毕业设计（论文）1150Kg乘客电梯的结构设计及机械系统设计（全套图纸）

1 绪论全套CAD图纸，加1538937061.1 选题背景本次设计课程是以1150Kg乘客电梯说明书为基础，联系所学过的电梯知识，通过构思、计算，完成各主要结构和部件的结构设计和选用，完成以下各项机械系统的设计：（1） 曳引机容量计算（2） 曳引力的计算（3） 曳引钢丝绳计算（4） 轿厢架设计计算（5） 安全保护系统的选用（6） 引导系统的选用本次设计课题主要解决乘客电梯所使用的曳引系统、轿厢系统、安全保护系统、导向系统，电梯的机械系统设计应满足以下要求：（1） 必须针对乘客电梯的特点进行设计；（2） 设计的乘客电梯轿厢、轿架系统必须安全可靠，各项性能指标必须达到国家标准要求；（3） 设计的乘客电梯轿厢、轿架系统必须根符合企业的生产设备要求、制造工艺简单易行、有较高的性价比；（4） 进行必要的原理分析、理论计算以及实验；（5） 设计应按照机械设计的基本原则，从工程实际应用角度出发，在确保设计准确的前提下，经严格论证，精心设计，允许有所创新，允许采取个别与原始要求有所不同的设计；（6） 设计要尽量采用最新的国家标准；1.2 国内外发展概况电梯的历史并不像有些人想得那么短，事实上，它已有150年的历史了。早在公元前2600年，埃及人在建造金字塔时，利用简易起重机搬运石块儿。他们发现，这样操作既省力，又省时间，就这样，这种起重机便在那里发展起来。早期的动力基本来源于人力。1203年，在法国海岸边的一个修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这是世界上第一个使用非人力运送重物的起重机。英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。威廉汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。在这些基础上，人们研制出一批又一批的新产品。1887年，美国奥梯斯公司制造出世界上第一台电梯，这是一台以直流电动机传动的电梯。它被装设在纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯，每分钟只能走10米左右。这个电梯纯粹是为了省力。然而，一个关键的问题始终没有解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。1889年12月，美国奥的斯电梯公司制造出了真正的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。1892年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代了传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，操纵方式由此向世界发出了邀请函。生活在继续，科技在发展，当然电梯也在不断进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步攀高-手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形-扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保-一款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最新科研成果的新型电梯竞相问世。中国最早的一部电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于1901年安装的。1932年由美国奥的斯公司安装在天津利顺德酒店的电梯至今还在安全运转着。1951年，党中央提出要在天安门安装一台由我国自行制造的电梯，天津从庆生电机厂荣接此任，四个月后不辱使命，顺利地完成了任务。十一届三中全会后，借着改革开放的东风，我国电梯业进入了高速发展的时期。我国从20世纪50年代开始批量生产电梯，用我国自己生产的电梯产品装备了人民大会堂、北京饭店等。20世纪80年代中期以来，随着我国对外开放，在我国国内建立一批合资和独资电梯生产厂，使我国电梯工业取得了巨大发展。为了进一步推动电梯工业的发展，我国又新颁布一批具有国际水平的电梯技术标准，随着采用新标准生产的电梯批量推向市场，我国现在电梯产品的技术。质量水平已基本与世界接轨，并出现由卖方市场向买方市场转变的格局。1.3 未来发展趋势电梯与人类频繁接触，人们就要不断地改进，使它尽善尽美。在科学技术发展的推动下，电梯技术将产生各种新的变化，新的功能，其近期主要发展趋势为：低能耗、高效率、高速度、绿色环保、舒适安全、方便等特殊功能。展望电梯的未来，电梯的应用前景极为广阔，发展方向主要有以下几方面：（1） 超高速电梯：21世纪将会发展多用途、全功能的塔式建筑，根据心理学家测试，站在封闭的轿厢里面的人，50秒将感到压抑与烦躁。因此安全的提高电梯运行速度，以减少人们所受到的压抑，这使超高速电梯继续成为研究得主要方向。除采用曳引式电梯外，直线电机驱动电梯也有较大研究空间。未来超高速电梯舒适感会有明显提高。（2） 电梯智能群控系统：电梯智能群控系统将基于强大的计算机软硬件资源，能适应电梯交通的不确定性、控制目标的多样化、非线性表现等动态特性。