124182 (Расчет конструкции лифта), страница 5

Основную роль в системе уравновешивания играет противовес. При небольшой высоте подъема масса противовеса выбирается из условия уравновешивания кабины и среднестатистического значения массы полезного груза. Это обеспечивает существенное снижение окружной нагрузки КВШ и необходимой мощности привода лебедки.

При высоте подъема кабины более 45 м приходится учитывать влияние силы тяжести неуравновешенной части тяговых канатов и применять для их уравновешивания дополнительные гибкие уравновешивающие элементы в виде цепей или уравновешивающих канатов.

Определение массы противовеса требует предварительного определения массы кабины лифта по исходным данным или по приближенным соотношениям, устанавливающим зависимость между площадью пола и массой кабины [3].

3.2.1 Расчет веса кабины

Масса кабин пассажирских лифтов отечественного производства приближенно определяться по следующей формуле [1]:

, (3.6)

где А, В – ширина и глубина кабины, соответственно, м.

3.2.2 Расчет противовеса

3.2.2.1. Назначение, конструкция и устройство

Применение уравновешивающих устройств значительно уменьшает потребное тяговое усилие на шкиве или барабане, а, следовательно, позволяет использовать более легкие и дешевые лебедки.

Одним из уравновешивающих устройств является противовес, массу которого выбирают такой, чтобы она уравновешивала массу кабины и часть массы груза. В лифтах с КВШ противовес, наряду с этим, обеспечивает натяжение канатов, необходимое для надежного сцепления канатов с ободом шкива.

Основу конструкции противовеса составляет несущий каркас с устройством канатной подвески и башмаками.

Канаты закрепляются на верхней балке каркаса с помощью пружинной подвески или огибают блоки, если в конструкции лифта используется полиспаст.

Рамы противовеса заполняются набором железобетонных или чугунных грузов исходя из расчетного значения коэффициента уравновешивания φ и массы каркаса.

Масса каркаса, в зависимости от конструктивного исполнения и грузоподъемности лифта, составляет 5…15% расчетной массы противовеса. В конструкции каркаса предусматриваются устройства для неподвижной фиксации набора грузов в каркасе.

Поперечные размеры в плане определяются соответствующими размерами грузов.

Габаритная высота противовеса обычно соизмерима с высотой кабины.

На рис. 3.1 представлен вариант типовой конструкции противовеса с пружинной подвеской, применяемый в лифтах отечественного производства.

Рис. 3.1. Противовес с пружинной подвеской:

1 – пружинная подвеска; 2 – аппарат для смазки направляющей; 3 – башмак;

4 – металлоконструкции несущего каркаса; 5 – запорное устройство;

6 – контрольный башмак; 7 – стяжка; 8 – набор грузов.

Несущий каркас противовеса изготавливается из стального проката или гнутого стального профиля.

В целях экономии материала иногда применяются противовесы, не имеющие жесткого каркаса. Конструкция бескаркасного противовеса состоит из верхней и нижней балки, между которыми располагается набор грузов, стянутых двумя вертикальными болтами, проходящими через сквозные отверстия. Недостатком такого решения является сложность регулировки коэффициента уравновешивания груза кабины.

В противовесах применяются чугунные и железобетонные грузы различной формы и размеров.

Масса груза не должна превышать 60 кг из условия возможности подъема двумя рабочими.

Корректировка величины коэффициента уравновешивания груза производится путем снятия или добавления необходимого количества грузов.

По правилам ПУБЭЛ конструкция противовеса должна быть рассчитана на нагрузки в рабочем режиме, в режиме посадки противовеса и кабины на буфер и ловители. Нагрузки при посадке на ловители должны определятся при максимальной расчетной скорости срабатывания ограничителя скорости.

3.2.2.2. Определение массы противовеса

Масса противовеса определяется по формуле

, (3.7)

где - коэффициент уравновешивания массы груза. Для пассажирских лифтов жилых зданий рекомендуется принимать = 0,35…0,4.

3.2.2.3. Расчет металлоконструкций каркаса противовеса

В большинстве случаев противовесы изготавливаются с жестким каркасом, состоящим из верхней и нижней балок, жестко соединенных вертикальными стойками. Наряду с традиционными конструкциями из стального проката успешно применяются каркасы из гнутого стального профиля (рис. 3.2).

Расчет может производиться традиционными методами строительной механики как жесткой вертикальной рамы прямоугольной формы, нагруженной в среднем сечении верхней балки.

Предварительно по конструктивным соображениям определяется форма и размеры поперечных сечений балок и стоек с учетом влияния жесткости узлов стыка стоек с верхней балкой.

Рис. 3.2. Схема каркаса противовеса из гнутого стального профиля:

а) конструктивная схема, б) расчетная схема

S_пр - расчетная нагрузка канатной подвески; М₂, М₃, М₄ - изгибающие моменты в характерных точках рамы; b, Н - основные размеры рамы.

Определяются момент инерции сечения верхней балки каркаса I_б, стойки I_ст и моменты сопротивления изгибу в вертикальной плоскости.

