Министерство образования и науки российской федерации
Московский государственный строительный университет
Факультет механизации и автоматизации строительства
Кафедра строительных и подъемно-транспортных машин
Курсовой проект на тему:
Расчет и конструирование лифтов и комплектующего их оборудования
лифт расчет тяговой штурвал
Москва 2008
Содержание
Введение
Исходные данные
1. Статический расчет
1.1 Расчет тяговых канатов
1.2 Расчет массы подвижных частей лифта
1.3 Расчет сопротивления движению груза,кабины, противовеса
1.4 Расчет натяжения канатов консольнойи окружной нагрузки КВШ, а также соотношение натяжений подвески кабины и противовеса
1.5 Расчетное обоснование параметров ивыбор узлов лебедки
1.5.1 Параметры противовеса и обоснованиеразмеров поперечного сечения шахты
1.5.2 Расчетное обоснование параметровдвигателя лебедки
1.5.3 Расчетное обоснование параметровредуктора
2. Динамический расчёт
2.1 Приближённое значение расчетной величинымомента инерции системы привода
2.2 Расчётная величина момента инерцииштурвала ручного привода
2.3 Расчет геометрических параметров штурвала
2.4 Расчёт приведённой к ободу КВШ поступательнодвижущейся массы
2.5 Расчёт приведённого момента инерциипоступательно движущихся частей лифта
2.6 Расчётный момент инерции системы приводав эксплуатационных режимах
2.7 Расчёт ускорений в переходных режимахдвижения кабины ( пуск, генераторное торможение, выбег, механическое торможение)
2.8 Расчёт коэффициента динамичности соотношениянатяжения канатов подвески кабины и противовеса
2.9 Расчёт точности остановки кабины
3.Расчётное обоснование величины коэффициентатяговой способности и определение параметров канавки обода КВШ
3.1 Определение расчётной величины коэффициентатяговой способности
3.2 Расчёт приведённого значения коэффициентатрения
3.3 Расчётный коэффициент приведения коэффициентаприведения
3.4 Расчёт величины угла подреза профиляканавки КВШ
4.Расчет ловителей резкого торможения
4.1 Определение максимального ускоренияторможения
4.2 Определение величины тормозной силы
4.3 Расчетная тормозная сила и давлениеприходящееся на одну колодку ловителей
4.4 Расчетная ширина крупного зуба илинасечки
4.5 Глубина врезания зуба в поверхностьнаправляющей
4.6 Определение тормозного пути при минимальнойи максимальной величине улавливаемой массы
Список используемой литературы
Введение
Существуетбольшое разнообразие лифтов, различающихся по назначению и конструктивным особенностям.
По назначениюможно выделить следующие типы лифтов: пассажирский – предназначен для подъема испуска людей; грузопассажирский – предназначен для транспортировки пассажиров игрузов, имеет увеличенные в размерах площади пола и дверного проема; больничный– предназначен для подъема и спуска больных, в том числе и на специальных транспортныхсредствах в сопровождении медперсонала; грузовой — предназначен для подъема и спускагрузов; грузовой малый — для подъема и спуска небольших грузов с размерами кабины,исключающими возможность транспортировки людей; специальный (нестандартный) – предназначендля особых условий применения и изготавливаемый по специально разработанным техническимусловиям.
По типу приводаподъемного механизма: лифты электрические с приводом от электродвигателя переменногоили постоянного тока; лифты гидравлические с приводом в виде подъемного гидроцилиндраили лебедки с гидродвигателем вращательного типа.
По конструкциимеханизма передачи движения кабине: лифты канатные, кабина которых перемещаетсяпосредством тяговых канатов лебедки; лифты цепные, реечные и винтовые, в которыхдвижение кабины осуществляется посредством тяговых цепей, системы винт-гайка илиприводная шестерня-зубчатая рейка.
По способупередачи движения от канатоведущего органа лебедки тяговым канатам: лифты с барабаннойлебедкой и лифты с канатоведущим шкивом (КВШ).
По способувоздействия канатов на кабину: лифты с прямой, с полиспастной подвеской кабины ис канатным мультипликатором.
