交流變頻調(diào)壓調(diào)速乘客電梯設計
交流變頻調(diào)壓調(diào)速乘客電梯設計,交流,交換,變頻,調(diào)壓,調(diào)速,乘客電梯,設計
鑒定文件之十
TKJ1000/1.6-JXW(VVVF)
交流變頻調(diào)壓調(diào)速乘客電梯
產(chǎn)品設計計算書
南海市奧特電梯有限公司
二00二年十一月
17
目 錄
1、 計算說明
2、 主要技術性能參數(shù)
3、 傳動系統(tǒng)計算
3.1參數(shù)
3.2電動機功率計算及選用曳引機
3.3驗算電梯額定運行速度
3.4曳引條件計算
3.5繩槽比壓驗算
3.6鋼絲繩安全系數(shù)驗算
4、 結構計算
4.1轎廂架計算
4.1.1參數(shù)及材料幾何特性
4.1.2轎廂架上梁計算
4.1.3下梁計算
4.1.4立梁計算
4.1.5轎廂架聯(lián)接螺栓強度校核
4.2承重梁計算
4.2.1承重梁支反力計算
4.2.2承重梁應力計算
4.2.3承重梁撓度計算
4.3導軌彎曲應力計算
5、 安全部件驗算
5.1限速器驗算
5.1.1動作速度校核
5.1.2限速器繩的張緊力驗算
5.2安全鉗驗算
5.3緩沖器驗算
6、 電氣計算說明
6.1調(diào)速系統(tǒng)計算
6.2控制系統(tǒng)計算
7、 參考資料
產(chǎn)品設計計算書
1、 計算說明
TKJ1000/1.6-JXW(VVVF)型交流變頻調(diào)壓調(diào)速乘客電梯設計依據(jù)為GB7588-1995《電梯制造與安裝安全規(guī)范》和GB/T10058-1997《電梯技術條件》。根據(jù)GB/T7025.1-1997電梯主參數(shù)及轎廂、井道、機房的形式與尺寸進行規(guī)范設計。
2、 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
對重總質(zhì)量:W3=1850kg
平衡鏈質(zhì)量:W1=220kg(3kg/m)
電纜重量:W2=80kg
鋼絲繩規(guī)格:GB8903-88 8×19S+NF Φ13×5(根)
3、 傳動系統(tǒng)驗算
3.1參數(shù)
電梯起動加速度和制動減速度:a≤0.9 m/s2
曳引傳動總效率:η=0.68
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
3.2電動機功率計算及選用曳引機
(1-φ).Q.V (1-0.45)×1000×1.6
P= = =12.69KW
102.η 102×0.68
選用佛山南洋電梯機械廠生產(chǎn)型號為YJVF180型VVVF電梯曳引機,有關技術參數(shù)如下:
電動機功率:P=15kW
電動機轉速:ne=1420r/min
曳引機傳動比:i=49:2
曳引輪節(jié)圓直徑:D=530mm
導向輪直徑:DR=520mm
曳引包角:a=157°(按機房實際計算)
曳引輪槽型為切口槽:角度β=95°
曳引鋼絲繩根數(shù):n=5
曳引鋼絲繩直徑:d=13mm
3.3驗算電梯額定運行速度V.
nπD 1420×π×0.6×2
V= = =1.61m/s
60i 60×56
1.626-1.6
×100%=101%
1.6
根據(jù)GB10058-1997《電梯技術條件》第3.3.1條款運行速度不得大于額定速度的105%且不得小于額定速度的92%，結論:滿足要求.
