交流變頻調(diào)壓調(diào)速電梯—轎廂結構設計【含圖紙】

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湘潭大學 畢業(yè)設計說明書 題 目：交流變頻調(diào)壓調(diào)速電梯 ——轎廂結構設計 學 院： 機械工程學院 專 業(yè)：機械設計制造及其自動化 學 號： XXXXX 姓 名： XXXXX 指導教師： XXXXX 完成日期： 41 湘 潭 大 學 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目：交流變頻調(diào)壓調(diào)速電梯—轎廂結構設計 學號：XXXXX 姓名： XXXXX 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 指導教師： XXXXX 一、主要內(nèi)容及基本要求 結構設計： 轎廂結構設計計算、材料的選擇、各連接結構設計及安全校核驗算、承重梁結構設計計算、導軌設計計算等。 按照設計內(nèi)容要求以及給定的設計參數(shù)進行完整全面的設計計算，并提供各設計結構的裝配圖，重要的部件圖，安裝結構圖等。 英文資料翻譯3000字以上 ，并提供2.5張A0的圖紙。 二、重點研究的問題 本設計的研究重點在于，了解電梯的工作原理，并對電梯轎廂結構進行設計，主要包括：轎廂架和轎廂體的設計、完成相關圖紙的繪制。 三、進度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 課題的認識 2014年2月20日~2月26日 2 相關文獻和資料的查閱 2014年2月28日~3月15日 3 系統(tǒng)總體方案構思及設計 2014年3月16日~3月20日 4 個人具體方案設計計算 2014年3月23日~4月8日 5 完成繪圖工作 2014年4 月10 日~ 4月25日 6 畢業(yè)設計論文撰寫和編輯 2014年4月27日~5月3 日 7 交畢業(yè)設計論文，答辯準備 2014年5月9日~5月17日 四、應收集的資料及主要參考文獻 [1] 李秧耕 .電梯基本原理及安裝維修全書 .北京：機械工業(yè)出版社，2001. [2] 李惠升 .電梯控制技術 .北京：機械工業(yè)出版社，2003. [3] 孫克軍 .電梯實用技術問答 .北京：機械工業(yè)出版社，2006. [4] 朱德文 .電梯安全技術 .北京：中國電力出版社，2007. [5] 沈鴻 .機械工程手冊 .北京：機械工業(yè)出版社，1982. 湘 潭 大 學 畢業(yè)論文（設計）評閱表 學號 XXXXX 姓名 XXXXX 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計）題目： 交流變頻調(diào)壓調(diào)速電梯—轎廂結構設計 評價項目 評 價 內(nèi) 容 選題 1.是否符合培養(yǎng)目標，體現(xiàn)學科、專業(yè)特點和教學計劃的基本要求，達到綜合訓練的目的； 2.難度、份量是否適當； 3.是否與生產(chǎn)、科研、社會等實際相結合。 能力 1.是否有查閱文獻、綜合歸納資料的能力； 2.是否有綜合運用知識的能力； 3.是否具備研究方案的設計能力、研究方法和手段的運用能力； 4.是否具備一定的外文與計算機應用能力； 5.工科是否有經(jīng)濟分析能力。 論文 質(zhì)量 1.立論是否正確，論述是否充分，結構是否嚴謹合理；實驗是否正確，設計、計算、分析處理是否科學；技術用語是否準確，符號是否統(tǒng)一，圖表圖紙是否完備、整潔、正確，引文是否規(guī)范； 2.文字是否通順，有無觀點提煉，綜合概括能力如何； 3.有無理論價值或?qū)嶋H應用價值，有無創(chuàng)新之處。 綜 合 評 價 評閱人： 年 月 日 湘 潭 大 學 畢業(yè)論文（設計）鑒定意見 學號： XXXXX 姓名： XXXXX 專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 畢業(yè)論文（設計說明書） 40 頁 圖 表 6 張 論文（設計）題目： 交流變頻調(diào)壓調(diào)速電梯—轎廂結構設計 內(nèi)容摘要： 本文首先簡單的介紹了電梯的發(fā)展概況，我國電梯的發(fā)展情況等。提出了研究的主 要方向和課題的目的和意義，其主要內(nèi)容包括對轎廂結構的設計、各連接結構的設計 及安全校核驗算、承重梁的計算、導軌的設計計算等。 論文的整體結構如下： 第一章，說明了課題的目的和意義所在，簡單介紹了電梯分類，及此次設計的電梯 的類別選擇。 第二章，介紹了電梯曳引機的優(yōu)點、分類及選擇。 第三章，著重介紹了電梯轎廂結構的有關設計內(nèi)容，如：轎廂架、轎廂體的結構設 計，導向系統(tǒng)和超載裝置的設計等。 第四章，重點做了與結構有關的計算，如：轎廂架的上、下梁的計算、承重梁的計 算、導軌彎曲應力計算等。 