С учетом принятых размеров каркаса и параметров сечений его несущих элементов определяются изгибающие моменты в расчетных сечениях (см. рис. 3.2 б).

(3.8)

, (3.9)

где – коэффициент учета соотношения жесткостей элементов и геометрических параметров каркаса;

h=3,38 м;

b=0,75 м;

I_б=2,72 м⁴;

I_ст=0,153 м⁴.

Напряжение изгиба в среднем сечении верхней балки

(3.10)

,

где W₃ – момент сопротивления изгибу расчетного сечения верхней балки, м³, W₃=0,78 м³

Напряжение среза в расчетном сечении

(3.11)

где F₃ – площадь поперечного сечения верхней балки, м², F₃=0,36 м²

Эквивалентное напряжение в расчетном сечении верхней балки

(3.12)

Фактическое значение коэффициента запаса прочности

(3.13)

где σ_т – предел текучести и расчетный коэффициент запаса прочности для материала каркаса.

Расчет стоек каркаса и болтового соединения стоек с верхней и нижней балкой какой либо специфики не имеет. Конструкция нижней балки каркаса принимается такой же как и верхней.

3.2.3 Расчет массы подвесного кабеля

Масса подвесного кабеля

(3.14)

где q_пк = 0,513 кг/м – погонная масса кабеля КПВЛ-24 ГОСТ 16092-70;

m_к=3 – число кабелей.

3.3 Расчет диаметра канатоведущего шкива и обводных блоков

В конструкции механизмов подъема лифтов с канатной подвеской кабины (противовеса) канатоведущие шкивы используются для преобразования вращательного движения выходного вала механизма привода в поступательное перемещение кабины (противовеса).

В зависимости от кинематической схемы лифта применяются также отклоняющие блоки.

Применение КВШ в лифтовых лебедках позволяет существенно повысить безопасность пассажиров, практически исключая опасность обрыва канатов, так как кабина может быть подвешена на нескольких параллельных ветвях канатов, а высота переподъема ограничивается проскальзыванием канатов из-за посадки противовеса на буфер.

Независимость параметров лебедки с КВШ от высоты подъема открывает широкие возможности унификации лебедок с соответствующими технико-экономическими преимуществами.

Внешняя нагрузка КВШ, определяемая разностью натяжения канатов подвески кабины и противовеса, уравновешивается действием сил сцепления канатов с ободом. Эти силы зависят от угла обхвата шкива канатами и формы профиля поперечного сечения канавок.

Для обеспечения работы КВШ без проскальзывания канатов применяются канавки специального профиля (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Профиль поперечного сечения канавки обода КВШ:

а) полукруглая канавка; б) полукруглая с подрезом; в) клиновая; г) клиновая с подрезом; – центральный угол зоны контакта каната и поверхности канавки;

– угол подреза (угол клина); k, m, n – точки наибольшего напряжения смятия в материале канавки.

В конструкции отклоняющих блоков, не предназначенных для передачи тягового усилия канатам, применяется полукруглая канавка, обеспечивающая минимальную величину контактных давлений, что способствует увеличению долговечности канатов.

Наибольшую силу сцепления обеспечивают канавки клинового профиля, однако, их существенным недостатком является зависимость силы сцепления от степени износа опорной поверхности. В результате износа клиновая канавка преобразуется в полукруглую с подрезом с заметно меньшей силой сцепления.

С учетом вышесказанного в КВШ используем канавку клиновую с подрезом.

Канатоведущие шкивы и отклоняющие блоки изготавливаются из чугунного или стального литья. Отливка в зоне обода должна иметь достаточно высокую твердость и однородную структуру.

Расстояние между канавками обода КВШ зависит от диаметра каната и определяется по формуле

, (3.15)

Ширина обода КВШ определяется числом параллельных ветвей канатов

, (3.16)

где t, d – шаг канавок и диаметр каната, мм;

m - число параллельных ветвей канатов;

z – число обхватов канатами КВШ.

Для обеспечения долговечности каната важно обеспечить минимальное число их перегибов на отклоняющих блоках и допустимое по ПУБЭЛ соотношение между диаметром каната и огибаемого канатом цилиндрического тела (КВШ, отклоняющий блок). В связи с этим, диаметр КВШ и отклоняющих блоков следует определять с учетом условия долговечности

,

где е – коэффициент, учитывающий допускаемый изгиб каната на шкиве;

d – диаметр каната, мм.

В соответствии с табл. 3.3 [11] для лифтов, в которых допускается транспортировка людей, с линейной скоростью кабины до 1,6 м/с значение коэффициента е=40.

Подбираем диаметр шкива и обводных блоков D_шк= D_бл= 720 мм.

Обод шкива проверяется на допускаемое напряжение смятия в зоне контакта с рабочей поверхностью ручья по формуле

, (3.17)

где - наибольшее натяжение всех канатов, Н;

- число канатов;

D - диаметр канатоведущего шкива, м;