曳引力及曳引机选型计算

曳引力及曳引机选型计算
1 电梯曳引的校核计算
1.1 有关电梯曳引的要求：
根据《GB7588-2003 电梯制造与安装安全规》中9.3，本类型乘客电梯的电梯曳引应满足以下三个条件:
(1)轿厢装载至125%额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑；
(2)必须保证在任何紧急制动的状态下，不管轿厢是空载还是满载，其减速度值不能超过缓
冲器（包括减行程的缓冲器）作用时减速度的值；任何情况下，减速度不应小于0.5m/s2;
(3)当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不能提升空载轿厢；
(4)设计依据可按照《GB7588-2003 电梯制造与安装安全规》中的附录M。

1.2 电梯曳引的校核计算：
1.2.1计算选用参数：
本类型乘客电梯的曳引轮绳槽采用带切口的半圆槽。

表1.1中的参数为本计算选用参数。

表1.1
1.2.2 根据《GB7588-2003 电梯制造与安装安全规》的要求，曳引应满足的计算条件：
(1) 在轿厢装载和紧急制动条件时，曳引应满足如下公式：
αf 2
1
e T T ≤
其中： e
――自然对数的底
f
――钢丝绳在绳槽中的当量磨擦系数 α
――钢丝绳在绳轮上的包角 T 1,T 2
――绳轮两侧的钢丝绳分配的力
(2) 在轿厢滞留条件时，曳引应满足如下公式：
αf 2
1
e T T ≥
其中： e
――自然对数的底
f
――钢丝绳在绳槽中的当量磨擦系数 α
――钢丝绳在绳轮上的包角 T 1,T 2
――绳轮两侧的钢丝绳分配的力
1.2.3 带切口槽的半圆形绳槽当量摩擦系数的计算：
(1) 带切口槽的半圆形绳槽当量摩擦系数可按如下公式计算：
其中： β
――下部切口角度值
γ
――槽的角度值 μ
――磨擦系数
= =1.972μ
(2) 摩擦系数μ可按如下公式计算：
a. 在装载工况条件下： μ=0.1
b. 在紧急制停条件下：
μ=
10
/v +11
.0，其中v 为轿厢额定速度下对应的绳速
v=R t ×V=1×0.75=0.75 m/s ，所以，μ=10/v +11.0=10
/75.011
.0+=0.
c. 在轿厢滞留工况条件下：μ=0.2
(3) 带切口槽的半圆形绳槽当量摩擦系数的计算：
a. 在装载工况条件下： f=1.972μ=1.972×0.1=0.1972
b. 在紧急制停条件下：
f=1.972μ=1.972×0.=0.1834
γ
βγβπβγμ
Sin +Sin )]2/(Sin )2/(Cos [4=f ----γ+βγβπβγμ
=Sin Sin )]/(Sin )/(Cos [f ---2-243095-52360-.6581-295-2304Sin Sin .)]
/(Sin )/(Cos [+π⨯μ
c. 在轿厢滞留工况条件下： f=1.972μ=1.972×0.2=0.3944
1.2.4 除轿厢、对重装置以外的其它部件的悬挂质量的计算：
(1) 曳引钢丝绳质量的计算：
曳引钢丝绳质量 1r W =t r r R H g N ⨯⨯⨯=8×0.347×57.92×1＝120.6 Kg (2) 补偿链的悬挂质量的计算：
补偿链悬挂质量 2r W =H g N comp comp ⨯⨯=0 Kg (3) 随行电缆的悬挂质量的计算：
随行电缆的悬挂质量 3r W =2
H
g N tc tc ⨯
⨯=1×0.98×57.92 / 2＝28.4 Kg 1.2.5 在轿厢装载工况条件下的曳引校核计算：
(1) 当载有125％额定载荷的轿厢位于最低层站时：
a. t 1r 1R /)W +Q ×25.1+P (=T =1/)6.12063025.1800(+⨯+=1688 Kg
b. t 2r 2R /)W +Q ×q +P (=T =1/)063048.0800(+⨯+=1102.4 Kg
c. αf e =e 0.1972×3.1416=1.858
d.
21T T =4
.11021688
=1.5312 < αf e =1.858 e. 结论：
在轿厢装载工况条件下，当载有125％额定载荷的轿厢位于最低层站时，曳引钢丝绳不会在曳引轮上滑移，即不会打滑。