指導教師評語 指導教師： 年 月 日 答辯簡要情況及評語 答辯小組組長： 年 月 日 答辯委員會意見 答辯委員會主任： 年 月 日 摘 要 電梯，是指動力驅(qū)動，利用剛性導軌運行的箱體或者沿固定線路運行的梯級（踏步），進行升降或者平行運送人、貨物的機電設備，包括人（貨）電梯、自動扶梯、自動人行道。習慣上不論其驅(qū)動方式如何，將電梯作為建筑物內(nèi)垂直交通運輸工具的總稱。 電梯興衰發(fā)展的根本原因在于采用了電力作為動力來源。并隨著電機技術的發(fā)展，從直流電機的改進，交流異步單速，雙速交流電梯，乃至生產(chǎn)專用的交直流電梯電機，開口電機等，顯著改善了電梯的工作性能。隨著控制技術的發(fā)展，特別電子技術的發(fā)展，PC機和電子計算機技術成功地應用到電梯的電氣控制系統(tǒng)中，電梯的自動化程度，性能，可靠性，運行效果得到更為顯著提高。 本文主要是對1000kg交流變頻調(diào)壓調(diào)速電梯（VVVF）的設計，重點涉及電梯的機械部件轎廂的設計。 關鍵詞：運輸設備;電梯;電子計算機技術;自動化 Abstract The elevator, it is to point to driving, the use of rigid rail running casing or fixed line running along the cascade (step), to lift or parallel transporting people and goods of mechanical and electrical equipment, including people (cargo) elevators, escalators, automatic sidewalks. Regardless of the drive way, will the elevator as the floorboard of the vertical transport within the building. Elevator the root cause of the rise and development lies in the power as a source of power. And with the development of electrical technology, from the improvement of dc motor, ac asynchronous single speed of a two-speed exchange elevator, and even in the production of special ac/dc elevator motors, opening machine, etc., significantly improve the performance of the lift. Along with the development of control technology, especially the development of electronic technology, PC and electronic computer technology successfully applied in the electric control system of the elevator, the elevator of the degree of automation, performance, reliability, operation effect get more improved significantly. This article mainly to 1000 kg of ac variable frequency regulating speed control (VVVF) elevator design, focusing on the design of mechanical parts capsules of the lift. Key words : transportation equipment; elevator;computer technology; automation 目 錄 文獻綜述 ……………………………………………………………………… 3 第一章 緒論……………………………………………………………………5 1.1 課題的目的和意義……………………………………………………… 5 1.2 電梯的分類……………………………………………………………… 5 1.3 電梯類型的選擇以及設計介紹………………………………………… 5 第2章 曳引系統(tǒng)…………………………………………………………… 7 2.1 曳引機的優(yōu)點……………………………………………………………7 2.2 曳引機的分類…………………………………………………………… 8 2.3 曳引機的選擇…………………………………………………………… 8 第3章 轎廂結構設計………………………………………………………10 3.1 轎廂綜述…………………………………………………………………10 3.2 