDdo12228.278mm嚙合壓力角n120

24、76;嚙合扭轉角ßo115°扭轉方向p1RH減速比n10.1496599第二檔小齒輪齒數z2120小齒輪PCDdo2151.764mm齒輪齒數Z22125齒輪PCDdo22323.524mm嚙合壓力角n220°嚙合扭轉角ßo215°扭轉方向p2LH減速比n20.16各軸的尺寸繩輪軸L8150mmL980mmL10150mmL11230mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位輸出軸力矩支撐點的反力E部各成分第二檔切向力反力推力齒輪作用力F部各成分項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Fu2引起的Fr2引起的Fa2引起的Z成分（左旋轉

25、）Z成分（右旋轉）軸載荷引起的Y成分（左旋轉）Y成分（右旋轉）項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Fu2引起的Fr2引起的Fa2引起的Z成分（左旋轉）Z成分（右旋轉）軸載荷引起的Y成分（左旋轉）Y成分（右旋轉）力矩彎矩e-j區(qū)間臨界斷面230mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Y方向Z方向合成Y方向Z方向合成j-f區(qū)間臨界斷面230mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位項目符號計算公式項目符號計算公式f-k區(qū)間臨界斷面Y方向扭矩旋轉方向：CW，靜止力矩，Y方向e-j區(qū)間j-f區(qū)間f-k區(qū)間2）繩輪雙柱式輸入項

26、目項目符號數值單位規(guī)格條件軸載荷Q30700N靜止力矩Ts1600N·m加速力矩Ta2080N·m制動器力矩Tb2400N·m第一檔小齒輪齒數z1122小齒輪PCDdo1134.164mm齒輪齒數z12147齒輪PCDdo12228.278mm嚙合壓力角n120°嚙合扭轉角ßo115°扭轉方向p1RH減速比n10.1496599第二檔小齒輪齒數z2120小齒輪PCDdo2151.764mm齒輪齒數Z22125齒輪PCDdo22323.524mm嚙合壓力角n220°嚙合扭轉角ßo215°扭轉方向p2LH減速

27、比n20.16各軸的尺寸繩輪軸L880mmL9150mmL10150mmL11300mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位輸出軸力矩支撐點的反力E部各成分第二檔切向力反力推力齒輪作用力計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位F部各成分項目符號計算公式Fu2引起的Fr2引起的Fa2引起的Z成分（左旋轉）Z成分（右旋轉）軸載荷引起的Y成分（左旋轉）Y成分（右旋轉）Fu2引起的Fr2引起的Fa2引起的Z成分（左旋轉）Z成分（右旋轉）軸載荷引起的Y成分（左旋轉）Y成分（右旋轉）項目符號計算公式力矩彎矩e-j區(qū)間臨界斷面300mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Y方

28、向Z方向合成扭矩旋轉方向：CW，靜止力矩，Y方向e-j區(qū)間k-e區(qū)間臨界斷面150mm項目符號計算公式Y方向Z方向合成計算值靜止時加速時急停時單位f-k區(qū)間臨界斷面項目Y方向Z方向合成計算公式150mm計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位符號項目計算公式符號k-e區(qū)間f-k區(qū)間3）繩輪軸雙柱式輸入項目項目符號數值單位規(guī)格條件軸載荷Q30700N靜止力矩Ts1600N·m加速力矩Ta2080N·m制動器力矩Tb2400N·m第一檔小齒輪齒數z1122小齒輪PCDdo1134.164mm齒輪齒數z12147齒輪PCDdo12228.278mm嚙合壓

29、力角n120°嚙合扭轉角ßo115°扭轉方向p1RH減速比n10.1496599第二檔小齒輪齒數z2120小齒輪PCDdo2151.764mm齒輪齒數Z22125齒輪PCDdo22323.524mm嚙合壓力角n220°嚙合扭轉角ßo215°扭轉方向p2LH減速比n20.16各軸的尺寸繩輪軸L8150mmL9170mmL10150mmL11470mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位輸出軸力矩支撐點的反力E部各成分第二檔切向力反力推力齒輪作用力計算值靜止時加速時急停時單位項目符號計算公式Fu2引起的Fr2引起的Fa2引起的Z成

