Расчет больничного лифта

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Расчетно-конструкторский раздел

1.1 Выбор недостающих данных и расчёт производительности лифта

Для эксплуатации в больнице выбираем лифт, в кабине которого размещаются пассажиров.

Грузоподъёмность такого лифта:

де: масса одного пассажира . Принимаем грузоподъёмность лифта

Вес груза ,что подымается лифтом:

.

Для этой грузоподъёмности выбираем кабину массою и размерами в плане: ширина 2000 мм, глубина ;

Вес кабины: лифт канат электродвигатель кабина

Производительность одного лифта:

где: z - число пассажиров;

ц - коэффициент заполнения кабины (принимаем 0,8);

Т - время одного рейса.

где:

расчетная скорость установившегося движения кабины (м/с);

дополнительное время учитывающая время на управление дверями лифта на пуск и установку, и время затрачиваемые на загрузку и разгрузку лифта (с).

где: время открытия, закрытия дверей,

число вероятных остановок выше 1 этажа,

время на загрузку и разгрузку кабины лифта,

количество грузов (пассажиров),

?-- коэффициент заполнения кабины; для лифтов гражданских сооружений 0,8 0, 9.

Определяем расчетный пятиминутный пассажиропоток:



где: П₀ - количество людей, которые пользуются лифтом (П_н = 120 чел.);

К₀ - опытный коэффициент (принимаем 0,05).

Расчетный пассажиропоток за 1 час:

Необходимое количество лифтов:

Значит, в здании больницы надо установить два лифта. Продолжительность ожидания пассажирами возвращения кабины на первый этаж:

1.2 Выбор кинематической схемы лебедки, расчёт канатов

Канаты подъёмных механизмов лифтов обеспечивают передачу движения от лебедки к кабине и противовесу с небольшими потерями мощности на канатоведущем органе и отклоняющих блоках.

Канаты воспринимают растягивающие нагрузки при движении и неподвижном состоянии кабины, в нормальных эксплуатационных и аварийных режимах.

Наряду с остальными канатами, в лифтах применяются пластинчатые и втулочно-роликовые цепи в качестве тяговых или вспомогательных элементов конструкции.

От надежности работы системы подвески подвижных частей лифта зависит жизнь пассажиров. Поэтому к стальным канатам и тяговым цепям лифтов предъявляются повышенные требования прочности и долговечности. Эти требования нашли отражения в ПУБЭЛ Госгортехнадзора.

Канаты, поступающие на монтаж лифтового оборудования должны иметь документ(сертификат), характеризующий их качество и оформленный в полном соответствии с требованиями государственных стандартов. Аналогичные требования предъявляются к тяговым цепям.

Параллельно работающие канаты подвески кабин (противовесов)должны иметь одинаковые диаметры ,структурные и прочностные характеристики.

Не допускается сращивание тяговых канатов механизмов подъема и ограничителей скорости.

Номинальный диаметр тяговых канатов лифтов для перевозки людей должен быть не менее 8мм, а в ограничителях скорости и лифтах не рассчитанных на транспортировку людей, - не менее 6мм. При полиспастной подвеске все ветви одно каната, огибающего отклоняющий блок, рассматриваются как один канат. При подвешивании кабины(противовеса) на тяговых цепях, число параллельных ветвей цепной подвески должно быть не менее 2.

В лифтах применяются только канаты двойной свивки, которые свиваются из прядей проволок относительно центрального сердечника в виде пенькового каната, пропитанного канатной смазкой. Обычно стальной канат состоит из 6 прядей и сердечника.

Условия работы канатов в лифтах с КВШ отличаются наличием изгибающих, растягивающих, скручивающих и сдвигающих нагрузок, поэтому очень важно иметь большую поверхность касания проволочек в отдельных слоях. Этому требованию в наибольшей степени отвечают канаты типа ЛК с линейчатым касанием между проволоками.

В зависимости от структуры поперечного сечения прядей различают канаты ЛК- 0- при одинаковых диаметрах проволок по слоям навивки, ЛК-Р с различным диаметром проволок. Канаты с точечным касанием проволок имеют обозначение ТК.

В обозначении конструкции каната учитывается характер касания проволок, количество прядей и число проволок в каждой пряди: ЛК- Р или ТК.