轎廂架……………………………………………………………………11 3.3 轎廂體……………………………………………………………………13 3.4 轎廂與曳引鋼絲繩的連接方法…………………………………………14 3.5 電梯門系統(tǒng)………………………………………………………………15 3.6 電梯導向系統(tǒng)……………………………………………………………18 3.7 轎廂的超載裝置…………………………………………………………19 3.8 轎廂面積…………………………………………………………………21 第4章 轎廂結構計算………………………………………………………23 4.1 主要技術性能參數(shù)………………………………………………………23 4.2 轎廂架相關計算…………………………………………………………23 4.3 承重梁的計算……………………………………………………………27 4.4 導軌彎曲應力計算………………………………………………………30 總結………………………………………………………………………………31 參考文獻…………………………………………………………………………31 英文翻譯…………………………………………………………………………32 文獻綜述 一、電梯的發(fā)展概況 許多年以前，人們就開始運用一些原始的升降工具運送人以及貨物。公元前1100年左右，中國人發(fā)明了一種特別的工具--轆轤，一種運用卷筒的回轉(zhuǎn)運動從而使得完成升降動作的器具，增加了抬升物體的高度。公元前236年，希臘數(shù)學家Archimedes制作了一種由滑輪組和絞車組合成的起重裝置。上述所有的這些升降工具一般都是使用人、畜力進行驅(qū)動。19世紀初，在歐美地區(qū)人們開始用蒸汽機作為升降工具的動力。到1845年，1臺液壓驅(qū)動作為驅(qū)動力的升降機被威廉湯姆遜研制出來了，其液壓驅(qū)動的介質(zhì)是水。雖然升降工具被工程師們不斷改進，但是被人們普遍認同的升降機還未出現(xiàn)，直至1852年世界上第1臺安全升降機的誕生。1889年，升降機開始運用電力作為動力進行驅(qū)動，真正意義上的電梯才真正問世。 19世紀末,使用沃德-倫納德系統(tǒng)驅(qū)動控制的直流電梯問世，從這時起電梯的運行性能得到了明顯的改善。在20世紀初，開始出現(xiàn)了交流感應電動機作為驅(qū)動力的電梯，再后來槽輪式（即曳引式）驅(qū)動的電梯又取代了鼓輪卷筒式驅(qū)動的電梯，為長行程與具有高安全性的現(xiàn)代電梯奠定了基礎。20世紀前中期，中、高速電梯中直流調(diào)速系統(tǒng)占有較高比例。 1967年，電梯的驅(qū)動開始運用晶閘管，便出現(xiàn)了由交流調(diào)壓調(diào)速驅(qū)動控制的新型電梯。1983年，又有了變壓變頻控制的電梯的問世，由于它具備良好的調(diào)速性能、舒適感以及節(jié)能從而迅速成為了電梯的主流產(chǎn)品。 1996年，交流永磁同步無齒輪曳引機驅(qū)動的無機房電梯出現(xiàn)，又一次革新了電梯的相關技術。由于控制柜和曳引機可以放置于井道之中，從而不用設立獨立機房，因而節(jié)約了建筑的成本、增加了樓房的有效面積以及提高了樓房建筑美學的設計自由度，并且還能還能節(jié)能、無油污染、免維護且安全性高。 電梯在控制操縱方面的發(fā)展經(jīng)歷了手柄開關操縱到按鈕控制再到信號控制以及集選控制等階段，而對于多臺電梯則出現(xiàn)了并聯(lián)控制、智能群控的控制體系。 當今，世界各地區(qū)的電梯產(chǎn)業(yè)公司繼續(xù)不斷地進行著電梯新產(chǎn)品的研究以及追求維修保養(yǎng)服務系統(tǒng)的不斷完善，希望能滿足人們的對現(xiàn)代建筑交通日益增長的愿望。 二、我國電梯發(fā)展概況 電梯業(yè)是我國對外開放最早的行業(yè)之一,中國電梯業(yè)受到各種外資“蠶食”打擊影響,原來占有一席之地的各大國企電梯品牌面臨倒閉,各大外資電梯品牌壟斷的中國電梯市場份額曾經(jīng)達到95%以上。近來,中華民族電梯企業(yè)蓄力進行絕地反擊,出現(xiàn)了四分天下占據(jù)其一的局面。當今,中國已經(jīng)成為了全球電梯強企競爭的主要市場,中國電梯制造業(yè)面臨重新洗牌,民族自主品牌應學會善于利用各種方面的有利因素,增加市場的競爭力。 改革開放初階段,由于當時我國面臨資金和技術雙重匱乏,國家慎重決定引進外資,電梯業(yè)便成為了我國最早引進外資的行業(yè)之一。1980年起,上海、天津、沈陽等國內(nèi)較大的電梯企業(yè),全都和瑞士的迅達、美國的奧的斯、日本的三菱等外資品牌進行合作與合資,外資以及合資品牌于是便全面進入了我國的市場。? 現(xiàn)階段國際電梯的市場主要由美國的奧的斯、瑞士的迅達、芬蘭的通力、德國的蒂森以及日本的三菱、日立、東芝、富士達這八大名牌壟斷了，其銷售服務網(wǎng)點遍布于世界各地的廣大中心城市，估計其銷量占到了全球總銷量的90%以上。 