随着智能建筑的发展，电梯的智能群控系统能与大楼所有的自动化服务设备结合成整体智能系统。 从电梯运行的控制智能化角度讲，要求电梯有优质的服务质量,控制程序中应采用先进的调度规则，使群控管理有最佳的派梯模式。现在的群控算法中已不是单一地依赖“乘客等候时间最短”为目标，而是采用模糊理论、神经网络、专家系统的方法，将要综合考虑的因素（即专家知识）吸收到群控系统中去，在这些因素中既有影响乘客心理的因素，也有对即将要发生的情况作评价决策，是专家系统和电梯当前运行状态组合在一起的多元目标控制。利用遗传算法对客流交通模式及派梯规则进行优化、自学习，实现电梯调度规则的进化，以适应环境的变化。“以人为本”设计的电梯控制系统，将会使电梯的服务质量越来越好。（3） 蓝牙技术在电梯上的应用：蓝牙技术在电梯安装过程的应用。安装过电梯的人都知道放线、对线是费时、费力、极容易错的工作。应用蓝牙技术，安装期将减少30%以上，其直接好处是降低安装成本，客户也因从订梯到使用电梯周期费用减少而受益。在电梯上使用蓝牙技术就可通过短距离无线通讯，把电梯各种电子设备连接起来，无需纵横交错的电缆线，实现无线组网。使用蓝牙技术一定会使电梯控制系统大量使用最新最快微机，这将会进一步提高电梯整机可靠性，故障率大大降低，控制精度也进一步提高，带来的结果是电梯更加舒适，平层更加准确。同时这也为将来通过网络检查电梯状态成为可能，特别是电梯事先维修可以做到更好更全面。旧梯改造更加容易，所需时间、费用将会减小。使用蓝牙技术很好地解决了电梯控制与外围设备的兼容和联系，特别是可以把电梯和扶梯归纳到大楼管理系统或智能化管理小区系统中。 （4） 绿色电梯： 从减少环境污染的角度讲，“绿色”新概念将成为21世纪的主流色调，一个全球性的绿色市场为企业的世纪谁先推出绿色产品，抢发展提供了广阔的空间，占绿色营销市场，谁就能掌握竞争的主动权。绿色电梯要求电梯生产厂商不断改进产品的设计、生产环保型低能耗、低噪声、无漏油、无漏水、无电磁干扰、无井道导轨油渍污染的电梯。电梯曳引采用尼龙合成纤维曳引绳、钢皮带等无润滑油污染曳引方式。电梯装璜将采用无（少）环境污染材料、电梯空载上升和满载下行电机再生发电回收技术，安装电梯将无需安装脚手架，电梯零件在生产和使用过程中对环境没有影响（如刹车皮一定不能使用石棉）并且材料是可以回收的。甚至有人设想在大楼顶部的机房利用太阳能作为电梯驱动补充能源。1.4 指导思想以运送乘客为主，兼运重量和体积合适的日用物件为目的，使用与高层住宅、办公大楼、宾馆或饭店等人员流动量较大的公共场合；以设计结构简单、工艺简单、成本低、安装维修方便的原则进行设计。2 方案论证2.1 曳引式电梯的优点电梯的驱动系统有强制驱动（卷筒驱动）、液压驱动、曳引驱动等三种不同的驱动方式。强制驱动电梯主要的缺点是：提升高度低、额定载重少、电梯行程不同，必须配用不同的卷筒、导轨承受的侧向力大、钢丝绳有过绕和反绕的危险、能耗大等。液压电梯属于传统型的电梯，由于漏油污染环境、运行噪音太大和浪费大量的电力等因素，以不符合现代电梯工业的环保节能的发展理念，除在特殊场合外现在很少使用。曳引式电梯的轿厢与对重作相反运动，一升一降，钢丝绳可以根据需要绕绳，长度不受限制，根数也不受限制。与液压式相比可以提高电梯的提升速度和载重量，并且安全可靠。2.2 曳引式电梯的工作原理曳引系统的功能是输出与传递动力，使电梯运行。主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮等组成。 曳引机由电动机、制动器、曳引轮等组成，它是曳引驱动的动力源，为电梯的运行提供动力；导向轮安装在曳引机机架上，将曳引绳引向对重和轿厢的钢丝绳轮；反绳轮是设置在轿厢架和对重框架上部的动滑轮，根据需要曳引绳绕过反绳轮可以构成不同的曳引比；曳引钢丝绳悬挂在曳引轮上，当曳引轮转动时靠钢丝绳与绳轮之间的摩擦带动轿厢及对重上下运动。若发生危险情况，则通过系统的传感器首先切断电源，制动器将制动轮抱紧，进行制动达以保证乘客安全。制动器不仅是电梯机械系统的安全措施还直接影响乘坐舒适感和平层准确度。2.3 方案制定电梯设备并非是独立的整体设备，而是由相关的部件和组合件安装设置在机房，井道，底坑内，构成大楼垂直运行的交通工具。为确保电梯正常运行，其设置应与建筑设施相配合，即包括机房、井道。底坑等。根据轿厢、轿架系统的使用范围和电梯井道布置得出，电梯的驱动采用曳引机驱动，曳引驱动是采用曳引轮作为驱动部件。因为本次课程设计为有机房电梯，所以曳引机的位置设置在井道上面，这样既方便安装维修，也有利于采用最简单的绕绳方式，可节约电力的损耗，减少作用在建筑机构上的载荷。绕绳方式采用单绕，倍率i=1的绕绳方式；曳引机采用永磁同步无齿曳引机，它具有传动效率高、噪声小、传动平稳等优点。根据有关公司的制造水平，电梯门选择滑动门，其开门方式采用中分式，门扇为两扇，门由中间分开，开门时左右门扇以相同的速度向两侧滑动；关门时，则以相同的速度向中间合拢。进入电梯时，轿厢门跟轿厢一起运动，轿厢门是主动门，层门是被动门。轿门由1.5钢板制成，为了使门具有一定的机械强度和刚性，在门的背面配有加强筋。采用自动开门机开门，可以减少乘客的操作劳动，提高开关门的速度，缩短开关门时间，提高电梯的运行效率。轿厢架是轿厢的主要承载部件，它由立柱、上梁、下梁和拉条组成，其作用是固定和悬吊轿厢：在上下梁两端固定有导靴。