3.4曳引條件計算
曳引系統(tǒng)簡圖如(圖一),曳引條件應滿足下列條件:
(1)
式中-在載有125%額定載荷的轎廂位于最低站時及空載轎廂位于最高層站的情況下,曳引輪兩邊曳引繩中的較大靜拉力與較小靜拉力之比。
(2)
按GB7588標準中C1的最小允許值(V為額定速度):
1. 00m/s40
代入:D/d=530/13=40.77>40
符合標準要求。
3.6.2 曳引鋼絲繩選型
根據(jù)曳引輪的要求應配5×φ13鋼絲繩 按GB8903-88鋼絲繩國標的要求選用型號為: 8×19S+NF-13-1500(雙)右交-GB8903-88
按GB8903-88查表可知: 單根鋼絲繩最小破斷拉力:SK=74.3KN
3.6.3 鋼絲繩安全系數(shù)驗算
按GB7588中9.2.2要求懸掛繩的安全系數(shù)在三根以上鋼絲繩的曳引驅動電梯為[S]=12
即:
式中:T—鋼絲繩最大靜拉力T=G+Q+W4=14+10+2.3=26.3kN
n—鋼絲繩根數(shù).n=5
SK—鋼絲繩最小破斷拉力
∴ (結論:安全)
按GB7588規(guī)定、鋼絲繩其端接裝置的接合處至少應能承受鋼絲繩最小破斷負荷的80%，（即59.44kN）查型式試驗報告該繩頭組合承受的拉力為84.5kN,符合要求。
4、結構計算
4.1轎廂架計算
4.1.1參數(shù)及材料幾何特性
額定載重量:Q=1000kg
轎廂質(zhì)量:G=1400kg
電纜重量+平衡鏈重量:Q1=80+220=300kg P=Q+G+Q1=1000+1400+300=2700kg
轎廂寬度:B=1600
上、下梁跨度：L0=1790
立梁自由彎S曲長度：L=3050
上、下導靴間的垂直距離：H=3700
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:Ix=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
4.1.2轎廂架上梁計算
各梁幾何尺寸如(圖二),有關參數(shù)如下:
上梁慣性矩:Ix=1.60×10-5m4
斷面模數(shù):W=1.93×10-4m3
上梁受力簡圖如(圖三),
a.上梁最大彎矩
b.上梁最大應力:(結論:安全)
c.上梁最大撓度:
(結論:安全)
4.1.3下梁計算
下梁受力簡圖如(圖四)
a. 下梁計算:
(均布作用下梁,Q1為集中載荷作用于下梁中部)
最大彎矩:
b. 最大應力:(結論:安全)
c. 最大撓度:
結論:安全
4.1.4立梁計算
強度校核
結論:安全
4.1.5轎廂架聯(lián)接螺栓強度校核
螺栓規(guī)格M16×35 GB5783-86查手冊M16的公稱應力面積F=157mm2，性能等級為8.8級。材料:σs=640Mpa。
n1—安全系數(shù),查GB3811-83表14,nl=1.5
∴[σ]= 640 =426.7MPa
1.5
按安全鉗制停和轎廂急停工況校核上梁與立梁、下梁與立梁聯(lián)接螺栓，制動力F制取2P。
式中:Qp — 螺栓預緊力
K — 動載系數(shù)，K=1.2
m — 螺栓個數(shù)，m=16
μ— 摩擦系數(shù)，μ=0.3
∴
螺栓最大應力計算：
σmax = 1.3 Qρ = 1.3 ×13500
F 157
=111.8MPa＜[σ]=426.7MPa
結論：安全
4.2承重梁計算
承重梁結構簡圖如(圖五)
4.2.1承重梁支反力計算
式中:Q—載重量：Q=1000kg
G—轎廂重：G=1400kg
W1—平衡鏈重量：W1=220kg
W2—電纜重：W2=80kg
G1—曳引機和承重梁自重
G1=1850kg
W4—鋼絲繩重量：W4=230kg
∴
式中：W3—平衡重重量
W3=18.5kN
∴P2=18.5+1/3×18.5+2. 3=26.96
∑Y=0 得
P1+P2=R1+R2
得 R1=P1+P2-R2=41.63+26.96-R2=68.59-R2
∑MA=0 得
R2×2.5=P1×1.288+P2×1.746
R1=68.59-40.28=28.31kN
4.2.2承重梁應力校核:
a. I22a抗彎模量:
WX=309cm3