(2) 当载有125％额定载荷的轿厢位于最高层站时：
a. t r r R /)W W Q .P (T 321251++⨯+==1/)4.2863025.1800(+⨯+=1615.9 Kg
b. t 1r 2R /)W +Q ×q +P (=T =1/)6.12063048.0800(+⨯+=1202.9 Kg
c. αf e =e 0.1972×3.1416=1.858
d.
21T T =9
.12029
.1615=1.3433 < αf e =1.858 e. 结论：
在轿厢装载工况条件下，当载有125％额定载荷的轿厢位于最高层站时，曳引钢丝绳不会在曳引轮上滑移，即不会打滑。

1.2.6 在紧急制停工况条件下的曳引校核计算：
(1) 当载有100％额定载荷的轿厢位于最低层站时： a. ()()()5.025.011⨯+⨯++⨯+=
g R W R g Q P T t
r t
=
()()()5.0281.91
5.1001
5.081.9630800⨯+⨯++⨯+=15829.71 N
b. t 2r 2R )5.0-g (×
)W +Q ×q +P (=T =1
)5.0-81.9()063048.0800(⨯+⨯+=10263.3 N
c. αf e =e 0.1834×3.1416=1.7792
d.
21T T =3
.1026371
.15829=1.5424 < αf e =1.7792 e. 结论：
在紧急制停工况条件下，当载有100％额定载荷的轿厢位于最低层站时，曳引钢丝绳不会在曳引轮上滑移，即不会打滑。

(2) 当空载的轿厢位于最高层站时： a. ()()
()5.0×2+g ×R W +
R 5.0+g ×Q ×q +P =
T t
1
r t
1
=()()()5.0281.91
6.1201
5.081.963048.0800⨯+⨯++⨯⨯+=12452.15 N
b. ()()t 3r 2
r 2R 5
.0-g ×W +W
+P =
T = ()()1
5.0-81.94.280800⨯++=7712.404 N
c. αf e = e 0.1834×3.1416=1.7792
d. 21T T =404
.771215
.12452=1.6146 < αf e =1.7792 e. 结论：
在紧急制停工况条件下，当空载的轿厢位于最高层站时，曳引钢丝绳不会在曳引轮上滑移，即不会打滑。

1.2.7
在轿厢滞留工况条件下的曳引校核计算：
(1) 本计算考虑的是当轿厢空载且对重装置支撑在对重缓冲器上时的曳引校核。

(2) 具体校核计算如下：
a. t 3r 2r 1R /)W +W +P (=T =1/)4.280800(++=828.4 Kg
b. t 1r 2R /W =T =1/5.100=100.5 Kg
c. αf e =e 0.3944×3.1416=3.4523
d.
21T T =5
.1004
.828=8.243 >αf e =3.4523 e. 结论：
当轿厢空载且对重装置支撑在对重缓冲器上时，在轿厢滞留工况条件下，曳引钢丝绳可以在曳引轮上滑移，即打滑。

1.3
结论
符合《GB7588-2003 电梯制造与安装安全规》中9.3的要求。

2 电梯曳引机的选型计算
2.1 本类型电梯选用的曳引机为交流永磁同步无齿轮曳引机，其主要参数如表8.2：
表8.2
2.2 有关电梯曳引机的选型的要求：
(1)根据曳引机有关额定参数所得电梯的运行速度与电梯额定速度的关系应满足
《GB7588-2003 电梯制造与安装安全规》中12.6中电梯速度的要求，即：当电源为额定频率，电动机施以额定电压时，电梯的速度不得大于额定速度的105%，宜不小于额定速度的92%；
(2)电梯的直线运行部件的总载荷折算至曳引机主轴的载荷应不大于曳引机主轴最大允许
负荷；
(3)曳引机的额定功率应大于其容量估算；
(4)电梯在额定载荷下折合电机转矩应小于曳引机的额定输出转矩；
(5)电梯曳引电机起动转矩应不大于曳引机的最大输出转矩。