我國現(xiàn)如今已經(jīng)成為了世界上第一大電梯的消費市場，巨大的需求量吸引了全世界各地所有知名電梯企業(yè)的眼球，我國的電梯市場前景也給這些電梯企業(yè)提供了公平公正相互競爭的市場機制，往往外資電梯知名品牌或是會挑選搭檔國內(nèi)著名的電梯企業(yè)將此作為合作伙伴，或是自己獨資建立世界一流的工廠，引入最頂尖的技術，培養(yǎng)一流的人才，配置最先進的設備，都把自己的生產(chǎn)重點和研發(fā)中心轉(zhuǎn)移到了中國這片市場上。于是這些國外電梯知名企業(yè)長期來壟斷了中國國內(nèi)市場份額的70%以上，所以說我國電梯行業(yè)是引進外資先進技術最多、最全的行業(yè)之一。 三、電梯發(fā)展方向 隨著世界科技的飛速發(fā)展，電梯產(chǎn)品和服務的發(fā)展更加體貼用戶。 1 電梯群控系統(tǒng)將更加智能化 電梯智能群控系統(tǒng)將基于更強大群控資源。這些群控系統(tǒng)能夠適應電梯交通中的不確定性、控制目標的多樣化以及非線性表現(xiàn)等動態(tài)特性。 2 超高速電梯越來越快 21世紀多用途、全功能的塔式建筑高速發(fā)展，超高速電梯將越來越熱門。對曳引式超高速電梯將繼續(xù)在使用超大容量電動機、減振技術、高性能的微處理器、永磁同步電動機、新式滾輪導靴和安全鉗、轎廂氣壓緩解以及噪聲抑制系統(tǒng)等這些方向進行研究。而且采用直線電機驅(qū)動的電梯也會有較大的研究前景。我們有理由相信未來的超高速電梯舒適感會有明顯提升。 3 藍牙技術在電梯上的大量應用 藍牙（Bluetooth）技術是一種全球開放的、短距無線通訊技術規(guī)范，不需要縱橫交錯的電纜線，便可以實現(xiàn)無線組網(wǎng)。這種技術的運用會對電梯的安裝周期與費用的減少產(chǎn)生重要的作用，它還將提高電梯的控制精度以及可靠性以及更好解決電氣設備之間的兼容性問題，也有利于把電梯更加智能歸納到大樓管理系統(tǒng)與管理小區(qū)系統(tǒng)中來。 4 綠色電梯將廣泛普及 要求電梯具備節(jié)能、電磁兼容性強、少油污染、噪聲低、壽命長、裝潢材料綠色健康、與建筑物協(xié)調(diào)等特點。 5 電梯產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)網(wǎng)絡化、信息化 、智能化 未來的電梯控制系統(tǒng)將會與網(wǎng)絡技術相互結合，運用網(wǎng)絡把各個地方的電梯集中監(jiān)管起來進行維修保養(yǎng)；通過電梯交易網(wǎng)站進行網(wǎng)上貿(mào)易，包括電梯的配置、招投標等等，也可以實現(xiàn)在網(wǎng)上申請電梯的定期檢查。 第一章 緒論 1.1 課題的目的和意義 電梯的發(fā)展經(jīng)歷了從簡單到復雜的過程。可靠性不強，高故障率，維修很困難等是原始電梯最大缺點，遠遠不能滿足現(xiàn)代社會生產(chǎn)、生活的需要。在20世紀80年代前期至90年代初，據(jù)有關資料統(tǒng)計，在所有交通工具中，電梯故障率居首位，隨著科學技術的發(fā)展，這一切都己成為過去，現(xiàn)代電梯應用先進技術，大幅提高其運行平穩(wěn)性及乘坐舒適感，使故障得到有限控制。 電梯轎廂系統(tǒng)從最初的簡陋到現(xiàn)在的功能齊全、裝飾豪華，已經(jīng)經(jīng)歷過了一個非常大的技術躍進，產(chǎn)品也己固定成型，而且性能相當穩(wěn)定，然而這并不能滿足用戶對電梯不斷增長的需求?，F(xiàn)今用戶對電梯的舒適性、安全性等追求越來越高，于是便對電梯智能化運行也提出了更高的要求。 1.2 電梯的分類 1?按用途分類? 可分為乘客電梯，載貨電梯，醫(yī)用電梯等。 2?按驅(qū)動方式分類? 可分為交流電梯，直流電梯，液壓電梯等。 3?按速度分類 可分為低速電梯（常指低于1.00m/s速度的電梯），中速電梯（常指速度在1.00～2.00m/s的電梯），高速電梯（常指速度大于2.00m/s的電梯）以及超高速電梯（速度超過5.00m/s的電梯）。?????? 4?按電梯有無司機分類 可分為有司機電梯，無司機電梯等。? 5?按操縱控制方式分類 可分為手柄開關操縱電梯，按鈕控制電梯，信號控制電梯等。? 6 特殊電梯 如斜行電梯，立體停車場用電梯以及建筑施工電梯。 1.3 電梯類型的選擇以及設計介紹 1.3.1電梯類別的選擇 根據(jù)課題的要求，我們可以確定此次設計的電梯為乘客電梯，因此必須有完善的安全裝置；使用交流異步電動機曳引驅(qū)動，所以屬于交流電梯；又因為其額定的速度為1.6m/s，根據(jù)有齒輪曳引機和無齒輪曳引機特點的分析很容易知道，有齒輪曳引機更適合用在這次設計的電梯中；客梯只需乘客自己操作，非常簡便，因此屬于無司機電梯；根據(jù)其額定速度為1.6m/s，又可知其為中速電梯?？偟膩碚f此次設計的電梯屬于交流中速客梯。 1.3.2電梯的設計介紹 本人的畢業(yè)設計主要內(nèi)容是電梯的轎廂部分，包括電梯轎廂結構的設計（如：轎廂門系統(tǒng)、轎廂架的選擇、轎廂的超載裝置等）；以及相關設計的驗算（如：轎廂架上、下梁，承重梁等的驗算）；還有導向系統(tǒng)的設計等。 