b. Mmax=R1×a
最大應力 (結論:安全)
4.2.3承重梁撓度計算
承重梁采用兩根I22a工字鋼支承、工字鋼撓度應滿足下式:
其中:a=1.288m、b=0.458m、C=0.754m、=2.5m、P1=41.63kN、P2=26.96kN
IX—承重梁慣性矩I22a=3.4×10-5m4
E—彈性模量：E=2.1×105MPa
當Z=a時
=0.001402m=1.402mm<[f]=2.6mm(結論:安全)
4.3導軌彎曲應力計算
根據(jù)GB7588《電梯制造與安裝安全規(guī)范》要求，安全鉗裝置動作時、導軌彎曲應力σk可按下列公式近似計算。
對漸進式安全鉗裝置：
式中：σk —對抗拉強度為370MPa的導軌鋼材取σk ≤140MPa。
P—空載轎廂的質(zhì)量和補償鏈、電纜等的總和，P=1400+300=1700kg。
Q—額定載重量，Q=1000kg。
A—導軌載面積、導軌選用T89/B軌時，A=1570mm2
ω—彎曲系數(shù)，查GB7588表4，ω=1.92
λ—細長比，λ=
Lk—導軌支架的最大距離，Lk=2000mm。
ｉ—導軌回轉半徑，T89/B軌，ｉ=19.8mm。
∴ （結論：安全）
5、安全部件選型驗算
5.1限速器
根據(jù)GB7588-1995的要求選用適合本公司產(chǎn)品TKJ1000/1.6-JXW(VVVF)乘客電梯的限速器。
寧波歐達電梯配件廠生產(chǎn)的型號PB73.3限速器及張緊裝置經(jīng)檢測中心檢測,具有鉛封調(diào)整。其性能是：
a. 限速器動作速度：2.0m/s。
b. 限速器鉗口夾緊時鋼絲繩在繩輪中的最大附著力1303N，安全鉗提拉力不大于651N。
c. 限速器裝有符合（GB7588中14.1.2）“在安全鉗裝置動作前使電動機停轉的電氣安全裝置?！?
5.1.1動作速度校核
根據(jù)GB7588第9.9.1條要求,限速器的動作應發(fā)生在速度至少等于額定速度的115%但應小于;現(xiàn)在選用的限速器動作速度為2.0m/s。是額定速度的125%而又小于2.16m/s，因此該限速器的動作速度符合標準規(guī)范要求。
5.1.2限速器繩的張緊力驗算
限速器動作時限速器繩的張緊力不得小于300N和安全鉗裝置起作用所需力的兩倍（GB7588中9.9.4）?，F(xiàn)在選用的限速器最大附著力為1303N,所以該限速器張緊力符合標準規(guī)范要求。
綜合以上校核該限速器符合GB7588《電梯制造與安裝安全規(guī)范》的要求。
結論：寧波歐達電梯配件廠生產(chǎn)型號為PB73.3的額定速度為1.6m/s的限速器可用為本公司乘客電梯的配套部件。
5.2安全鉗驗算
本梯選用廣東南海華輝電梯設備廠生產(chǎn)的QJ102型的漸進式安全鉗,其性能是:
(1) 適用于電梯的額定速度:1.6m/s;
(2) 配限速器的最大動作速度:2.16m/S;
(3) 適用電梯的額定載重量:1000kg;
(4) 適用電梯的最大總質(zhì)量:P+Q=2500kg
本梯的額定速度是1.6m/s,根據(jù)GB7588第9.8.4條,選用漸進式安全鉗是合適的。而本梯的總質(zhì)量P+Q=2400kg，小于該安全鉗的最大總質(zhì)量：P+Q=2500kg。
該安全鉗的減速度也符合GB7588第9.8.4條漸進式安全鉗制動時的平均減速度的要求.所以選用該廠生產(chǎn)的安全鉗是適合本公司TKJ1000/1.6-JXW(VVVF)乘客電梯的配套部件。
（技術參數(shù)來源于型式試驗報告）
5.3緩沖器驗算
本電梯選用廣東省南海市通力電梯配件廠生產(chǎn)的JKZ07型緩沖器其性能是:最大總質(zhì)量:P+Q=2500kg;最小總質(zhì)量780kg;
緩沖行程:175mm;
緩沖制停平均減速度:a≤1gn; a大于2.5gn的減速時間≤0.04s;
額定速度:1.6m/s
根據(jù)GB7588第10.4.3.1緩沖器總行程應至小相應于115%額定速度的制停距離:0.067V2=172mm<175mm(符合要求)。
允許質(zhì)量校核：