30、分（左旋轉）Z成分（右旋轉）軸載荷引起的Y成分（左旋轉）Y成分（右旋轉）F部各成分計算值靜止時加速時急停時單位項目符號計算公式Fu2引起的Fr2引起的Fa2引起的Z成分（左旋轉）Z成分（右旋轉）軸載荷引起的Y成分（左旋轉）Y成分（右旋轉）力矩彎矩e-j區(qū)間臨界斷面320mm項目符號計算公式計算值靜止時加速時急停時單位Y方向Z方向合成扭矩旋轉方向：CW，靜止力矩，合成e-j區(qū)間j-f區(qū)間臨界斷面Y方向Z方向合成項目符號計算公式150mm計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位計算值靜止時加速時急停時單位f-k區(qū)間臨界斷面項目符號計算公式150mmY方向Z方向合成項目符號計算公式j

31、-f區(qū)間f-k區(qū)間2.3 計算無齒輪曳引機的軸載荷（1）輸入條件繩輪軸載荷Q：作用于100載重量繩輪軸的載荷靜止力矩Ts：保持0或100載重量轎廂的繩輪軸力矩加速力矩Ta：100載重量加速運行中的繩輪軸力矩制動器力矩Tb：緊急制動時的繩輪軸力矩（2）軸參數繩輪繩輪電動機制動器圖2-9 繩輪單柱式電動機制動器圖2-10 繩輪雙柱式（3）作用于軸的力矩計算示例作用于軸的力矩計算示例如下所示：1）繩輪單柱式輸入項目項目數值符號單位軸載荷靜止力矩加速力矩制動器力矩軸尺寸支撐點的反力項目符號計算公式計算值單位d點反力b點反力力矩彎矩項目符號計算公式斷面位置計算值單位a-b間b-c間c-d間d-e間扭矩項

32、目符號計算公式力矩靜止時加速時急停時單位a-b間b-c間c-d間d-e間2）繩輪雙柱式輸入項目項目數值符號單位軸載荷靜止力矩加速力矩制動器力矩軸尺寸支撐點的反力項目符號計算公式計算值單位a點反力b點反力項目符號計算公式斷面位置計算值單位a-b間b-c間c-d間力矩彎矩扭矩項目符號計算公式力矩靜止時加速時急停時單位a-b間b-c間c-d間3 軸的強度標準軸的強度需考慮到對長時間載荷的強度（以下稱“疲勞強度”）、以及對長時間時間載荷與短時間載荷的靜態(tài)強度。本章中，根據第2章所示的按載荷條件計算得出的作用于軸的應力，將按照如下所示步驟進行的計算，規(guī)定為軸的強度計算標準指南。3.1 疲勞強度（1）計算

33、疲勞強度的流程圖計算疲勞強度的流程圖如圖3-1所示：開始計算疲勞強度設定使用材料的拉伸強度計算出平滑件的疲勞強度計算出缺口件的疲勞強度設定各系數設定臨界斷面判定疲勞安全系數計算出實際工作應力疲勞強度計算結束圖3-1計算疲勞強度的流程圖（2）計算疲勞強度的方法計算疲勞強度的前提，是不設計有限壽命。根據3.1節(jié)（1）所示的流程圖，對各項加以詳細說明，并就計算方法加以說明。1）設定使用材料的拉伸強度使用引用自JIS等的數值。拉伸強度：B（MPa）2）計算出平滑件的疲勞強度如未顯示平滑件疲勞強度的充分數據，疲勞強度未知，則一般使用如下所示的公式，作為以95的可靠性給定疲勞強度下限值的公式。（引用：疲勞