При использовании канатов важно обеспечить не только достаточную их прочность, но и надежное соединение с элементами конструкции лифта.

Для лифта с канатоведущим шкивом грузоподъёмностью , виполненого в соответствии с схемой, рис. 1.1. Для лифта грузоподъёмностью

количество подъёмных канатов .

Канаты, предназначенные для подвешивания кабины, рассчитывают по статическому натяжению от веса кабины G_кб (принимаем равным 850 кг), грузоподъемности лифта Q и веса канатов G_к ,кратность полиспаста каната,.

Кинематическая схема привода представлена на рис.1.1

Двигатель 1 соединен с редуктором 4 упругой втулочно-пальцевой муфтой 2. Одна из полумуфт муфты совмещена с тормозным шкивом, к которому прижимаются колодки тормоза 3. Выходной вал редуктора соединен с валом через муфту 5. Канатоведущий шкив 7 насажен на вал, установленный на подшипниковые опоры 6.

Сила натяжения одного каната:

где: вес каната типа ЛК- РО диаметром который предусмотрено применить в лифте:

где:

длина каната, когда кабина внизу.

где: резервная длина каната;

высота шахты лифта.



Рис.1.3 Схема больничного лифта з канатоведущим шкивом.

1 - машинное помещение;

2 - станция управления (контроллер);

3 - привод (лебедка);

4 - ограничитель скорости;

5 - буфер кабины;

6 - буфер противовеса;

7 - дверь шахты;

8 - двери кабины;

9 - шахта лифта;

10 - кабина;

11 - противовес;

12 - направляющие кабины;

13 - направляющие противовеса;

14 - тяговые канаты или ремни;

15 - подвесной кабель;

16 - приямок;

17 - натяжное устройство каната ограничителя скорости;

18 - гидроцилиндр;

19 - привод (гидронасос);

20 - инспекционная панель.

Разрывная сила каната:

где: запаса прочности каната .

Принимаем по каталогу канат типа ЛК-РО конструкции 6 Ч36(1 + 7 + 7/7 + 14) + 1 о. о. диаметром , з допустимой разрывной силой .

Диаметр канатоведущего шкива должен удовлетворять условию:

где: e-коэффициент,який зависит от типа и скорости лифта: в нашем расчете e=40.

Принимаем диаметр канатоведущего шкива мм.



1.3 Расчёт мощности электродвигателя, выбор редуктора

Вес противовеса:

где: коефіцієнт зрівноважування ваги вантажу: беремо що відповідає коефіцієнту використання ліфта

Определяем мощность двигателя лифта:

где: окружное усилие на КВШ:

где: сопротивление в упорах:

где: коэффициент, который учитывает сопротивление в упорах; для лифтов грузоподъёмностью до 2000 кг с скользящими башмаками

коэффициент полезного действия червячного редуктора.

Из расчётной мощностью выбираем двухскоростной электродвигатель типа D160 L, мощностью с частотой вращения вала 1000/750 об/мин. , момент инерции ротора ,вес елекродвигателя 90 кг.

Коэффициент полезного действия редуктора:

Частота оборотов канатоведущего шкива:

где: максимальная скорость подъёма ;

максимальное ускорение, для больничного лифта.

диаметр шкива.

Момент на выходном валу редуктора:

По каталогу принимаем червячный редуктор с нижним размещением червякаRI 180 с параметрами: допустимый момент на выходном валу редуктора и мощностью

1.4 Расчёт тормоза

Тормоз предназначен для замедления движения машины или механизма, полной остановки и надежной фиксации неподвижного состояния.

Тормоза лифтовых лебедок должны удовлетворять следующим требованиям: высокая надежность и безопасность работы; наличие механизма ручного выключения тормоза с самовозвратом выходное состояние; высокое быстродействие; низкая виброактивность и уровень шума; технологичность изготовления и малая трудоемкость технического обслуживания; обеспечение необходимой точности остановки кабины в лифтах с нерегулируемым приводом.

В лифтовых лебедках используются колодочные тормоза нормально- замкнутого типа с электромагнитной растормаживающей системой.

Правила ПУБЭЛ исключают возможность применения ленточных тормозов в связи с их недостаточной надежностью. Роль тормоза лифтовой лебедки зависит от типа привода.