本電梯的轎廂總質(zhì)量為：P+Q=2400kg對重質(zhì)量為1850kg，而該緩沖器允許的最大總質(zhì)量范圍：780～2500kg，可見本電梯轎廂和對重端各用一個緩沖器是適合的。結論:廣東南海市通力電梯配件廠生產(chǎn)的液壓緩沖器可作為本公司TKJ1000/1.6-JXW(VVVF)乘客電梯的配套部件。
（參數(shù)資料來源于型式試驗報告）
6、電氣系統(tǒng)計算分析
6.1調(diào)速系統(tǒng)計算:
6.1.1選用日本安川VS616G5型變頻調(diào)速器。主要性能和參數(shù)如下：
(1)輸入:三相交流電壓380V±10% 50HZ±5%
輸出:26KVA 34A 適用電機最大功率15KW。
(2)靜態(tài)特性：調(diào)速控制比 1:3600轉速精度±0.02%。
轉矩限幅50～200%電機額定扭矩,轉矩精度: ±5%。
零速最大轉矩200%電機額定轉矩。
頻率控制范圍0～375 HZ，頻率指令分辨率1/32 HZ。
(3)動態(tài)性能：加速、減速0.05～3000 HZ/S。
起動，零速最大轉矩200%電機額定轉矩
(4)控制方式：正弦波數(shù)字方式矢量控制內(nèi)置電梯曲線控制軟件。
(5)調(diào)速器保護功能:包括過電流、過電壓、欠電壓、過熱保護及故障顯示和報警。
(6)測速編碼器：48～2500每轉脈沖數(shù)，變頻器內(nèi)有PG-B2矢量控制方式專用卡及電源CD 12V供PG用。
6.1.2速度驗算:
電機額定功率:P=15kW電機額定轉速:n=1450轉/每分鐘
電機額定電壓:V=380V
調(diào)速器輸出線電壓從0到380V連續(xù)變化,對應電動機轉速為0～1420轉/每分鐘,當轉速n=1420時,電梯運行速度為1.54～1.6m/s。
6.1.3加減速度驗算:
a. 起動加速度:加速時間t=1.5s
初始速度V1=0 m/s,額定速度V2=1.6 m/s
加速度
初始頻率f1=0 額定頻率f2=50
b. 制動減速度:減速時間t=1.8s
初始速度V1=1.6 m/s,V2=0 m/s
減速度
(結論:速度和加、減速度符合要求,在0.05～3000HZ/S之內(nèi)。)
6.2控制系統(tǒng)計算
6.2.1 PC機計算:
a. 選用三菱FX2N系列PC機,其參數(shù)如下:
電源電壓:100～240V AC 50/60HZ
電力消耗:70VA(FX2N-80MR)
輸入繼電器:DC24V,7mA,光電隔離;點數(shù):128(帶擴展)
輸出繼電器:250V AC,2A,點數(shù):128(帶擴展)
輔助斷電器:500點
定時器:0.1～3276.7秒,200點
計數(shù)器:120點,計數(shù)范圍1～32767
程序容量:2kW步RAM(標準配置)
指令數(shù):基本邏輯指令20條,步進指令2條,功能指令85條。
b. 驗算:
以20層站電梯為例,要求輸入點數(shù)為84點,輸出點數(shù)為75點,程序步數(shù)為2K步以下。
結論：該型PC機控制20層站以下電梯是合適的。
6.2.2接觸器計算:
a. 選用接觸器型號為:S-K50/220,其參數(shù)為
線圈電壓:220V 50HZ
主觸點額定電流:50A
額定電壓:220V,380V,660V,對應的控制電機功率15KW、22KW、33KW。
主觸點數(shù)量:3對
輔助觸點數(shù)量:2常開，2常閉。
b. 驗算：
線路額定電壓Vex=380V，可控制22KW電動機>15KW
公式:
Ve:電動機額定線電壓（V）；
Iec:被選定的接觸器額定電流；
Pe:被控電動機功率（kW）
Ic:接觸器主觸點電流
K：經(jīng)驗常數(shù)，一般取1～1.4,現(xiàn)取1，代入公式：
Iec=50A>Ic (結論:可靠)
6.2.3繼電器計算:
中間繼電器觸點的最大負載情況為控制交流接觸器線圈的吸合和斷開。
接觸器S-K50/220（CJX2-129）的起動功率Srd=230（70）VA，吸持功率Sxc=32（10）VA，則接觸器觸點電流，在接觸器吸持情況下，
6.2.4開、關門接觸器計算:
開關門電機最大功率P1=123W,電阻消耗最大功率P2=200W
開關門電流
選用接觸器型號:CJX2-129