По расположениюмашинного помещения: лифты с верхним и нижним машинным помещением.
По конструкциипривода лебедки: лифты с редукторным и безредукторным приводом лебедки.
По величинескорости подъема кабины: лифты тихоходные – при скорости кабины до 1 м/с; лифтыбыстроходные – при скорости кабины от 1,4 до 2 м/с; скоростные – при скорости свыше2 м/с.
Можно отметитьследующие основные тенденции развития лифтостроения.
Применениеновых конструкционных и отделочных материалов, включая композиционные.
Совершенствованиеконструкции и дизайна кабин и оборудования посадочных площадок с учетом факторавандалостойкости.
Совершенствование конструкциивсех систем оборудования лифта с целью снижения уровня шума и вибрации в зданиии в кабине лифта.
Расширениесферы применения наружной установки лифтов в углублении наружных стен жилых и административныхзданий башенного типа.
Повышениенадежности устройств, обеспечивающих безопасное применение лифтов.
Совершенствованиесистем привода и расширение области применения привода переменного тока с тиристорными амплитудно-частотным управлением.
Совершенствованиесистем управления на основе достижений промышленной электроники и микропроцессорнойтехники.
Расширениемасштабов применения гидравлических лифтов плунжерного типа с канатными мультипликаторамив зданиях малой и средней этажности.
Комплексноерешение проблем внутреннего транспорта зданий и сооружений на основе комбинированногоприменения лифтов, многокабинных подъемников, эскалаторов и пассажирских конвейеров.
Широкое использованиеметодов унификации и стандартизации с целью повышения качества изготовления, снижениястоимости массового производства и эксплуатационных затрат.
Расширениепрактики модернизации действующего лифтового оборудования.
Повышениеэффективности системы технического обслуживания лифтов на основе применения современныхметодов компьютерной обработки информации и управления в сочетании с внедрениеммикропроцессорной системы самодиагностики лифтового оборудования.
Совершенствованиеметодов проектирования лифтов на основе широкого применения САПР.
Совершенствованиетехнологии изготовления лифтового оборудования на основе роботизации производственныхпроцессов.
Повышениеэффективности и качества монтажа лифтового оборудования на основе совершенствованиятехнологии и механизации трудоемких процессов.
Госгортехнадзорразработал Правила устройства безопасной эксплуатации лифтов (ПУБЭЛ), которые регламентируютдеятельность проектных, монтажных и эксплуатирующих организаций.
Цель и задачи курсового проектирования.
Курсовая работа выполняетсяв процессе изучения дисциплины «Лифты и подъемники».
Цель работы – закрепить полученныезнания и приобрести навык самостоятельной работы при расчете и конструировании лифтови комплектующего их оборудования.
Работа предусматривает проектированиелифта в соответствии с заданием, его расчет, а также расчет его основных узлов иприводного подъемного механизма.
Характеристика объекта проектирования.
Лифтом называется стационарнаяподъемная машина периодического действия, предназначенная для подъема и спуска людейи (или) грузов в кабине, движущейся по жестким прямолинейным направляющим, уголнаклона которых к вертикали не более 15 градусов.
Лифт является неотъемлемойчастью инженерного оборудования жилых, административных зданий и сооружений.
Проектируемый лифт имеет редукторныйпривод переменного тока с червячным редуктором. Система управления лифтом – кнопочнаявнутренняя, с вызовом кабины на любой этаж, с попутными остановками по вызовам придвижении кабины вниз.
Подвеска кабины балансирная,противовеса – пружинная.
В качестве тягового органаприменяется канатоведущий шкив с четырьмя ручьями, профиль каждого из которых представляетсобой клиновую канавку.
В целях безопасности лифтоборудуется ловителями плавного торможения – клиновыми подпружиненными.
Исходныеданные
Таблица№ Тип Q, кг V, м/с H, м
А▪В▪h
м
Полож.
Против. Qк, кг qпк, кг/м Тип двер. ПВ % Схем. Мп. 9 ПП 630 1,0 45 1,1X2,16X2,1 сбоку 1250 1,5 Автоматические 40 Г Верх.