В лебедках с нерегулируемым приводом тормоз используется для обеспечения необходимой точности остановки и надежного удержания кабины на уровне этажной площадки, тогда как в лебедках с регулируемым приводом - только для фиксации неподвижного состояния кабины.

Для наиболее распространенных конструкций колодочных тормозов лифтовых лебедок характерно наличие независимых тормозных пружин каждой колодки, а в некоторых случаях , и независимых растормаживающих электромагнитов.

Тормозные накладки закрепляются на колодках посредством винтов, заклепок. Или приклеиванием термостойким клеем и обеспечивают угол обхвата шкива от 70°до 90°.

Материал накладок должен обеспечивать высокое и стабильное значение коэффициента трения в широком диапазоне температур, хорошую теплопроводность для исключения местного перегрева поверхности трения и высокую износостойкость.

Рис.1.3 Схема колодочного тормоза лифтовых лебедок с коротко ходовым электромагнитом.

Необходимо, чтобы тормоз лебедки мог удержать испытательный груз и обеспечить требуемую точность остановки . Замедления , которые имеют место при торможении не должно быть более допускаемых по правилам Госгортехнадзора.

Необходимый тормозной момент для удержания испытательного груза определяется из условия:

где: тяговое усилие на ободе шкива (или барабана,) в Н;

диаметр канатоведущего шкива (или барабана) в м;

коэффициент запаса тормозного момента, для данного случая

;

передаточное число и коэффициент полезного действия механизмов лебедки ().

По каталогу принимаем колодочный тормоз переменного тока ТКТ- 200 с наибольшим тормозным моментом Размеры тормоза приведены в табл. 1 и показаны на рис. 1.4

Таблица 1

Тормоз	Размеры, мм
	А	А1	В	D	Н	H1	Lmax	L	L1	L2
ТКТ-200	460	175	177	200	442	170	671	570	342	520
L3	a1	a2	b	b1	b2	d	h	l1	l2	s	s1
197	70	90	130	130	18	4,2	80	35	8	7



Рис.1.4 Габаритные и присоединительные размеры тормоза ТКТ-200.

Величина тягового усилия в этом случае равна:

где: коэффициент перегрузки.

При расчете точности остановки кабины и выбранном тормозном моменте ее тормозной путь может быть определен из условия:

где: масса всех движущихся частей лифта (груз, кабина, противовес, детали лебедки и т.п.), приведенная к кабине в кг;

скорость движения кабины в м/сек;

тормозной путь кабины в м;

сопротивление движению кабины при торожении в Н.

Решая это уравнение относительно имеем:

Расчет сопротивления движению кабины при торможении производим для наиболее невыгодного - при центральном положении груза в кабине. В этом случае величина будет равна тормозному усилию, создаваемому тормозом и приведенному к кабине,

Приведенная масса движущихся частей лифта может быть рассчитана по формуле:

в которой маховой момент вращающихся частей лебедки:

где: маховые моменты вращающихся частей лебедки и тормозной муфты.

Принимаем втулочно - пальцевую муфту МУВП- 60 с диаметром шкива 200 мм, с массой 16,3 кг , и моментом инерции - 0,06625

Точность остановки кабины будет равна:

Тормоз также должен обеспечить замедление кабины не выше предельно допускаемого по правилам Госгортехнадзора. Наибольшая величина этого замедления имеет место при торможении полностью груженой кабины про подъёме в момент , когда она подходит к площадке первой остановки.

Момент сил инерции для этого случая:



где: неуравновешенный момент от веса груза на канатоведущем шкиве (или барабане) , приведённый к валу двигателя,

1.5 Расчёт канатоведущего шкива

Наименьший допустимый диаметр канатоведущего шкива или барабана по правилам Госгортехнадзора определяется по формуле:

где e - коэффициент, зависящий от типа и скорости лифта (е = 40).

Принимаем диаметр канатоведущего шкива мм

Рабочая ширина канатоведущего шкива (расстояние между осями крайних канатов) может быть определена по формуле:

При отсутствии уравновешивающего каната наибольшее натяжение подъемного каната S₁ :

со стороны кабины в момент пуска равно:



со стороны противовеса

где - ускорение при пуске ( = 1 м/с²);

G_пр - вес противовеса (G_пр = 1050 кг = 10500 Н).

При подъеме испытательного груза:

где k_п - коэффициент перегрузки (k_п = 2).