線圈電壓:AC220V
電流:12A
(結論:根據(jù)以上條件選用進口三菱交流接觸器可滿足15KW的曳引電動機的要求)
6.2.5變壓器計算:
變壓器所需容量(VA):Sb
控制電路最大負載所需功率(VA):∑Sxc
變壓器容量的儲備系數(shù):KB=1.1～1.25。
中間繼電器在起動時所需總功率(VA): ∑Sjq,
同時吸合的中間繼電器數(shù)量:3個,
吸持功率:12VA,
起動功率:75VA,
門系統(tǒng)功率:323VA
制動器消耗功率:120VA
PC機功率(包括一個擴展):140VA
信號顯示功率:50VA
∑Sxc=12×3+323+120+140+50+32+2×10=721(VA)
∑Sjq=75×3+323+120+140+50+230+2×70=1228(VA)
公式(1):Sb1= KB∑Sxc=1.25×721=901.25(VA)
公式(2):Sb2=0.6∑Sxc+0.25∑Sjq+110
=0.6×721+0.25×1228+110
=849.6(VA)
≈850(VA)
所選用的電源變壓器型號為:TBK-1KVA
容量:1000VA
(結論:可靠)
6.2.6斷路器計算:公式:負載電流
a. QF4：接觸器功率230VA，和PLC140VA，V=220，
選用額定電流：3A
b. QF1、QF2:變壓器功率1kVA,變壓器1000VA/380V≈3A
選用額定電流:10A
c. QF3:排風扇繼電器
選用額定電流:3A
d. QF5:顯示器指示燈
選用額定電流:3A
e. QF6:110V DC電源交流側
120+2×75+12+323=605（VA）
（A）
選用額定電流6A
f. QF10:低壓照明燈
選用額定電流:6A
g. QF7:門機直流電源側
選用額定電流:3A
h. QF8:交流接觸器230VA
選用額定電流3A
i. QF9:PLC輸入端每點7mA，如選用80點電流0.56A，選用額定電流1A。
QF1～QF10選用DZ47-63高分斷小型斷路器
(結論:可靠)
6.2.7熱繼電器計算:
電機額定電流Ied1=32(A);
根據(jù)熱繼電器整定電流I1=32(A);
選用45A熱件其電流調(diào)節(jié)范圍28～45A;
JR16B-60/3型熱繼電器額定電流60A
(結論:可靠)
6.2.8導線截面積驗算:
根據(jù)GB4706.1:電器額定電流≤6A,導線標稱截面積為0.75mm2;電器額定電流為38～52A時,導線標稱截面積10mm2。
由以上計算可知:主回路額定電流I≈35A,
控制回路額定電流I≤6A。
選用主回路導線截面積:10mm2
選用控制回路導線截面積:1mm2
注:本節(jié)的導線均指長度在50m以內(nèi),長度超過50m時,導線截面積須乘以長度系數(shù),其值為:實際長度(m)/50。
6.2.9主電源開關計算：
根據(jù)變頻的輸入電流為34A,起動為軟起動,選用DZ20J-100(40A)型,自動斷路器,選40A脫扣器電流符合變頻率器對外設斷路器的要求。
(結論:可靠)
6.2.10信號顯示說明:
指令應答燈、召喚應答燈,方向指示燈均為24V,3W,層站顯示為七段數(shù)碼管顯示,經(jīng)檢驗證明:信號顯示清晰、明亮。符合要求。
7、參考資料
7.1 GB7588《電梯制造與安裝安全規(guī)范》
7.2 GB/T10058《電梯技術條件》
7.3 GB/T7025《電梯主參數(shù)及轎廂、井道、機房的型式與尺寸》
7.4 GB10060《電梯安裝驗收規(guī)范》
7.5 GB/T13435《電梯曳引機》
7.6 JG/T5072.1-1996《電梯T型導軌》
7.7 電梯機械設計原理與概念《中國建筑科學研究院機械化研究所》
7.8 機械工程手冊(第4篇)工程力學
7.9 交流調(diào)速電梯原理、設計及安裝維修《機械工業(yè)出版社》
7.10 機床電氣自動控制《重慶大學出版社》
7.11 GB8903～8904《電梯用鋼絲繩》
7.12 GB2455《低壓接觸器》（電梯用部分）
7.13 GB3811-83《起重機設計規(guī)范》
南海市奧特電梯有限公司
2002年11月
收藏