/>
Рис 1.1 Расчетная схемалифта
Цель статического расчета:
Расчет производиться с цельюопределения основных параметров и выбора основных узлов оборудования лифта в соответствиис исходными данными, параллельно с этим решается вопрос размещения оборудованияв шахте, с целью обоснования поперечных размеров шахты.
1. Статический расчет
1.1 Расчет тяговыхканатов
Расчетное статическое натяженияканатов:
/> где
m – число параллельных ветвей канатов подвески,принимаем для Q=400кг, m=3
/>
LК – длина каната от обода КВШ до подвески
/>
q`к – масса одного метра каната, ориентировочно
/> />
/>
/> где n – коэффициент запаса разрывного усилия />
/>
/>
Выбираем тяговый канат:
dК = 11,5 мм – диаметр каната;
АК = 49,67 мм2 – площадь сечениявсех проволок;
Вес 100м смазанного канатаq = 0,487кг/м
RР = 66150Н – разрывное усилие каната.
Маркировочная группа по величинепредела прочности проволоки на разрыв 1568 МПа
Расчет фактического значениякоэффициента запаса прочности на разрыв:
/> , где
/>
1.2 Расчет массы подвижныхчастей лифта
Масса противовеса:
/> , где />
Масса уравновешивающих иликомпенсирующих цепей (применяется для уравновешивания тяговых канатов):
/>кг
/>
Масса неуравновешенной частитяговых канатов:
/>
Масса подвесного кабеля:
/>
1.3 Расчет сопротивлениядвижению груза, кабины, противовеса
Расчет сопротивления движениягруза (кабина условно невесома):
/>
Рис.
/> где
ω = 0,12 – коэффициентудельных сопротивлений башмака;
ω = 0,04 – если используютсяроликовые башмаки;
а1 ≈ в1 = 0,03 – смещениеточки подвеса;
/>
/>
Сопротивление движению порожнейкабины:
/> где
а, в – поперечное и продольноесмещение центра масс кабины относительно центра пола;
Для автоматических раздвижныхдверей а ≈ в = 0,045
Для распашных дверей а ≈в = 0,003
/>
Сопротивление движению противовеса:
Предполагаем, что сопротивлениедвижению противовеса составляет 0,75 от силы тяжести противовеса.
/>
1.4 Расчет натяжения канатовконсольной и окружной нагрузки КВШ, а также соотношение натяжений подвески кабиныи противовеса
Расчет производится в 11 режимах.
Подъем неуравновешенного груза.
1 режим: груженая кабина внизу, подъем:
— натяжение канатов подвескикабины:
/> , кН
/>
— расчет натяжений канатаподвески противовеса:
/> , кН
/>
— расчет консольной нагрузкиКВШ:
/>
— расчетная окружная нагрузкаКВШ:
/>, кН
/>
/>
/>
— коэффициент соотношениявеличины статического натяжения канатов на КВШ:
/>
2 режим: груженая кабина вверху, подъем:
— натяжение канатов подвескикабины:
/> , кН
/>
— расчет натяжений канатаподвески противовеса:
/> , кН
/>
— расчет консольной нагрузкиКВШ:
/>
— расчетная окружная нагрузкаКВШ:
/>, кН
/>
/>
/>
— коэффициент соотношениявеличины статического натяжения канатов на КВШ:
/>
3 режим: порожняя кабина внизу спуск:
— натяжение канатов подвескикабины:
/> , кН
/>
— расчет натяжений канатаподвески противовеса:
/> , кН
/>
— расчет консольной нагрузкиКВШ:
/>
— расчетная окружная нагрузкаКВШ:
/>, кН
/>
/>
/>
— коэффициент соотношениявеличины статического натяжения канатов на КВШ:
/>
4 режим: порожняя кабина вверху, спуск:
/> , кН
/>
— расчет натяжений канатаподвески противовеса:
/> , кН
/>
— расчет консольной нагрузкиКВШ:
/>
— расчетная окружная нагрузкаКВШ:
/>, кН
/>
/>
/>
— коэффициент соотношениявеличины статического натяжения канатов на КВШ:
/>
5 режим: груженая кабина внизу, спуск:
— натяжение канатов подвескикабины:
/> , кН
/>
— расчет натяжений канатаподвески противовеса:
/> , кН
— расчет консольной нагрузкиКВШ:
/>
— расчетная окружная нагрузкаКВШ:
/>, кН
/>
/>
/>
— коэффициент соотношениявеличины статического натяжения канатов на КВШ:
/>
6 режим: груженая кабина вверху, спуск:
— натяжение канатов подвескикабины:
/> , кН
/>
— расчет натяжений канатаподвески противовеса:
/> , кН
— расчет консольной нагрузкиКВШ:
/>
— расчетная окружная нагрузкаКВШ:
/>, кН
/>
/>
/>
— коэффициент соотношениявеличины статического натяжения канатов на КВШ:
/>
7 режим: порожняя кабина внизу, подъем:
— натяжение канатов подвескикабины:
/> , кН
/>
— расчет натяжений канатаподвески противовеса:
/> , кН
— расчет консольной нагрузкиКВШ:
/>
— расчетная окружная нагрузкаКВШ:
/>, кН
/>
/>
/>
— коэффициент соотношениявеличины статического натяжения канатов на КВШ:
/>
8 режим: порожняя кабина вверху, подъем:
— натяжение канатов подвескикабины:
/> , кН
/>
— расчет натяжений канатаподвески противовеса:
/> , кН
— расчет консольной нагрузкиКВШ:
/>
— расчетная окружная нагрузкаКВШ:
/>, кН
/>
/>
/>
— коэффициент соотношениявеличины статического натяжения канатов на КВШ:
/>
1.5 Расчетное обоснованиепараметров и выбор узлов лебедки.
1.5.1 Параметры противовесаи обоснование размеров поперечного сечения шахты:
/>
Рис.
Определение массы грузов противовеса:
/>
Определение количества грузов
/>
где />(для чугунных плит)
/>
/>
/>
Выбираем 27 штук по 50кг.
Размеры />
Разработка схемы размещенияоборудования в плане шахты (рис. 1.5.1.)
/>
Рис.
/>
/>
Размеры лифтовых направляющих,профиль №2
В = 100мм; Н = 90мм; в =16мм; h = 50мм; в1 = 12мм; S = 10мм.
1.5.2 Расчетное обоснованиепараметров двигателя лебедки:
/>
P0max – максимальная окружная нагрузка КВШ из первых четырех режимов.
Pmax = P2 = 4,108 кН
Выбираем двигатель (с вентилятором): 5АФ200МВ6/24НЛБУХЛ4
Характеристики двигателяпри работе на большой скорости:
N = 7,5кВт ;
n = 1000 об/мин (синхронная); n = 940 об/мин (номинальная);
МКР = 200-230Нм (номинальный);
МКР = 210-250Нм (максимальный);
ПВ = 40%
JД = 2,10 кг∙м2;
Характеристики двигателяпри работе на малой скорости:
N = 1,9кВт ;
n = 250 об/мин (синхронная); n = 220 об/мин (номинальная);
МКР >160Нм (номинальный);
МКР > 160Нм (максимальный);
МКР.ГЕН = 200 – 230 Нм
ПВ = 15%;
JД = 0,60 кг∙м2;
1.5.3 Расчетное обоснованиепараметров редуктора
Предварительно производитьсяопределение рабочего диаметра КВШ.
/>мм
E=40 – допустимое значение между диаметромКВШ и канатом.