Рис.1.5 Схема к расчету тягового усилия на канатоведущем шкиве.

Поскольку в этом случае испытания проводятся при статической нагрузке, силы инерции не учитываются.

Во избежание скольжения каната по шкиву, необходимо, чтобы:

исходя, из этого условия и определяется наименьший допустимый коэффициент трения на ободе шкива.

В данном случае:

м₀ - коэффициент трения между канатом и шкивом;

б - угол обхвата канатоведущего шкива (б = 180° = 3,14 рад).

Для шкивов лебедок с углом обхвата канатом б = 180° и менее обычно применяют профили с подрезом и клиновые. Выбираем профиль с подрезом.

Определяем коэффициенты трения м₀ для первого и второго случаев по формуле:

где: г₁ - необходимый угол подреза (г₁ = 115°);

г₀ - угол, в пределах которого канат соприкасается с поверхностью ручья (учитывая последующий износ ручья, ориентировочно принимают г₀ ? р = 180°).

µ - коэффициент трения каната по стальному шкиву (для первого случая: µ = 0,105; для второго случая: µ = 0,115).

1) Первый случай:

2) Второй случай:

Проверяем выполнение условия для обоих случаев:

- первый случай:

- второй случай:

1.6 Расчет буферного устройства

Буферы представляют собой устройства, устанавливаемые в приямке шахты, для амортизации и остановки движущейся вниз кабины (противовеса) при аварийном переходе нижнего рабочего положения.

Тип буферного устройства зависит от тормозного пути, который должна пройти кабина с тем, чтобы ее замедление при посадке на буфера не выходило за пределы, допустимые по условиям безопасности.

Классификация буферов.

По конструкции: пружинные, фрикционные и гидравлические.

По способу преобразования энергии движущегося объекта: энергонакапливающего (упругие амортизирующие прокладки, пружины и т. п) и энергорассеивающего типа (фрикционные, гидравлические и т. п.).

Расчет пружинного буфера

Пружинные буфера применяются при скорости кабины не более 1 м/с. Т.к. посадка кабины на пружинные буфера сопровождаются обратным толчком, опасность которого увеличивается с возрастанием скорости кабины. Одновременно с возрастанием скорости возрастает и длина пружины , которая по условиям ее устойчивости не может быть назначена слишком большой.



Рис. 1.5. Буфер пружинный.

1-Пружина; 2-Прокладка резиновая; 3- Нижняя опорная плита; 4-Нижний стакан; 5- Верхний стакан; 6- шток; 7-Опорный стакан.

1.Величина максимального груза, который воспринимает буфер, определяется по формуле:

1,1•5000 + 8500 + 10500= 26,4 кН.

2.Общее усилие :

первый период ag

P = G_max(1 + ) -



где = • = 25• = 14,2 м/с².

Отсюда

P = 26400 (1 + ) - = 87,95кН.

Коэффициент г в этой формуле равен:

второй период ag

Р = G_max(1 + ) = 26400 (1 + ) = 93,7 кН.

1. Необходимая жесткость пружины определяем по формуле:

С = (G_каб + ()² + ),

где V_a - приведенная скорость ограничителя скорости.

V_a = 1,4 V_п = 1,4•0,7 = 1,19 м/с².

С = (8500 + ()² + )= 131302 Н/м

2. Определяем нагрузку на одну пружину:

Р_max = = = 46800 Н

3. Ход пружины равен:



h = = = 0,357 м.

Выбираем пружину по ГОСТ 13773-86 № 160 по максимальной нагрузке у которой

- сила пружины при максимальной деформации Р_max = 60000 Н;

- диаметр проволоки d = 32 мм;

- наружный диаметр пружины D = 160 мм;

- жесткость одного витка С₁ = 4900 Н/ мм;

- наибольший прогиб одного витка h₁ = 12,24 мм.

1.7 Расчет каркаса кабины

Каркас кабины должен обладать достаточной прочностью и жесткостью, гарантируя безопасную работу лифта в рабочих, испытательных и аварийных режимах.

Конструкция каркаса собирается из стального проката или, в последнее время, из специально изготовленных гнутых профилей. Применяются сварные и болтовые соединения.