本設計共分四章編寫，其結構內(nèi)容如下： 第一章為緒論，說明了課題的目的和意義所在，簡單介紹了電梯分類，及此次設計電梯的類別選擇。 第二章介紹了電梯曳引機的優(yōu)點、分類及選擇。 第三章著重介紹了電梯轎廂結構的有關設計內(nèi)容，如：轎廂架、轎廂體的結構設計，導向系統(tǒng)和超載裝置等。 第4章 重點做了與結構有關的計算，如：轎廂架的上下梁的計算、承重梁的計算等。 第2章 曳引系統(tǒng) 當今世界上電梯產(chǎn)業(yè)廣泛采取運用的提升形式是曳引式提升機構。 輸出和傳遞動力是曳引系統(tǒng)主要的功能，從而使電梯運行。曳引系統(tǒng)主要是由曳引機、曳引鋼絲繩，導向輪以及反繩輪這幾部分組成的。 曳引鋼絲繩的作用原理是通過曳引輪一端與轎廂連接，另外一端則與對重裝置連接，讓井道中的轎廂和對重能夠各自沿著井道中的導軌自由運行并且不發(fā)生蹭撞，在曳引機上通常放置一個導向輪使他們分開。轎廂與對重裝置的重力使得曳引鋼絲繩與曳引輪槽產(chǎn)生摩擦力。于是電動機轉(zhuǎn)動帶動著曳引輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動著鋼絲繩，使轎廂和對重作相對運動。從而實現(xiàn)轎廂在井道中沿導軌上、下往復運行以及電梯執(zhí)行垂直運送任務。如圖（2-1）所示： 圖2-1 2.1 曳引機的優(yōu)點 曳引式提升機構和卷揚式（或稱強制式）提升機構相比較具有以下優(yōu)點： （1）更加安全、性能更加可靠 （2）允許提升高度更大 （3）結構更加緊湊 （4）選用得是價格更加便宜、結構更緊湊的高轉(zhuǎn)速電動機 2.2 曳引機的分類 一.按照減速方式分類 1.有齒輪曳引機：動力是通過中間減速器傳遞至曳引輪上的曳引機，其減速箱通常采用的是蝸輪蝸桿傳動（也有使用斜齒輪傳動），這種曳引機使用的電動機既有交流的，也有直流的，一般運用在低速的電梯上。曳引比一般為35：2。要是電動機動力是通過減速箱從而傳送至曳引輪上，這種曳引機則被稱為有齒輪曳引機，一般運用在速度為2．5m/s以下的低中速電梯當中。 2.無齒輪曳引機：動力不需要用中間的減速器而是直接傳遞至曳引輪上的曳引機。這種曳引機以前大多運用的是直流電動機作為動力，當今國內(nèi)已研發(fā)出的交流永磁同步無齒輪曳引機。其曳引比一般是2：1或者是1：1。通常載重320kg～2000kg，電梯速度大致為0.3m/s～4.00m/s。如果動力并不通過減速箱而是直接傳動至曳引輪上就被稱為無齒輪曳引機，一般運用在速度為2．5m/s以上的電梯當中。 3.柔性傳動機構曳引機 二.按照驅(qū)動電動機分類 1.直流曳引機 可分為直流有齒曳引機以及直流無齒曳引機兩類。 2.交流曳引機 可分為交流有齒曳引機、交流無齒曳引機和永磁曳引機三類。 三.按照用途分類 可分為雙速客貨電梯曳引機，，VVVF客梯曳引機等。 四.按照速度高低分類 可分為四類：低速度曳引機 (ν<1米/秒)，中速曳引機(快速曳引機)(ν=1米/秒～2米/秒)，高速曳引機(ν=2米/秒～5米/秒)以及超高速曳引機(ν>5米/秒)。 五.按照結構形式分類 分為臥式和立式曳引機。 2.3 曳引機的選擇 此次電梯設計的額定速度為1.6m/s，則需要有變速器的曳引機，即用有齒輪曳引機。常用的曳引比為1：1繞法的有齒輪傳動應用非常廣泛，運用一般的交流客梯和載重小的貨梯。1：1的曳引比是指曳引鋼絲繩的速度與轎廂的速度比為1：1。這種傳動結構比較簡單，詳見傳動簡圖，如圖（2-2）所示。 電梯起動加速度和制動減速度:a≤0.9 m/s2 鋼絲繩與繩輪間摩擦系數(shù):μ=0.09 鋼絲繩許用安全系數(shù):[S]=12 鋼絲繩總重量:W4=230kg 曳引傳動總效率:η=0.68 電動機功率計算及選用曳引機 根據(jù)主要技術性能參數(shù) 額定載荷：Q=1000kg 額定速度：V=1.6m/s 平衡系數(shù)：取0.45 提升高度：H=70m(20層) 轎廂總質(zhì)量:G=1400kg 電纜重量:W2=80kg 平衡鏈質(zhì)量:W1=220kg(3kg/m) 對重總質(zhì)量:W3=1850kg 鋼絲繩規(guī)格:GB8903-88 8×19S+NF Φ13×5(根) 可以選用型號為YJVF180型VVVF電梯曳引機。 圖 2-2 第3章 轎廂結構設計 這次本人畢業(yè)設計主要部分是電梯轎廂部分，轎廂是電梯用來運載客、物轎體部件。 3.1 轎廂綜述 轎廂一般由轎廂架、轎壁、轎底、轎門、轎頂及開門機組成。其基本結構示意如圖（3-1）所示： 圖 3-1 轎廂的構成示意圖 1-護腳板 2-上梁 3-轎廂架 4-轎廂頂 5-轎廂壁 6-拉條 7-轎廂底 8-下梁 轎廂必須具有足夠的機械強度，轎廂內(nèi)裝置一般有操縱箱、通風裝置、照明、停電應急照明、報警和通信等裝置。 