引导轿厢沿着导轨上下移动，保持轿厢在井道内的水平位置。在下梁上装有安全铗，在电梯超载下坠时，限速器动作，钢丝绳被夹持不动时，由于轿厢继续下行，拉杆被拉起，钳块与导轨接触，以其与导轨间的摩擦来消耗电梯的动能，将轿厢强行制停在导轨上；在上梁上还有轿顶反绳轮，起悬吊轿厢的作用。为了减轻自重，立柱用钢板折弯成型钢形状，下梁采用钢板折弯件组合，中间横梁与立柱连接是主要的承载部件；轿底通过减震橡胶支承在框架上。上梁用型钢组合而成；拉条设置是为了增强轿厢架的刚度，防止轿底在偏心后地板倾斜。轿厢体是运送乘客或货物的承载部件，也是唯一为乘客所看到的电梯架构部分；由形成轿厢空间的封闭围壁，除必要的出入口和通风孔外没有其他开口，由轿底板、轿厢壁、轿厢顶等构成，轿厢底由底板和框架组成，框架用槽型钢或钢板压制焊接制成，底板用1.2钢板制成，每个面壁由多块折边的钢板拼装而成；轿顶用2钢板制成，上面需要安装开门机构、门电机控制箱、风扇、检修用操纵箱等。为了消音减震，在轿顶、轿壁和轿顶之间都垫有消音作用的橡胶垫。上述方案有如下特点：成本低、有较高的安全可靠性、布局合理、工艺简单。3 过程论述作为本次课程设计的内容包括以下几个方面：（1） 曳引系统（包括曳引机和曳引钢丝绳）（2） 轿厢（包括轿厢架和轿厢体）轿厢架包含立柱、下梁、上梁、斜拉杆；轿厢体包含轿厢顶、轿厢底、轿厢壁、轿厢减震垫、称量装置（3） 轿门、层门与开关门系统（4） 引导系统（包括导轨、导轨架、导靴、润滑装置）（5） 机械安全保护系统（包括轿顶防护栏、安全触板、门锁装置、安全钳、限速器）下面对此次设计的各系统进行详细的阐述，对其相关部件进行必要的论述。3.1 曳引机曳引机是驱动电梯轿厢和对重装置上、下往复运动的装置，是电梯的主要部件（见图3.1）。曳引机的运行情况比较复杂，运行过程中需频繁的起动、制动、正传、反转，而且负载变化很大，经常工作在重复短时状态、电动状态、再生制动状态的情况下。因此要求曳引电动机不但应能适应频繁起、制动的要求，而且要求起动电流小、起动力矩大、机械特性硬、噪声小，当供电电压在额定电压的7%的范围内变化时，还能正常起动和运行。1底座；2直流电机；3电磁制动器；4制动器抱闸；5曳引轮；6支座；图3.1 无齿轮永磁同步曳引机3.2 曳引钢丝绳电梯的曳引钢丝绳是连接轿厢和对重装置的机件，承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。每台电梯所用曳引钢丝绳的数量的绳的直径，与电梯的额定载重量、运行速度、井道高度、曳引方式有关。当电梯提升高度比较大时，还应装设补偿链以减小平衡系数的变化。GB89031988中规定的电梯用钢丝绳分为6X19S+NF和8X19S+NF两种（见图3.2）。 a）6X19S+NF钢丝绳 b）8X19S+NF钢丝绳图3.2 钢丝绳结构图3.3 立柱立柱置于轿厢体两侧，下部通过连接板与下梁用螺栓连接，上部与上梁用螺栓连接。它是将底梁的载荷传递到上梁构件。采用单体式结构，以3钢板折弯为主，具有结构简单的优点，立柱中间装有安全钳的铗块拉杆（见图3.3）。图3.3 立柱示意图3.4 下梁下梁又称为底梁。它用来安装轿厢底，直接承受轿厢的重量。底梁采用框式结构，用6钢板压制件焊接成框架，中间的横梁是主要承重构件，边框上用以安装减震橡胶块，轿厢底就是用弹性减震橡胶块制成在安装底梁上（见附录）。3.5 上梁采用单体式结构，用6钢板折弯件组合而成，两端用连接板与立柱连接，具有自重小的优点。在上梁中间设置有轿顶轮，上梁两侧有导靴和安全钳提拉系统（见图3.5）。图3.5 上梁示意图3.6 斜拉杆在框式底梁边缘与立柱中部之间没有刻意调节长度的拉条。主要作用是增强轿厢架的刚度，调节轿底的水平度和防止负载偏斜造成底板倾斜（见图3.6）。图3.6 斜拉杆示意图3.7 轿厢顶采用2钢板制成，轿顶上需固定有定制装置（急停开关）、检修运行控制装置、上限位件、照明和电源插座以及门机和其控制盒，在轿顶上还应设置护栏，开门机构等，占了大部分面积，但是轿顶还应有供人站立的地方，因此要求其结构较强，为了方便安装、维修人员的站立，根据GB75882003应在轿厢顶上留下一块面积不小于0.12m2短边不小于0.25m的面积。轿顶采用三块拼装式，由左轿顶。中轿顶、右轿顶组成。3.8 轿厢底轿厢底由底板及框架组成，底板由3钢板制成，这样既提高强度又可以防火；框架用板材压制成型后制作，以减轻重量。在轿厢底前沿有供轿门滑动的地坎。地坎下面再轿门的全部宽度由钢板制成的护脚板，根据GB75882003，护脚板向下延伸的高度不小于750mm，并在下缘向内折弯，折弯的斜面与水平夹角大于60，在水平面的投影深度不小于20mm。3.9 轿厢壁用1.2钢板制成，采用多块拼装式，表面用喷涂或贴膜装饰，为了增加轿壁的钢度，在背面焊加强筋，加强筋则由1钢板折弯成型轿壁是用螺栓将两边折边的轿壁（左右，围壁4块、左右围壁2块、后两侧围壁2块、后中间围壁1块、操纵壁1块、门楣1块、前后壁1块）相互连接而成。折边一方面用于连接，另一方面代替加强筋增加了刚度。轿厢壁板是极易震动的部件，轿壁尺寸选择不当或安装不当，轿厢在运行中会发生轿壁震动，因此选择每块轿壁的宽度是，尽量选择两侧对称，同时为了增大轿壁阻尼，减小震动，在壁板后面黏贴夹层材料。3.10 轿厢减震垫电梯在运行过程中，在曳引机的带动下，轿厢和轿架之间必然有震动和冲击，为了减小和消除轿厢的震动和冲击，增加电梯运行的稳定性和舒适感，轿厢和轿架之间必须进行减震设计。