2.3 曳引机的选型计算：
2.3.1计算选用参数：
本类型乘客电梯的曳引轮绳槽采用带切口的半圆槽。

表8.3中的参数为本计算选用参数。

表8.3
2.3.2电梯额定速度的核算： (1) 电梯额定速度的核算的设定：
当电动机的输入电源为额定频率60Hz ，电动机施以额定电压360VAC 时，电动机的转速为36 r/min 。

(2) 电梯额定速度应为n V =t R Dn 60π=1
6036
)1000/400(⨯⨯⨯π=0.754 m/s (3) 结论：
符合本计算中8.2.2(1)中的要求
2.3.3电梯的直线运行部件的总载荷折算至曳引机主轴的载荷的计算：
(1) 电梯的直线运行部件的总载荷计算：
电梯的直线运行部件的总载荷R all = P+Q+（P+ q ×Q ）+W r1+W r2+W r3
= 800+630+（800+0.48×630）+120.6+0+28.4
= 2681.4Kg
(2) 电梯的直线运行部件的总载荷折算至曳引机主轴的载荷 R =
t all R R =14.2681=2681.4Kg=26304.534N < R max =6000Kg (3) 结论：
符合本计算中8.2.2(2)中的要求。

2.3.4曳引电机容量的估算：
(1) 曳引电机的容量可按静功率进行计算。

(2) 曳引轮节径线速度的计算：
曳引轮节径线速度V TR =60Dn π=60
36)1000/400(⨯⨯π=0.754 m/s (3) 曳引电机的所需静功率估算：
曳引电机的所需静功率N=t TR R 102)q -1(QV η=1
73.0102)48.0-1(754.0630⨯⨯⨯⨯=3.32KW N=3.32KW < P n =5.1KW
(4) 结论：
符合本计算中8.2.2(3)中的要求。

2.3.5电梯在额定载荷下的电机转矩的核算：
(1) 电梯的最大不平衡重量计算：
电梯的最大不平衡重量T s =P+Q+W r1-（P+q ×Q ）-W r2
=800+630+120.6-（800+0.48×630）-0= 448.2 Kg
(2) 电梯在额定载荷下的电机转矩计算：
在此计算中，考虑导向轮、反绳轮及导轨与导靴的摩擦阻力和钢丝绳的僵性阻尼，设效率1η为85%。

电梯在额定载荷下的电机转矩M s =
1s ×4g ×D ×T η=85.0481.9)1000/400(2.448⨯⨯⨯ =517.28 N.m < M n =1015N.m
(3) 结论：
符合本计算中8.2.2(4)中的要求。

2.3.6曳引电机起动转矩的核算：
(1) 摩擦转矩的计算：
摩擦转矩M f =r ×R ×μ=)21000/(5.82534.2630404.0⨯⨯⨯=173.61N.m
(2) 加速转矩的计算：
a. 电梯直线运动部件换算至曳引轮节圆上的转动惯量计算：
电梯直线运动部件的转动惯量J 1=16D ×R 2all =16
)1000/400(4.26812⨯=26.814Kg.m 2 b. 旋转运动部件的转动惯量计算：
以下表8.4为本类型电梯旋转运动部件的转动惯量计算表。

表8.4
旋转运动部件的转动惯量J 2=2mD ∑=24.32Kg.m 2
c. 总转动惯量的计算：
总转动惯量J=J 1+J 2=26.814+24.32=51.134Kg.m 2
d. 最大起动角加速度的计算：
(a) 轿厢的设计最大起动加速度a 为0.4m/s 2
(b) 曳引轮圆周处最大切向加速度a 1=R t ×a=1×0.4=0.4m/s 2
(c) 最大起动角加速度ε=2/D a 1=2/)1000/400(4.0=2/s 2 e. 最大加速转矩的计算：
最大加速转矩M D =J ×ε=51.134×2=102.27N.m
(3) 曳引电机起动转矩的计算
曳引电机起动转矩M=M s +M f +M D =517.28+173.61+102.27
=793.16 N.m < M max =1015 N.m
且，M/M n =793.16/1015=0.78，一般永磁同步无齿轮曳引机的最大转矩与额定转矩之比在2-2.5间，所以本类型电梯所选用的曳引电机容量已足够了。

(4) 结论：
符合本计算中8.2.2(5)中的要求。