轎廂總體結構及其有關構件如圖（3-2）所示： 圖 3-2 轎廂總體結構及其有關構件示意圖 1-導軌加油壺 2-導靴 3-轎頂檢修箱 4-轎頂安全柵欄 5-轎架上梁 6-安全鉗傳動機構 7-開門機架 8-轎廂 9-風扇架 10-安全鉗拉條 11-轎架立柱 12-轎架拉條 13-轎架底梁 14-安全鉗嘴 15-補償鏈 3.2 轎廂架 轎廂架是個承重構架，其鋼材的強度和構架的結構，要求都很高，牢固性要好。 3.2.1 轎廂架的構造及其構件的作用 轎廂架一般由上梁、立柱、底梁和拉條（調(diào)節(jié)轎底水平度，防止底板傾翹）等組成。其基本結構如圖（3-3）所示： 圖 3-3 轎廂架的基本構件 1—上梁；2—立柱；3—拉條；4—底梁 轎廂架的主要作用是固定和懸吊轎廂體，其立柱在轎廂體兩側(cè)，下梁用以安裝轎廂底，直接承受轎廂的重量。 3.2.2 轎廂架型式分類 轎廂架有兩種基本類型，如圖（3-4）和（3-5）所示。 1)對邊形轎廂架：適用于具有一面或?qū)γ嬖O置轎門的電梯。這種類型的轎廂受力較好，當轎廂有偏心載荷作用時，只會在轎架支撐的范圍內(nèi)發(fā)生拉力，或者在立柱處發(fā)生推力，這種類型是多數(shù)電梯所采用的構造方式，如圖（3-4）所示： 圖 3-4 對邊形轎廂架 1-上梁 2-立柱 3-底梁 4-轎廂底 5-拉條 6-繩頭組合 2)對角形轎廂架：適用于在相鄰兩邊設置轎門的電梯上，這類轎廂架在受到偏心載荷作用時不但各構件受到偏心彎曲，而且其頂架也會受到扭轉(zhuǎn)作用的影響。受力較差，如圖（3-5）所示： 圖 3-5 對角形轎廂架 1-上梁 2-立柱 3-底梁 4-轎廂底 5-拉條 6-繩頭組合 根據(jù)這兩種轎廂架型式的分析，對角型轎廂架受力情況較差些，因此我們選擇對邊形轎廂架為這次設計的轎廂架型式。 3.3 轎廂體 3.3.1轎廂體構造及其構件的作用 轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂、轎門和護腳板（有稱防護板）等組成，如圖（3-6）所示： 圖 3-6 轎廂體 1-轎廂頂 2-轎廂壁 3-轎廂底 4-護腳板 1） 轎廂頂 轎廂頂可選用薄鋼板制成。出于在安裝、檢修和營救的需要的考慮，轎廂頂需要設計有站人的位置，其彎曲撓度應不大于跨度的1／1000。 2） 轎廂壁 為了保證使用安全，轎壁必須有足夠的強度。轎廂壁可用1.2～1.5mm的薄鋼板制成，每個面壁由多塊折邊的鋼板拼裝而成。通常在轎廂壁板后面粘附夾層材料或抹上減振的粘子。 3） 轎廂底 轎廂底是直接支撐負載的部分，它由框架和底板組成，框架一般用6～8槽鋼或角鋼按設計要求的尺寸焊接而成。底板可以是鋼板也可以是木板。為了防止箱體振動，經(jīng)常采用框架式底梁，在底框、轎底之間加入幾塊專門制造的橡皮塊。此次設計的電梯為客梯，因此底板可用薄鋼板，面層再鋪設塑膠板或地毯等。 4） 護腳板 在轎底的前沿應該設置有轎門地坎及護腳板，以防止人在層站不小心將腳板插入轎廂底部從而造成擠壓。 3.4 轎廂與曳引鋼絲繩的連接方法 曳引式的電梯，曳引鋼絲繩一端和轎廂相連，另一端和對重相連。本次設計的曳引系統(tǒng)曳引比為1：1，其連接方式如圖（3-7）所示： 鋼絲繩直接與轎廂頂部相連，把曳引繩的末端固定在轎廂的上梁部分。連接時將繩頭板6焊接固定在轎架的上梁，有5根曳引鋼絲繩，就對應的在繩頭板上鉆5個孔，然后用繩頭組合裝置的拉桿穿過繩頭板，進行緊固，拉桿的另一端用巴氏合金將鋼絲繩與拉桿的錐孔溶合。 圖 3-7 鋼絲繩和轎廂架的連接 1-轎底 2-立柱 3-拉桿 4-底梁 5-上梁 6-繩頭板及繩頭組合 3.5 電梯門系統(tǒng) 電梯的門系統(tǒng)主要包括轎門（轎廂門）、廳門（層門）等。為了防止發(fā)生危險，門系統(tǒng)是不可或缺的安全保護設施。 3.5.1門系統(tǒng)的組成及作用 電梯門系統(tǒng)可以分為兩種：廳門和轎廂門。 轎門是設置在轎廂入口的門，是設在轎廂靠近層門的一側(cè)。用手操作開關門的為手動門。一般的電梯由裝在轎廂頂部的自動開門機來開門和關門，我們稱這種門為自動門。 廳門是設置在層站入口處的門。廳門的開與關，是由轎門帶動而完成的。為了將轎門的運動傳遞給廳門，轎門上設有系合裝置(如門刀)，門刀通過與廳門門鎖的配合，使轎門能帶動廳門運動。。 為保證電梯的安全運行，只有在確保轎門、廳門完全關閉后，電梯才能運行。因此應在廳門上裝設有電氣聯(lián)鎖功能的自動門鎖。為了防止電梯在關門時不小心夾住人，在轎門上還常設有關門安全裝置。 3.5.2 門的類型及其結構選擇 為了方便客、物進出層門和轎廂，門的型式和結構必須滿足不僅能進出方便，而且結構要簡單，構造要科學的要求。 （1） 門的類型 電梯門主要有兩種類型：滑動門和旋轉(zhuǎn)門。本次設計選擇的是滑動門，因為它是現(xiàn)在普遍采用的類型?；瑒娱T根據(jù)開門方向分類又可以分為中分式、旁開式以及直分式三種，層門和轎門必須保持是同一類型的。 1） 中分式門 中分式門的門是由中間向兩側(cè)分開的。開門時，門扇以相同的速度向兩側(cè)滑動；關門時，則以相同的速度合攏，如圖（3-8）所示： 圖 3-8 中分式門（平面圖） 1-井道墻 ； 2-門 2） 旁開式門 門由一側(cè)向另一側(cè)推開或由一側(cè)向另一側(cè)合攏，如圖（3-9）所示。