3.11 称量装置称量装置设置在轿底；轿厢的称量装置主要作为控制超载用，基本结构是在底梁上安装称量传感器，当置于弹性橡胶垫上的轿厢由于载荷增加向下位移时，由传感器发出与载荷相对应的连续信号，在超过额定载荷10%时动作，使电梯门不能关闭，电梯也不能启动，并发出警告信号。该装置为选购件，在轿底上必须留有相应的空间。3.12 轿门轿门由门扇、门滑轮、上坎和门地坎等部件组成（见图3.12）。门扇由薄钢板折边而成，中部粘接加强筋。为了加强门扇的隔音和提高减少震动作用，在门扇的背面涂覆一层阻尼材料（油灰）；轿门导轨安装在轿厢顶部前沿，门滑轮安装在门扇的上部，以两个为一组，每个门扇装一组；门地坎和门滑轮是门的辅助导向件，与门导轨和门滑轮配合，使门扇的上、下两端均受导向和限位，因此门扇能水平左右移动，而不能前后方向移动；门运动时，滑块顺着地坎槽滑动。为了使用安全，电梯必须在轿厅和轿厢门完全关闭时才能运行，轿门应该是无孔的，除必要的间隙外轿门关闭后应将轿厢的入口完全封闭。因此在轿厅门上装有具有电气联动锁功能的自动门锁。自动门锁除了锁住厅门，使厅门只有用钥匙才能在厅门外打开，还能控制电梯控制回路的接通和断开，只有在门被确认锁住时，电梯的门才能启动运行（检修时除外）。为了提高电梯的工作效率，电梯的门被设计为具有提前开门功能，即电梯尚未完全停止，门以开始打开。此时为了安全，在厅门口的井道设置了门护脚板，防止乘客的脚插入井道。1固定滑轮；2左层门；3左层门滚轮；4钢丝绳夹；5左层门钢丝绳夹；6联锁开关；7右层门滚轮；8右层门；9钢丝绳，10门框上坎；11立柱；12滑块(门靴)；13地坎；14缓冲垫图3.12 中分式轿门示意图3.13 层门层门也叫厅门。层门和轿门一样，都是为了确保安全，而在各层楼的停靠站，通向井道轿厢的入口处设置的门。层门为无孔封闭门。层门主要由门框、厅门扇、调门滚轮等机件组成。门框由门导轨（门上坎）、左右立柱或门套、门踏板等机件组成（见图3.13）。电梯的每个层门都应装设层门锁闭装置（钩子锁）、证实层门闭合的电气装置、被动门关门位置证实电气开关（副门锁开关）、紧急开锁装置和层门自动关闭装置等安全防护装置。确保电梯正常运行时，应不能打开层门。1滑轮；2安全触点；3钢丝绳连接扣；4门锁轮；5钢丝绳连接扣；6传动钢丝绳；7门滑轨；8门吊板；9门锁；10手工开门顶杆；11层门；12层门地坎；13自动关门重锤图3.13 层门示意图3.14 开门机采用自动开门机，具有很多优点如运行速度平稳，噪音小，无冲击，有利于层轿门结构寿命，同时采用自动开门机开关门减少了乘客的操作劳动，提高了开关门速度，缩短了开关门时间，提高了电梯运行效率，门的关闭、开启的动力源是门电动机，通过传动机构驱动轿门运动，再有轿门带动层门一起运动。门机设在轿厢顶部，门电机的控制箱也设置在轿厢顶部；电动机通过齿轮减速箱减速，减速箱输出轴上安装一个摆动杆，摆动杆的两端有铰，分别于门扇驱动连杆相连。根据开门宽度来设定摆杆的长度，其开关门速度也由减速箱输出轴连接的凸轮控制开关来实现。其层门再用钢丝绳式联动机构，门导轨架两端装有钢丝绳轮，两扇门分别于钢丝绳的上边和下边固接，当门导带动一扇门移动，钢丝绳的运动使另一扇门向相反的方向移动（见图3.14）。1门连杆；2摇杆；3连杆；4皮带轮；5电机，6曲柄轮；7行程开关；8电阻箱；9强迫锁紧装置；10自动门锁；11门刀图3.14 双臂中分式门的开门机构3.15 导轨每台电梯均有用于轿厢和对重装置的两组至少4列导轨。导轨是确保电梯的轿厢和对重装置在预定位置做上下垂直运行的重要机件。导轨加工生产和安装质量的好坏，直接影响着电梯的运行效果和乘坐舒适感。近年来国内电梯产品使用的导轨分T型导轨和空心导轨两种，两种导轨的横截面形状如图3.15所式。 T型导轨 空心导轨图3.15 常用导轨截面形状3.16 导轨架导轨架按电梯安装平面布置图的要求，固定在电梯井道内的墙壁上，是固定导轨的机件。每根导轨至少应设置两个导轨架。固定导轨用的导轨架应用金属制成，不但应有足够的强度而且可以针对电梯井道建筑误差进行弥补性的调整。导轨架在井道墙壁上的固定方式有埋入式、焊接式、预埋螺栓和涨管螺栓固定式、对穿螺栓固定式五种。3.17 导靴导靴安装在轿架和对重架上，是确保轿厢和对重沿着导轨上下运行的装置，也是保持轿门地坎、层门地坎、井道壁及操作系统各部件之间的恒定位置关系的装置。弹性滑动导靴由靴座、靴头、靴衬、靴轴、弹性元件和调节螺母等组成（见图3.17）。其靴头和靴衬在靴轴上有一定的伸缩弹性，在工作时靴衬由于弹性元件的压力始终在导轨的顶上面，因而可以吸收一定的震动。由于导靴和导轨是滑动摩擦，故在摩擦面上进行润滑。当电梯速度V2.0m/s时，常采用滚轮导靴取代弹性滑动导靴。滚动导靴主要由两个侧面导轮和一个端面导轮构成，三个导轮从三个方面卡住导轨，使轿厢沿着导轨上下运行。滚轮外缘一般由橡胶、聚氨酯材料制作，使用中不需要润滑，并且减少运行时产生的噪声。1靴头；2弹簧；3尼龙靴衬；4靴座；5导轨；6靴轴；7调节套图3.17 滑动弹性导靴3.18 润滑装置（油杯）选用弹性滑动导靴时，由于导靴和导轨是滑动摩擦，故需要在摩擦面上进行润滑，因而在导靴上安装一个内注润滑油的油杯，通过纤维油芯的毛细作用，对导轨进行不间断的润滑。