34、強度的設計資料I日本機械學會編）但如果疲勞試驗數據具有可靠性，能夠出示設定了疲勞極限的依據，則不在此限。機械構造用炭素鋼、構造用合金鋼時平滑件的旋轉彎曲疲勞極限平滑件的交變扭轉疲勞極限3）計算出缺口件的疲勞強度a）設定臨界斷面計算缺口件的疲勞強度時，將具備以下條件的斷面設定為臨界斷面：階梯部鍵槽加工部壓配部載荷的作用點彎矩最大的位置b）設定各系數設定臨界斷面后，對導致疲勞極限降低的原因的各系數進行設定。尺寸效應系數因尺寸效應的影響而導致疲勞極限降低的系數。精加工系數因表面情況、腐蝕作用等的影響而導致疲勞極限降低的系數。缺口系數因階梯、鍵槽、壓配等的應力集中而導致疲勞極限降低的系數。各系數的數值

35、和公式匯總在表3-1中，應參照。表3-1導致疲勞極限降低的各系數系數名稱符號數值或公式尺寸效應系數1 旋轉彎曲時 交變扭轉時d：軸的直徑（mm）（引用：疲勞強度的設計資料I 日本機械學會編）系數名稱符號數值或公式精加工系數2旋轉彎曲、交變扭轉均使用以下數值：i）研磨：ii）磨削：iii）切削：上述）和iii）是拉伸強度約為40MPa140MPa時的數值，均是拉伸強度越高，則系數成直線變小。（引用：疲勞強度的設計資料I 日本機械學會編）缺口系數ß 旋轉彎曲時 交變扭轉時k：鍵槽系數p：壓配系數m：旋轉彎曲的階梯缺口系數t：交變扭轉的階梯缺口系數以下就鍵槽、壓配、階梯單獨或復合存在于臨界

36、斷面時的缺口系數的值或計算公式加以說明。i）鍵槽鍵槽系數：其他系數：ii）僅壓配壓配系數：其他系數：系數名稱符號數值或公式缺口系數ßiii）僅階梯： 旋轉彎曲的階梯缺口系數 交變扭轉的階梯缺口系數d：階梯部細處的直徑（mm）D：階梯部粗處的直徑（mm）：階梯部的角焊縫直徑（mm）（引用：疲勞強度的設計資料I 日本機械學會編）其他系數：iv）鍵槽與壓配組合鍵槽系數：壓配系數：階梯缺口系數：v）鍵槽與階梯組合鍵槽系數：b：鍵槽的寬度（mm）t：鍵槽的深度（mm）d：軸的直徑（mm）（引用：機械工程便覽）階梯缺口系數：見iii）壓配系數：系數名稱符號數值或公式缺口系數ßvi）壓配

37、與階梯組合：壓配系數：階梯缺口系數：見iii）鍵槽系數：vii）鍵槽、壓配、階梯組合鍵槽系數：見）壓配系數：階梯缺口系數：見iii）c）缺口件疲勞極限的計算公式給定缺口件疲勞極限的公式，可用公式（3-1）、公式（3-2）和表3-1所示的各系數表示如下：缺口件的旋轉彎曲疲勞極限缺口件的交變扭轉疲勞極限4）計算實際工作應力考慮到軸載荷和加速力矩，根據第2章所示的載荷條件，計算出作用于各臨界斷面的應力。計算應力時，對于延性材料，一般采用最大剪應力理論或剪切應變能力理論，而對于脆性材料注3-1），則一般采用最大主應力理論。以下是根據各理論計算應力的計算公式：根據最大剪應力理論計算出的最大剪應力根據剪切

38、應變能力理論計算出的相應應力根據最大主應力理論計算出的最大主應力注3-1）脆性材料的定義為伸長率低于14的材料。（引用：ASME）補充該強度基準是、脆性材料的定義是以為基準、延伸應定在未満14。但是如鉻鉬鋼這種高強度材料也作為脆性材料來定義的話、就不実際了。（因此書本上一般記載的是脆性材料是在5以內的金屬。）的意見是如下、請作參考。延伸14以上應定義為延伸材料。延伸5以下應定義為脆性材料。延伸超5以上在14以下應根拠使用部位、條件進行個別判斷。5）判定疲勞安全系數 疲勞安全系數的判定標準安全系數為1.2以上。根據最大剪應力理論進行判定（用于判定延性材料）根據剪切應變能力理論進行判定（用于判定延