按照門扇的數(shù)量，常見的有單扇、雙扇和三扇旁開門。 ? 圖 3-9 旁開式門（平面圖） 1-井道墻 ； 2-門 3）直分式門 門由下向上推開，稱直分式門。又可可分為單扇、雙扇和三扇等。如圖（3-10）所示： 圖 3-10 直分式門（平面圖） 1-井道墻 ； 2-門 門的分析和選擇： 中分式門具有出入方便、工作效率高、可靠性好的優(yōu)點，一般客梯多選用中分式門；旁開式門具有開門寬度大，對井道寬度要求小的優(yōu)點，一般要求電梯開門寬度大以方便貨物裝卸的貨物電梯選用旁開式門；由于直分式門的門扇不占用井道及轎廂寬度，能使電梯具有最大的開門寬度，一般的雜物梯和大噸位的貨梯選直分式門。因此，這次設計的電梯應選中分式門。 （2） 門的結構和組成 電梯的門一般均由門扇、門靴、門滑乾、門導軌架以及門地坎等組成。如圖（3-11）所示： 圖 3-11 門的結構與組成 1-廳門；2-轎廂門；3-門套；4-轎廂；5-門地坎；6-門滑輪； 7-廳門導軌架； 8-門扇； 9-廳門門框立柱；10-門滑塊(門靴) 1） 門扇 電梯的門扇可以分類為封閉式、空格式及非全高式三種： 封閉式門扇一般用1～1.5mm厚的鋼板制造，中間輔以加強筋。 空格式門扇一般指交柵式門，具有通氣透氣的特點，只能用于貨梯轎廂廂門。 非全高式門扇常見于專門用途貨梯。 封閉式門扇最適合我們的課題，因此，這次設計的電梯門扇選擇封閉式門扇。 2） 門導軌與門滑輪 轎門導軌安裝在轎廂頂部前沿，廳門導軌架安裝在廳門框架上部。對門扇起導向作用。門滑輪安裝在門扇上部。本次設計以兩個為一組，每個門扇裝一組。 3） 門地坎和門滑塊 3.5.3 開關門結構及門安全保護 電梯轎門、廳門的開關結構分手動和自動兩種。 1） 手動開關門結構 手動開關門結構僅在少數(shù)的貨梯中使用。這種開關門結構不適合在此次設計的電梯中使用。 2）自動開門機 自動開門機是使轎廂門(含層門)自動開關的裝置。它裝設在轎門的上方及轎門的連接處。這次設計的門屬于兩扇中分式門，所用開門機可同時驅(qū)動左、右門，且作同速反向運動 自動中分門開門機可分為雙臂和單臂兩種，我們選擇的是雙臂中分式開門機。如圖（3-12）所示： 圖 3-12 雙臂中分式門的開門機構 1-門連桿； 2-搖桿； 3-連桿； 4-皮帶輪； 5-電機； 6-曲柄輪； 7-行程開關； 8-電阻箱；9-強迫鎖緊裝置； 10-自動門鎖； 11-門刀 （3） 門運動過程中的保護 為了盡量避免在關門過程中有人和東西被撞擊或者夾住的事故發(fā)生，對門的設計與其運動要求具有保護性。那么就要求電梯門扇面向乘客的一面要光滑不能有過大的凹凸。同時還要求是關門的力盡量?。ㄒ话銇碚f不大于150N），以免對被夾持的人造成傷害。如果有乘客或者貨物在電梯門關閉的過程中可能被夾或者被撞時，電梯應該做出停止關門動作以起到保護作用，那么需要設置一種保護裝置。保護裝置通常安裝在轎門上，一般可以分為接觸式、光電式和感應式這幾類: 接觸式保護裝置實際上就是安全觸板。在轎門開口邊緣懸掛由控制桿連接兩塊鋁制的觸板。當關門時有人被夾住，安全觸板將被推入，控制桿觸動微動開關，關門電路迅速切斷且開門電路接通，使門開啟。 部分光電式保護裝置是在轎門邊上設置兩組水平的光電裝置，為防止可見光的干擾一般用紅外光。兩道水平的紅外光好似“欄桿”，當有物體擋住了其中的光線門便會重啟。 感應式保護裝置是根據(jù)磁感應的原理，在相關區(qū)域裝置三組電磁場，當人和物進入保護區(qū)造成電磁場的變化，就能通過控制機構使門重開。 3.6 電梯導向系統(tǒng) 導向系統(tǒng)限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能各自沿著導軌作升降運動。 導軌、導靴和導軌支架組成電梯的導向系統(tǒng)。 導軌： 在井道中確定轎廂與對重的相互位置，起導向作用。 導軌的橫截面形狀有多種，其中大量使用的一種是具有良好抗彎性能和良好的可加工性的T型導軌。因此我們的設計也選用T型導軌，如圖（3-13）所示： 圖 3-13 根據(jù)《電梯控制技術》表2-1我們可選擇T89/B型號的導軌。 3.7 轎廂的超載裝置 當轎廂超過額定載荷時，超載裝置會發(fā)出警告信號并且讓轎廂不能關門而不能運行。 1 轎底超載裝置 一般轎廂底是活動的，稱為活動轎廂式。這種超載裝置，一般采用的是橡膠塊作為其稱量元件。橡膠塊均勻的分布在轎底框上，整個轎廂位于橡膠塊上，橡膠塊的壓縮量能直接反映轎廂的重量，如圖（3-14）所示： 圖 3-14 橡皮塊式活動超載裝置 1-轎底框 2-轎廂底 3-限位螺釘 4-橡膠塊 5-微動開關 在轎底框中間設置了兩個微動開關，在80％負重，其中一個切斷電梯外呼載停電路，110％負重，另外一個起作用并切斷電梯控制電路。碰觸開關通過螺釘?shù)母叨葋碚{(diào)節(jié)。 這種結構的超載裝置有結構簡單、動作靈敏等優(yōu)點，橡膠塊既能稱量，又可以減振，調(diào)節(jié)和維護起來都比較容易。 2 轎頂稱量式超載裝置 轎頂稱量式超載裝置可以分為機械式、橡膠塊式和負重傳感器式三種。 1） 機械式 如圖（3-15）所示，以壓縮彈簧組作為稱量元件。 