3.19 轿顶防护栏根据GB75882003，护栏应满足以下要求，护栏应由扶手、0.10m高的护脚板和位于护栏高度一半处的中间栏杆组成；考虑到护栏扶手外缘水平的自由距离，当自由距离不大于0.85m时，扶手高度不应小于0.70m，当自由距离大于0.85m时，扶手高度不应小于1.10m；扶手外缘和井道中的任何部件对重、开关、导轨、支架等之间的水平距离不应小于0.10m；护栏的入口，应使人员安全和容易的通过，以进入轿顶。护栏应装设在距轿顶边缘最大为0.15m之内；并在护栏的适当位置固定俯伏护栏危险的警告符号。3.20 安全触板安全触板是在自动轿厢门的边沿上，装有活动的在轿门关闭的运行方向上超前伸出一定距离的触板，当超前伸出轿门的触板与乘客或障碍物接触时，通过与安全触板相连的连杆机构使装在轿门上的微动开关动作，立即切断电梯的关门电路并接通开门电路，使轿门立即开启。安全触板碰撞力应不大于5N。3.21 门锁装置门锁装置一般位于层门内侧，是确保层门不被随便打开的重要安全保护设施。门锁装置分为手动门锁和自动门锁两种。层门锁不能出现中立开锁，也就是当保持门锁锁紧的弹簧失效时，其重力也不应导致开锁。门扇不能正常关闭时，门锁开关不闭合，电梯不能起动和运行，起到安全保护作用。3.22 安全钳安全钳装置包括安全钳提拉联动机构和电气安全触点；当限速器动作将限速器绳卡住后，由于轿厢继续下行的相对运动，使绳头将主动杠杆向上提起。此时一方面通过转轴提起右侧的垂直拉杆将安全钳动作元件拉起，使右侧安全钳动作。同时横拉杆和从动拉杆提起左侧垂直拉杆，使左侧安全钳锲块拉起动作（见图3.22）。并动作住拉杆上的凸缘使电气安全开关动作，切断安全电路使电机停止运转。按照GB75882003安全钳应设有铭牌，表明安全钳制造厂名称和形式试验标志及其试验单位。1 拉杆；2安全钳座；3轿厢下梁；4楔(钳)块；5导轨；6盖板图3.22 瞬时安全钳3.23 限速器限速器是限制电梯运行速度的装置，安装在机房；采用离心式有压绳装置的限速器，轿厢在超速运行时，首先由甩块上的一个螺栓触动安全开关，当继续超速时，甩块进一步甩开触动棘爪卡在制动轮上，制动轮拉动触杆通过压杆将压块压在限速器绳轮的钢丝绳上。使绳轮和限速器绳被刹住（见图3.23）。限速器绳由安装在地坑的涨紧装置予以涨紧，涨紧装置的重量应使正常运行时钢丝绳在限速器绳轮的槽内不打滑，而且悬挂的限速器绳不摆动。涨紧装置应有上下活动的导向装置。为了防止限速器绳断裂或过度松弛而使涨紧装置丧失作用，在涨紧装置上应有电气安全触点，当发生上述情况时能切断安全电路使电梯停止运行。1开关打板碰铁；2开关打板；3夹绳打板碰铁；4夹绳钳弹簧；5离心重块弹簧；6限速器绳轮；7离心重块；8电开关触头；9电开关；10夹绳打板；11夹绳钳；12轮轴；13拉簧；14限速器绳图3.23 离心式弹性夹持限速器4 设计计算4.1 电动机容量计算电梯运行时的受力情况较复杂，曳引电动机的容量一般可按如下经验公式计算：当V=1.0m/s时： 当V=1.6m/s时：电梯平衡系数0.47：电梯机械传动总效率80%v ：曳引轮节径线速度 i : 钢丝绳绕绳倍率1综上所述：当V=1.0m/s时，选取沈阳蓝光WYTS1.0E无齿轮永磁同步曳引机，功率为8.0Kw，满足要求当V=1.6m/s时，选取沈阳蓝光WYTS1.6E无齿轮永磁同步曳引机，功率为12.7Kw，满足要求。4.2 曳引力计算4.2.1 对重重量 G：对重重量P：额定自重1200KgQ：额定载重1150Kg：电梯平衡系数0.474.2.2 包角计算（1） V=1.0m/s时曳引轮半径：Rs=340/2=170；导向轮半径：Rp=280/2=140曳引轮与导向轮水平中心距：l=L-Rs-Rp=875-170-140=565曳引轮与导向轮中心轴垂直高度：h=1550=161.0=2.810rad（2） V=1.6m/s时曳引轮半径：Rs=340/2=170：导向轮半径：Rp=280/2=140曳引轮与导向轮水平中心距：l=L-Rs-Rp=817-170-140=507曳引轮与导向轮中心轴垂直高度：h=1550=163.0=2.845rad4.2.3 曳引力计算根据GB75882003中9.3要求钢丝绳曳引应满足以下三个条件a) 轿厢装载至125%额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑；b) 必须保证在任何紧急制动的状态下，不管轿厢内是空载还是满载，其减速度的值不能超过缓冲器作用时减速度值；c) 当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢。根据GB75882003的附录M，电梯曳引力计算主要考虑以下几种工况：a) 对于轿厢装载和紧急制动工况：b) 对于轿厢滞留工况（对重压在缓冲器上）：f ：当量摩擦系数；：钢丝绳在绳轮上的包角；T1，T2：曳引轮两侧曳引钢丝绳中的拉力工况：轿厢位于最上位置；：轿厢或对重侧有导向轮；：对重绳的倍率大于1；：对重位于最上位置；其它参数定义：参见电梯制造与安装安全规范GB75882003附录M。因井道上的摩擦力FRcar、FRcwt及滑轮转动惯量mPcar、mPcwt对于T1,T2很小，而且去掉它们更不利于曳引力满足，故对它们均忽略不计。