39、性材料）根據最大主應力理論進行判定（用于判定脆性材料）此外，對于延性材料的疲勞安全系數的評估，滿足公式（3-8）的標準或公式（3-9）的標準之一即可。3.2 長時間載荷的靜態(tài)強度對長時間載荷的靜態(tài)強度，考慮到軸載荷和靜態(tài)不平衡力矩（額定不平衡力矩）后，使用第2章所示的載荷條件和3.1節(jié)（2）中4）所示的計算實際工作應力的公式，計算出在臨界斷面的安全系數，來進行評估。 長時間載荷的靜態(tài)安全系數的判定標準注3-2）1）延性材料安全系數為8以上。2）脆性材料安全系數為10以上。1）根據以下公式判定延性材料的安全系數：根據最大剪應力理論進行判定根據剪切應變能力理論進行判定此外，對于延性材料的長時間載荷

40、靜態(tài)安全系數的評估，滿足公式（3-11）的標準或公式（3-12）的標準之一即可。2）根據以下公式判定脆性材料的安全系數：根據最大主應力理論進行判定注3-2）本標準為推薦標準，以便通過計算疲勞強度來進行嚴格探討。3.3 短時間載荷的靜態(tài)強度對短時間載荷的靜態(tài)強度，考慮到軸載荷和制動器力矩后，使用第2章所示的載荷條件和3.1節(jié)（2）中4）所示的計算實際工作應力的公式，計算出在臨界斷面的安全系數，來進行評估。 短時間載荷的靜態(tài)安全系數的判定標準1）延性材料安全系數為3以上。2）脆性材料安全系數為4以上。1）根據以下公式判定延性材料的安全系數：根據最大剪應力理論進行判定根據剪切應變能力理論進行判定此外

41、，對于延性材料的短時間載荷靜態(tài)安全系數的評估，滿足公式（3-14）的標準或公式（3-15）的標準之一即可。2）根據以下公式判定脆性材料的安全系數：根據最大主應力理論進行判定3.4 計算示例根據前述思想計算疲勞強度和靜態(tài)強度的計算示例如下：（1）軸的模型使用圖3-2所示的軸，作為進行計算的軸的模型。齒輪軸載荷作用點繩輪0點支點2支點1圖3-2 軸的模型（2）載荷條件和軸材輸出軸力矩靜止力矩：1200Nm（額定力矩）加速力矩：2400Nm（額定力矩×200%）制動器力矩：3000Nm（額定力矩×250）軸載荷：35000N軸載荷y方向：34468N軸載荷x方向：6078N作用于

42、軸承的載荷支點1軸承y方向：35845N支點1軸承x方向：1416N支點2軸承y方向：-48788N支點2軸承x方向：-3751N使用材料：SCM435（淬火回火）拉伸強度：930MPa（3）計算結果1）疲勞強度計算結果輸入軸尺寸和各種條件項目符號單位斷面1斷面2斷面3斷面4斷面5斷面6斷面7斷面8臨界斷面位置xmm-105-550254565105125小的直徑dmm7070757575757070大的直徑Dmm7075757575808070角焊縫半徑pmm01000110鍵寬度bmm200020202000鍵深度tmm7.5007.57.57.500各種條件壓配-有有無有有有無無槽鍵-有

43、無無有有有無無階梯-無有無無無有有無設定各系數項目符號斷面1斷面2斷面3斷面4斷面5斷面6斷面7斷面8尺寸效應系數旋轉彎曲10.9380.9380.9370.9370.9370.9370.9380.938交變扭轉0.9320.9320.9310.9310.9310.9310.9320.932精加工系數20.900.900.900.900.900.900.900.90缺口系數旋轉彎曲ß2.0002.0761.0002.0002.0002.4292.7151.000交變扭轉2.0001.6481.0002.0002.0001.9531.6381.000鍵槽系數yk0.601.001.000.600.600.841.001.00壓配系