圖 3-15 機械式轎頂稱量式裝置 1-上梁 2-擺桿 3-微動開關 4-壓簧 5-稱桿 6-稱座 稱桿的尾部浮支在彈簧座上，頭部鉸支在轎廂上梁的秤座上。上梁上裝有擺桿，其尾部和上梁鉸接。當轎廂負重變化時，秤桿隨之上下擺動，帶動擺桿也作上下擺動，當轎廂負重超出可調(diào)范圍時，就會觸動微動開關，并切斷電梯的控制電路。 2） 橡膠塊式 如圖（3-16）所示，橡膠塊安放在上梁的下面，繩頭板連接支承在橡膠塊上，轎廂負重時，微動開關2就會分別和下梁下面的觸頭螺釘接觸并工作，以達到超載控制之目的。 圖 3-16 橡膠塊式轎頂稱量裝置 1-觸頭螺釘2-微動開關3-上梁4-橡膠塊 5-限位板6-轎頂輪7-防護板 橡膠塊式稱量裝置結構簡單且靈敏度高。但橡膠易老化變形，當出現(xiàn)較大稱量誤差時，需要換橡膠塊。 3） 負重傳感器式 前面所述的兩種形式的裝置不能給出載荷變化的連續(xù)信號。為了適應其它的控制要求，特別是計算機應用于群控后，為了讓電梯運行能更好的調(diào)度，要求對每臺電梯的載流量或者容載情況作統(tǒng)計分析以選擇最合適的群控調(diào)度方式。這時可以采用負重式傳感器作為稱量元件，它的特點是可以輸出載荷變化的連續(xù)信號。 現(xiàn)在普遍運用的是應變式負重傳感器。圖（3-17）所示： 圖 3-17 負重傳感器稱量裝置 1-繩頭錐套 2-繩吊板 3-拉桿螺栓 4-托板 5-傳感器 6-底板 7-轎廂上梁 超載裝置的比較和選擇： 根據(jù)以上闡述，我們得出的結論是選擇負重傳感器式超載裝置。 3.8 轎廂面積 為了防止超載發(fā)生危險或者事故，轎廂的有效面積應該有科學的限制。轎廂的有效面積指轎廂內(nèi)的實用面積。GB7588對轎廂的有效面積與額定載重量以及乘客人數(shù)都做了具體的相關規(guī)定。 電梯容量由下述方法確定： 按照公式 計算結果向下取整到最近的整數(shù)或按表（1）取較小的數(shù)值。 表（1） 乘客人數(shù)與轎廂最小有效面積的關系表 　　 注：超過20位乘客時每增加一乘客對應增加0．115m2。 　　 額定載重量與最大有效面積之間的關系見表（2）。 表（2） 額定載重量與轎廂最大有效面積的關系表 注：1.一人電梯的最小值； 2.二人電梯的最小值； 3.超過2500kg時每增加100kg對應的電梯面積就增加0．16m2，未列出的中間的載重量其面積按線性插入法來確定。 根據(jù)上述資料可知：此次設計的電梯額定載重為1000kg，則: 再根據(jù)表（1）、表（2）可知： 電梯的有效面積S： 2.15≤S≤2.40㎡。 第4章 轎廂結構計算 4.1 主要技術性能參數(shù) 額定速度：V=1.6m/s 額定載荷：Q=1000kg 平衡系數(shù)：取0.45 提升高度：H=70m(20層) 轎廂總質(zhì)量:G=1400kg 平衡鏈質(zhì)量:W1=220kg(3kg/m) 電纜重量:W2=80kg 對重總質(zhì)量:W3=1850kg 鋼絲繩規(guī)格:GB8903-88 8×19S+NF Φ13×5(根) 4.2 轎廂架相關計算 4.2.1參數(shù)及材料幾何特性 額定載重量: Q = 1000㎏ 轎廂質(zhì)量: G = 1400㎏ 電纜重量+平衡鏈重量: Q1 = 80+220 = 300㎏ P = Q+G+Q1 = 1000+1400+300 = 2700㎏ 根據(jù)電梯控制技術表（6-5)可知： 轎廂寬: A = 1600㎜ 轎廂深：B = 1400㎜ 轎廂高：H = 2300㎜ 立梁自由彎曲長度：L = 3050㎜ 上、下導靴間的垂直距離：H = 3700㎜ 上、下梁跨度：L0 = 1790㎜ 材料彈性模量：E = 2.1×105MPa 許用應力: [σ] = 80MPa 許用撓度: [f] = 上梁慣性矩: IX = 1.60×10-5m4 下梁慣性矩: TX = 0.575×10-5m4 立梁慣性矩: IY = 4.60×10-7m4 (單根) 上梁抗彎模量: WX = 1.93×10-4m3 下梁抗彎模量: WX = 0.81×10-4m3 立梁抗彎模量: WY = 9.81×10-6m3 立梁載面面積: A0 = 1.55×10-3m2 4.2.2 轎廂架上梁計算 各梁幾何尺寸如圖(4-1)所示,有關的技術參數(shù)如下: 上梁慣性矩: IX = 1.60×10-5 m4 斷面模數(shù): W = 1.93×10-4 m3 圖 4-1 上梁的受力簡圖如圖(4-2)： 圖 4-2 1.計算上梁最大彎矩： 2.計算上梁最大應力: 由此可知：上梁的最大應力小于許用應力，因此是安全的。 3.計算上梁最大撓度: 可以知道：上梁的最大撓度小于許用撓度，也是安全的。 根據(jù)所學力學知識可知：梁的校核只需滿足應力和撓度要求即可。因此這次的上梁的設計是合格的。 4.2.3 轎廂架下梁計算 下梁受力簡圖如圖（4-3）： 圖 4-3 1.下梁計算: (均勻分布作用在下梁,Q1集中作用在下梁中部) 最大彎矩: 2.最大應力: 下梁的最大應力小于許用應力，可以知道下梁設計滿足應力要求。 3.