qb：补偿链的单位长度重量，V=1.6m/s时采用海安兴华WFBS8，qb =1.49Kg/mqy：曳引钢丝绳单位长度重量，采用13曳引钢丝绳，qy=0.586Kg/mqs：随行电缆单位长度重量，qs=1.0898Kg/m；MTrav=qsH/2=1.0898H/24.2.3.1 V=1.0m/s曳引计算1. 当量摩擦系数计算对于沈阳蓝光WYTS1.0E曳引机，曳引轮采用带切口的半圆槽，参数为：槽的角度值，=30：槽的切口角，=1052. 曳引力计算2.1 轿厢装载工况：（V=1.0m/s，提升高度按曳引机提供的最大提升高度Hmax=30m计算）轿厢装载工况，T1/T2的静态比值应按照轿厢装有125%额定载荷并考虑轿厢在井道的不同位置的最不利情况进行计算。轿厢装载工况下，在无补偿绳且位于最底层时曳引条件最不利，故1150Kg电梯轿厢装载工况最不利情况：125%额定载荷位于最底层且无补偿绳情况进行计算：则MTrav=0；MCrcar=0装载工况时：摩擦系数：=0.1；轿厢制动减速度：a=0；沈阳蓝光曳引机WYTS1.0E（=2.810rad）当量摩擦系数：f=2.160=0.2160结论：在装载工况时。沈阳蓝光曳引机WYTS1.0E曳引条件满足要求。2.2 对于紧急制动工况紧急制动工况，T1/T2的动态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷时在井道的不同位置的最不利情况进行计算。每一个运动部件都应正确考虑其减速度和钢丝绳的倍率。在任何情况下，减速度不应小于下面数值：a) 对于正常情况，为0.5m/s2；b) 对于使用了减行程缓冲器的情况，为0.8m/s2.按提升高为H=30m，且不加补偿链的情况进行计算： 轿厢空载位于最顶层上行紧急制动： 轿厢满载位于最底层下行紧急制动 曳引力计算：紧急制动工况下，摩擦系数当量摩擦系数：f=2.160=2.1600.0909=0.196 结论：在紧急制动工况下，V=1.0m/s，提升高度小于30m时，不加补偿链曳引力能够满足设计要求。2.3 对于轿厢滞留工况轿厢滞留工况，T1/T2的静态比值应按照轿厢空载或装有额定载荷时在井道的不同位置的最不利情况进行计算。该工况最不利的情况通常指对重支撑在缓冲器上，曳引机向上运行。滞留工况时，摩擦系数：=0.2；当量摩擦系数：f=2.160=2.160.2=0.432则结论：在轿厢滞留工况时，沈阳蓝光曳引机不能拖动电梯运行，满足设计要求。4.2.3.2 V=1.6m/s曳引计算1.当量摩擦系数计算对于沈阳蓝光WYTS1.6E曳引机，曳引轮采用带切口的半圆槽，参数为：槽的角度值，=30：槽的切口角，=1052.曳引力计算须加补偿链8，沈阳蓝光WYTS1.6E允许最大提升高度Hmax=75m计算，MSRcwt=2qbH=21.4975=223.52.1轿厢装载工况：装载工况时：摩擦系数：=0.1；轿厢制动减速度：a=0；沈阳蓝光WYTS1.6E（=2.845rad）当量摩擦系数：f=2.160=0.216结论：在装载工况时。沈阳蓝光WYTS1.6E曳引条件满足要求。2.2对于紧急制动工况 轿厢空载位于最顶层上行紧急制动： 轿厢满载位于最底层下行紧急制动 曳引力计算：紧急制动工况下，摩擦系数沈阳蓝光WYTS1.6E（包角=2.845rad）当量摩擦系数：f=2.16=2.160.0862=0.1862 结论：1150Kg住宅电梯速度V=1.6m/s时，在紧急制动工况下，曳引力能够满足设计要求。2.3对于轿厢滞留工况滞留工况时，摩擦系数：=0.2；沈阳蓝光WYTS1.6E（=2.845rad）当量摩擦系数：f=2.16=2.160.2=0.432则结论：在轿厢滞留工况时，沈阳蓝光曳引机不能拖动电梯运行，满足设计要求。在提升高度75m时，曳引能力满足要求。4.2.4 结论1150Kg住宅电梯在GB75882003附录M所定的几种工况下曳引条件均能满足要求，满足GB75882003中9.3钢丝绳曳引应满足的三个条件，符合设计要求。4.3 钢丝绳安全系数计算安全系数：是指装有额定载荷的轿厢停靠在最底层站时，一根钢丝绳的最小破断负荷（N）与这根钢丝绳所受的最大力（N）之间的比值。根据GB75882003附录N悬挂绳安全系数的计算，许用安全系数计算公式如下：式中：Sf ：安全系数 Nequiv : 滑轮的等效数量 dt ：钢丝绳的直径13mm Nequiv=Nequiv（t）+Nequiv(p) Nequiv(t) : 曳引轮的等效数量 Nequiv（p） : 导向轮的等效数量4.3.1 Nequiv(t)的计算根据GB75882003附录N悬挂绳安全系数的计算中查表N1得（1150Kg电梯采用直径为13的曳引钢丝绳：Nequiv(t)=15.2 （V=1.0m/s时，采用蓝光WTYS1.0E曳引轮切口角=105）Nequiv(t)=15.2 （V=1.6m/s时，采用蓝光WTYS1.6E曳引轮切口角=105）4.3.2 Nequiv（p）的计算 Npr=1 （Nps引起简单弯折的滑轮数量） Npr=0 （Npr引起反向弯折的滑轮数量） Kp ：跟曳引轮和滑轮有关的系数 Dt ：曳引轮直径 当V=1.0m/s时，曳引轮直径为340mm 当V=1.6m/s时，曳引轮直径为340mm则，当V=1.0m/s时， 当V=1.6m/s时，Dp ：除曳引轮外的所有滑轮的平均直径272mm。