/>
Расчет эквивалентный моментна валу КВШ:
/> , где />; принимаем />
/>
/>
/>; />; />
Выбираем редуктор типа:РЧ 180-45
Uр=36;
/>
МК = 2250Н∙м (при ПВ= 40%)
Прямой КПД:
— η = 0,6 (пусковой)– 200 об/мин
— η = 0,62 (малой скорости)– 280 об/мин
— η = 0,71 (номинальныеобороты) – nН об/мин
Обратный КПД:
— η = 0,45 (пусковой)– 200 об/мин
— η = 0,47 (малой скорости)– 280 об/мин
— η = 0,69 (номинальныеобороты) – nН об/мин
Фактическое значение />
/>
Принимаем />
1.5.4 Расчетное обоснованиепараметров тормоза
Расчетный тормозной момент
/>
/>прямой КПД редуктора на номинальныхоборотах большой скорости;
/>коэффициент запаса тормозного момента;
Выбираем тормоз типа МП-201
/>;
тяговое усилие – 32кг;
ПВ = 100%;
максимальный ход якоря 4мм;
Время отпадания якоря — t = 0,15с;
МТ = 65 Н∙м (при μ= 0,35)
2. Динамический расчёт
Цель динамического расчёта: определить ускорения в переходных режимах разгона и торможения, расчёт точностиостановки и определение коэффициента динамичности соотношение натяжения канатов.
Исходные позиции динамическогорасчета- уравнение движения динамики привода лебедки:
/>
/> м;
Приближённое значениерасчетной величины момента инерции системы привода.
/>
/>расчетная величина ускорения торможениякабины;
/>
/>
/>
2.2 Расчётная величинамомента инерции штурвала ручного привода
/>
/> — по данным малой скорости
/>
/>
2.3 Расчет геометрическихпараметров штурвала
/>
Принимаем диаметр штурвала/>
δ-толщина обода штурвала
/>/>– плотность стального (чугунного) листа;
/>
2.4 Расчёт приведённойк ободу КВШ поступательно движущейся массы
режим 1:гружёная кабина внизу, подъём:
/> />
режим 2:гружёная кабина вверху, подъём:
/>режим 3: порожняя кабина внизуспуск:
/>/>
режим 4: порожняя кабина вверху, спуск:
/> />
режим 5: груженая кабина внизу, подъем:
/>/>
режим 6: груженая кабина вверху, спуск:
/> режим 7:порожняя кабина внизу,спуск:
/>/>
режим 8:порожняя кабина вверху, подъем:
/>
2.5 Расчёт приведённогомомента инерции поступательно движущихся частей лифта
/>
/> — с 1 по 4 режимы
/> - с 5 по 8 режимы
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
/>/>
2.6 Расчётный момент инерциисистемы привода в эксплуатационных режимах
/> , />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
2.7 Расчетное ускорениекабины в переходных режимах
Ускорение генераторного режима:
/>, />
/>
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
Ускорение пуска
/> , />
Приведенный момент внешнейнагрузки при пуске:
/> , />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
Ускорение выбега:
/>
/> (с 1 по 4 режимы)
/> (с 5 по 8 режимы)
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
/> />
Расчет ускорений механическоготорможения.
/>, м/с2
/>, Нм (с 1-го по 4-й режим, знак «+»).
/>, Нм (с 5-го по 8-й режим, знак «-»).
МТ – расчётный тормозной момент.
/> Нм
/> м/с2
/> м/с2
/> м/с2
/> м/с2
/> м/с2
/> м/с2
/> м/с2
/> м/с2
2.8 Расчёт коэффициентадинамичности соотношения натяжения канатов подвески кабины и противовеса
/>, м/с2
amax – наибольшее значение ускорения в каждомиз 8 режимов.
/>, м/с2
/>, м/с2
/>, м/с2
/>, м/с2
/>, м/с2
/>, м/с2
/>, м/с2
/>, м/с2
2.9 Расчёт точности остановкикабины
Количественной характеристикойточности остановки кабины на этажной площадке является величина отклонения уровняпола кабины от уровня пола этажной площадки, которая определяется полуразностьютормозных путей перемещения гружёной и порожней кабины при движении в одном направлении.По ПУБЭЛ /> мм.
Схема к расчёту точности остановки.(Рис.2.7.1)
/>
Рис.
Расчёт величины малой остановочнойскорости кабины для 10 расчётных режимов.
/>, м/с
/> – синхронная частота вращения ротора на малой скорости.
/> об/мин
/> – номинальная частота вращения ротора на малой скорости.
/> об/мин
/> – приведённый момент внешних сопротивлений на валу ротора.
/> – номинальный момент ротора на малой скорости.