В нижней части каркаса предусматриваются опорные поверхности для взаимодействия с буферами в приямке шахты. С боковых сторон каркаса, в верхней и нижней его части, устанавливаются башмаки.

Характерные конструктивные схемы каркасов кабин представлены на рис.4.3.

Традиционно, каркас кабины состоит из вертикальной и горизонтальной рамы (рис.4.3 о). Вертикальная рама обычно состоит из верхней и нижней горизонтальной балки, соединенных стойками.

Для глубоких кабин и кабин лифтов, загружаемых напольным транспортом, характерно наличие подкосов, закрепляемых на расстоянии 1/8- 1/10 глубины кабины, считая от передней части горизонтальной рамы (рис.4.3 б).

В грузовых лифтах повышенной грузоподъемности, предназначенных для транспортировки длинномерных грузов, каркас кабины может иметь две вертикальные рамы, подвешенные к тяговым канатам двух отдельных лебедок (рис.4.3в). Для исключения перекоса, в канатной системе предусматриваются уравнительные блоки.

В последнее время наметилась тенденция к отказу от применения традиционной нижней балки вертикальной рамы каркаса. Ее роль стала играть жесткая коробчатая конструкция грузовой платформы. Ловители устанавливаются по бокам верхней балки, а вертикальные стойки, в ряде случаев, заменяются наклонными, что позволяет исключить подкосы и получить достаточно жесткую связь стоек с платформой (рис.4.5г).

Для данного лифта выбираем конструктивную схему каркаса, изображенная на рис. а.

Расчет вертикальной рамы каркаса:

1. Расчетная нагрузка, приложенная к середине пролета верхней балки, составляет.

Р_ис = (2•G + G_каб)g = (2•5000 + 8500) 9,81 = 181,4 кН

2. Определяем изгибающий момент верхней балки :

М_х = R_A • 0,5l = R_В • 0,5l = 46,25 кН,

где R_A , R_В - усилия в опорах.

3. Прочность при изгибе балки равна:

у = [у_и]

отсюда W_x - осевой момент инерции равен:

W_x = = = 308,3•10^-6 м³ = 308,3 см³.

По осевом моменту инерции выбираем швеллер по ГОСТ 8240-97 №30у.

4. Определяем продольную силу, растягивающую балку.

N_z = R_A = 46,25 кН.

5. Условие прочности при растяжении (сжатии) выражается неравенством:

у = [у_р],



отсюда А - площадь поперечного сечения балки равна:

А = = = 3,7 см².

Выбираем швеллер №30у, который полностью обеспечит заданную прочностью.

Расчет горизонтальной рамы каркаса

1. Определяем изгибающий момент для участка горизонтальной рамы каркаса.

Усилие, создаваемое грузом, для данного участка равно:

P = g •10^-3 = 9,81 •10^-3 = 24,53 кН.

М_х = Р•n = 24,53•1 = 24,53 кН•м

2. Осевой момент инерции при данном изгибающем моменте равен:

W_x = = = 163,5•10^-6 м³ = 163,5 см³

Выбираем швеллер № 22у. Для участка выбираем тот же швеллер.

Расчет болтового соединения.

1. Условие прочности по напряжениям среза [7]:

ф = []

Отсюда диаметр болта:



d = ,

где [ф]- предел текучести. [ф] = (0,2…0,3) = (0,2..0,3)300…490 = 80 МПа.

d = = 0,0380 м = 38 мм.

Для соединения выбираем болт М42 по ГОСТ 7798-70.



Список литературы

1. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестоковой. - М.: Машиностроение, 2001

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.3.- 5-е изд., перераб. и доп. - М. :Машиностроение, 1980 - 557c., ил.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1.-5-е изд., перераб. и доп. - М. :Машиностроение, 1979

4. Иванченко Ф.К. Бондарев В.С. Колесник Н.П.Барабанов Н.П. Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин: 2-е изд., перераб. и доп. - К. :Вища школа, 1978

5. Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов. - М.: Госгортехнадзор, 1992.

6. Лифты и подъёмники. Основы конструирования и расчета. Н. Г. Павлов. Москва 1965.

7. Кудрявцев В. Н. Детали машин. Учебник для вузов. - Л.: Машиностроение, 1980.

8. Волков Д.П. Лифты. - М.: Ассоциация строительных вузов, 1999.

Размещено на Allbest.ru

...