则：Nequiv（p）=Kp（Nps+4Npr）=2.4414（1+0）=2.4414所以当V=1.0m/s时，Nequiv=Nequiv（t）+Nequiv(p)=15.2+2.4414=17.6414当V=1.6m/s时，Nequiv=Nequiv（t）+Nequiv(p)=15.2+2.4414=17.64144.3.3 许用安全系数的计算当V=1.0m/s时，Sf=16.19484当V=1.6m/s时，Sf=16.19484根据GB75882003中9.2.2悬挂钢丝绳的安全系数Sf应按附录N（标准的附录）计算。在任何情况下。对于用三根或三根以上钢丝绳的曳引驱动电梯为12，其安全系数Sf不应小于下列值：1150Kg乘客电梯用常熟曳引机FYJ245时钢丝绳根数为6，所以a. 当V=1.0m/s时，Sf=17.57721b. 当V=1.6m/s时，Sf=16.194844.3.4 电梯曳引钢丝绳安全系数S的计算根据安全系数的定义：装有额定载荷的轿厢停靠在最底层站时，一根钢丝绳的最小破断负荷与这根钢丝绳所受的最大力之间的比值。则：S=TN/TSTN : 为钢丝绳的最小破断载荷，根据GB890388 8195+NF技术数据查得13钢丝绳最小破断载荷为：N=74.3KN（单强度1570N/mm2的双强度1370/1770N/mm2均按1500N/mm2单强度计算）TS ：为装有额定载荷轿厢停靠在最底层时钢丝绳所受的最大力：式中：H：为提升高度 qy：为曳引钢丝绳单位长度重量，qy=0.586Kg/m G：为随行电缆及其他重量V=1.0m/s，H50m时： V=1.6m/s，H75m时：按GB75882003计算其曳引绳安全系数，1150Kg电梯速度为V=1.01.6m/s时采用6根曳引钢丝绳其安全系统能满足要求。4.3.5 结论1150Kg电梯当采用6根曳引钢丝绳时其安全系数满足设计要求。故1150Kg电梯要求统一采用6槽曳引轮，并选钢丝绳：GB890388 819S+NF-13-1500(双)右交。其参数如下：直径：13mm参考重量：58.6Kg/100m单根钢丝绳最小破断力：74.3KN4.4 轿厢架设计计算4.4.1 轿厢架上梁的计算4.4.1.1 强度计算轿厢上梁的受力情况可以近似地将它看成简支梁，整个承受的载荷时轿厢自重P以及其它悬挂重量G和额定负载Q，承受弯曲应力，如图4.4.1.1-1所示。W=2600KWW=2600KW1900WMmax图4.4.1.1-1 轿厢上梁受力示意图将上梁所承受的载荷看成集中载荷：W=P+Q+则W=1200+1150+250=2600Kg其中：G为补偿链、随行电缆的重量；取G=250Kg轿厢架内开挡：L=1900mm；因此，最大弯矩为：=1210.3KNgmm轿厢架上梁的中部是危险截面，截面有一垂直对称轴Y轴，其形心必然在Y轴上，由于Y轴通过形心，则该图形对Y轴的静矩和惯性为零，要确定该截面形心的位置，只需要确定形心在对称轴上的位置。（见图4.4.1.1-2）。（0,0）YX1843604016586.2378.77图4.4.1.1-2 轿厢架上梁危险截面则轿厢架上梁抗弯截面模量计算如下：（1） 求面积轿厢架上梁中短截面面积划分如图4.4.1.1-3所示。A1A2A4A4A3图4.4.1.1-3 上梁截面面积划分 = A=4476（2） 求静矩又因为 所以 （3） 求形心因为所以（4） 惯性=4516972.54=6320372.4=2169478.19（5） 抗弯截面模量所以：又因为所以当选Q235碳素钢作轿厢架上梁时：故安全系数S：因为所以安全系数取5（见电梯自动扶梯第71页），所以S=5.335，符合要求，即轿厢架上梁强度满足设计要求。4.4.1.2 挠度（刚度）计算上梁变形如图4.3.1.2所示：Pf图4.3.1.2 上梁变形示意图绕度f：则而根据经验公式许用挠度F=L/1000=1700/1000=1.7mm所以，上梁刚度满足许用条件。4.4.2 下梁强度计算轿厢架下梁也同样简化为简支梁（见图4.4.2），计算载荷的方法分两种情况考虑：P图4.4.2 下梁受力示意图4.4.2.1 正常工况在正常情况下，下梁的载荷可假设由下面三部分组成：a 轿底自重的5/8均匀分布在下梁上；b 平衡补偿链及随行电缆的拉力形成的集中载荷；c 稳定重量的分配（对客梯而言，这部分载荷取额定重量的5/8均匀分布在下梁上）由以上分析可见：下梁的实际载荷比上梁要小，而上梁、下梁材料及结构形状和尺寸相同。所以，上梁强度、刚度满足设计要求，下梁一定也满足设计要求。4.4.2.2 非正常工况当电梯失控撞底，轿厢碰到缓冲器时，缓冲器的反作用使下梁承受冲击载荷，可假设轿厢重量和额定载荷总和的一半分别集中在作用下梁的每一端，同时，油压缓冲器的反作用力施加在梁的中间（使用一个缓冲器），则下梁的应力为：式中：L0两轿厢导轨之间的距离； Wn下梁（包括缓冲器）的截面模量； DG平衡补偿链及随行电缆的重量，取400Kg；轿厢架下梁抗弯截面模量计算如下：（0,0）YX184360401658117.6747.33Mmax（非正常情况）图4.4.2.2-1 下梁抗弯模量示意图（1） 求面积轿厢架下梁中部截面面积划分如图4.4.2.2-2所示：A1A2A4A4A3A5图4.4.2.2-2 下梁截面面积划分= A=7388（2） 静矩由静矩公式得：所以 （3） 形心由式得：（4） 惯性矩由惯性矩公式得：=3470622.11=5997407.26=2321462.94 =2109543.67（5） 抗弯截面模量由式得：则由得：当选Q235碳素钢作轿厢架上梁时：故安全系数S：由于电梯在非正常工作情况下工作，则安全系数取2.5（见电梯自动扶梯第71页），所以S=2.8222.5，符合要求，即轿厢架上梁强度满足设计要求。