/> Нм
/> м/с
/> м/с
/> м/с
/> м/с
/> м/с
/> м/с
/> м/с
/> м/с
Расчёт пути замедления кабиныдля 8 режимов.
/>, м
/> – путь кабины в период выбега.
/> – путь кабины при механическом торможении.
/>
/>, мм
/>, мм
«+» – при движении кабинывниз.
«–» – при движении кабинывверх.
/> с, время выбега для тормоза МП-201
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
/> м
Точность остановки кабинына этажной площадке:
/> м /> мм
/> м /> мм
/> м /> мм
/> м /> мм
/> м /> мм
/> м /> мм
/> м /> мм
/> м /> мм
3.Расчётноеобоснование величины коэффициента тяговой способности и определение параметровканавки обода КВШ
Цель: обеспечить работу КВШ без проскальзыванияпри допустимом уровне контактных давлений между канатом и поверхностью канавки КВШ.
3.1 Определение минимальнойвелечины тяговой способности КВШ
/>, (для режимов с 1 по 8)
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
3.2 Расчетная величинакоэффициента тяговой способности КВШ
/>
/>коэффициент запаса тяговой способностиКВШ;
/>канавка полукруглая с подрезом;
/>канавка клиновая.
3.3 Расчёт приведённогозначения коэффициента трения между канатом и ободом КВШ
/>
/> – угол обхвата шкива канатом.
/>
/>, рад
/> рад
/>
3.4 Расчётный коэффициентприведения коэффициента приведения
/>
/> – коэффициент трения, который зависитот свойств, взаимодействующих материалов без учёта поверхности.
/> для режима статических испытаний.
/> для эксплуатационного режима.
/>
3.5 Расчёт величины углаподреза профиля канавки КВШ
/>δ 60ْ 70ْ 80ْ 90ْ 105ْ Kм 1,63 1,74 1,88 1,35 2,40
/>
Рис.
Т.к. полученный коэффициентне входит в график, то определяем угол подреза по формуле:
/>; />; />; />; />
/>
3.5 Расчёт контактных давлениймежду канавкой и ободом КВШ
/>, МПа
/> – наибольшее натяжение каната подвескикабины и противовеса.
/> кН
m – число ветвей каната
/> — допускаемые контактные давления
/>
Z = 240 интенсивно используемыйрежим
/>
/>
/>
5,28
Табличный коэффициент /> до умножаем на1,25
5,28/>1,25=6,6
6,6
4.Расчет ловителейрезкого торможения
/>
Рис.4.1.1. Расчетная схемаловителей.
4.1 Определение максимальногоускорения торможения
/>
где V- номинальная скорость V=0,5 м/c,
/>=0,185 – для крупного зуба
/>, при А=45 – 50
/>
4.2 Определение величинытормозной силы
/>,
где />-минимальное значение улавливаемоймассы, кг
/> кг;
/> — масса пассажира />
/>
4.3 Расчетная тормознаясила и давление, приходящееся на одну колодку ловителей
/>;
где /> — количество ловителей,
/>угол заострения клина, принимаем />
/>
/>
4.4 Расчетная ширина крупногозуба или насечки
/> ;
где /> — коэффициент неравномерностинагрузки зубьев; />=0,07
Z- число зубьев на колодке; Z=3-5, для крупного зуба.
/>допустимое давление на единицу ширинызуба при закалке до твердости 600 НВ
/>
/>
4.5 Глубина врезаниязуба в поверхность направляющей
/>
где />предел текучести, />
/>минимальное ускорение торможения, />
/>;
где />максимальное значение улавливаемоймассы, кг;
/>
/>
/>
4.6 Определениетормозного пути при минимальной и максимальной величине улавливаемой массы
/>
/>
Список используемой литературы
1. Лифты. Волков Д.П. М.: АСВ, 1999.
2. Основы расчета и проектирование лифтов.Архангельский Г.Г., Ионов А.А., М.: МИСИ, 1985.
3. Атлас конструкций лифтов. Волков Д.П.,Ионов А.А., Чутчиков П.И. М.: АСВ 2003