4.4.2.3 挠度（刚度）计算由4.2.1轿厢架下梁受载荷情况分析，轿厢架下梁的绕度一定小于轿厢架上梁的挠度，而许用挠度相等，故轿厢架下梁挠度一定满足设计要求（见图4.4.2.3）。PfBA图4.4.2.3 下梁形变示意图即 则挠度f：故挠度满足设计要求。4.4.3 轿厢架立柱的计算轿厢架立柱在工作过程中可能受到两种载荷：a 拉伸载荷b 由于轿厢架受偏心负载而使整个轿厢架有一个偏心力矩M0,受力分析见图4.4.3图4.4.3 轿厢架受力分析示意图4.4.3.1 立柱强度校核导靴上的反力R1：式中：H为上下导靴之间的垂直中心距离。轿厢架虽为钢梁，在计算强度时可作如下假定：（1） 轿厢架的四个角均等的力矩M0/4，而作用在立柱的上下交点；（2） 立柱受弯曲的自由长度为立柱端点连接螺栓最高和最低点之间的距离，即为L长度；（3） 每根立柱承受相等的剪切载荷，即两根立柱有相等的钢度。根据这些条件，得到作用在每根立柱端点的剪力大小为F：立柱在端点力矩和剪力作用下平衡，即：所以在每根立柱端点的力矩为M，即：M=M0L/2H所以，由弯矩引起的应力1：由拉伸引起的应力2：即 总应力L：式中：WL一个立柱的截面模量A一个立柱的截面面积M0偏心力矩（对乘客电梯M0=Qbg/8，b为轿厢的内净宽度）。取b=1400mm 下面分别求总应力公式中的各量，参见图4.4.3.1：图4.4.3.1 轿厢架立柱截面示意图 轿厢架立柱抗弯截面模量计算如下：（1） 求面积 = A=1086（2） 静矩 （3） 形心 （4） 惯性矩=293314.905=279752.68（5） 抗弯截面模量 （6） 偏心力矩M0 （7） 取H=3602mm， L=3109mm 当选Q235碳素钢作轿厢架上梁时：故安全系数S：所以轿厢架立柱强度满足设计要求。4.4.3.2 立柱截面惯性矩校核由4.3.3.1计算可知： 变形量d一般控制在20mm以内，故取 d=20mm计算E为材料弹性模量，碳素钢取E=200103（N/mm2）则所以，Ii,立柱截面惯性矩满足许用条件。实际变形量d：4.4.3.3 立柱受压稳定性校核为了考虑轿厢紧急情况下安全钳或缓冲器的作用，须对立柱进行稳定性校核。立柱的细长比应满足：L/Lc120式中：Lc为立柱截面的最小回转半径： L为立柱的实际长度3157mm。 所以立柱是稳定的。4.5 机架的强度计算槽钢的受力见下图4.5。1285562.5330392.5RdRaRbRc图4.5 槽钢受力示意图4.5.1 计算力Ra，RbRc为曳引机和对重对槽钢施加的力Rd为曳引机和轿厢对槽钢施加的力（G：曳引机自重860Kg）4.5.2 计算弯矩 Wc=562.5Ra=6849.6NmWd=392.5Rb=5915.0NmXM6849.6NM5915 NM图4.5.2 机架的弯矩图4.5.3 计算剪切力Q(x)=Ra=12177N (0X562.5)Q（x）=Ra-Rc=12177-15009=-2832N (562.5X892.5)Q（x）=Rb=15070N （892.5X1285）QX12177283215070图4.5.3 机架的剪力图4.5.4 槽钢的选取由材料力学可知：Mmax ：为最大弯矩6849.6NmWz ：为材料的截面模量 ：为材料的许用应力b ：为材料的抗拉强度，槽钢属A3钢， 查材料手册得：380470N/mm2ns ：为安全系数，取值范围29 我们取ns=9 =4252N/mm2根据材料手册查得符合要求的槽钢型号为：16，18，20，20a，考虑震动及其它一些不良因素以及经济性选用20槽钢。4.5.5 槽钢的校核a) 强度校核=Mmax/Wz查材料手册得Wz=191cm2故强度足够b) 剪切应力的计算 (20槽钢的截面积A为32.837cm2)由以上计算可知剪切应力满足强度要求。c) 变形计算采用变形叠加原理，c、d、e三点分别产生的最大变形叠加小于实际最大变形。（碳钢E=196216Gpa，20槽钢的惯性矩I=1910cm4）(最大变形应该小于机架长度的1500分之一)结论：机架的最大变形小于许用变形，满足要求。4.5.6 结论 机架可选两根及以上的20槽钢。4.6 轿厢减震垫的计算电梯在运行过程中，在曳引机的带动下，轿厢和轿架之间必然有震动和冲击，为了减小和消除轿厢的震动和冲击，增加电梯运行的稳定性和舒适感，轿厢和轿架之间必须进行减震设计。电梯采用4个矩形橡胶垫，其尺寸为1204650.下面就对轿厢减震垫橡胶硬度进行计算。根据总体设计要求，轿厢减震垫即是称量元件又是减震元件且为了避免人体最敏感的垂直震动频率48Hz，电动机旋转频率为n/60，涡轮蜗杆齿和频率为nZ1/(60)电梯选用4个方形1204650的减震垫，其静形变与自震频率f如下：电梯轿厢减震垫静变形（mm）自震频率f（Hz）结论空载（Q=0）3.00.514.4自振频率f满足设计要求8f15满载（Q=1000Kg）9.00.5（称量元件变形大灵敏度高）8.44.6.1 计算过程矩形橡胶块的计算公式为：其中：Dh矩形橡胶块的变形量 P橡胶材料承受的载荷 h矩形橡胶块的高度 a矩形橡胶快的长度 b矩形橡胶快的宽度 Ea弹性模量故： p=500Kg