交流載貨電梯機(jī)房主承重梁的超靜定設(shè)計(jì)

[摘 要] 針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)貨運(yùn)電梯不能滿足一些特殊客戶多樣性要求的問(wèn)題，本文詳細(xì)地介紹了一種非標(biāo)準(zhǔn)交流貨運(yùn)電梯設(shè)計(jì)方法：電梯機(jī)房主承重梁由二支承設(shè)計(jì)成三支承的超靜定設(shè)計(jì)，在不改變?cè)牧系那闆r下，滿足了客戶要求，經(jīng)過(guò)空載與負(fù)荷試運(yùn)行，顯示了設(shè)計(jì)是成功的，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

[關(guān)鍵詞] 交流貨梯 主承重梁 超靜定設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)的發(fā)展和人民生活的改善， 電梯的使用越來(lái)越普遍， 給人們的工作和生活帶來(lái)極大便利。由于專業(yè)廠家的貨梯都是按照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)，往往不能滿足一些特殊要求，根據(jù)某卷煙廠的實(shí)際情況與要求，設(shè)計(jì)了其生產(chǎn)車間的載貨電梯。其具體要求為設(shè)計(jì)一個(gè)，載荷為標(biāo)準(zhǔn)3噸的載荷量，而轎廂面積為標(biāo)準(zhǔn)5噸電梯的面積。對(duì)于這樣一個(gè)電梯，采用標(biāo)準(zhǔn)的貨運(yùn)電梯不能滿足要求，本文是在標(biāo)準(zhǔn)3噸電梯的基礎(chǔ)上對(duì)主承重梁重新進(jìn)行了設(shè)計(jì)，即由原來(lái)的二支承結(jié)構(gòu)改為三支承的超靜定結(jié)構(gòu)，大大改善了梁的受力，以下是具體地設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程。

一、機(jī)房主承重梁的設(shè)計(jì)計(jì)算

1.機(jī)房的梁承受的負(fù)載重量

計(jì)算公式：

P總＝P1+P2＝P1+2[2W+(1-F)L+ω]

式中:P1—靜負(fù)載重量（曳引機(jī)、曳引輪、電機(jī)及梁的自重等）

P2—?jiǎng)迂?fù)載重量(裝運(yùn)負(fù)載重量+轎廂自重+對(duì)重及鋼繩等)

W—轎廂自重，L—裝運(yùn)負(fù)載重量，

F—對(duì)重的不平衡系數(shù)，

ω—鋼絲繩、隨行電纜等的重量。

取P1=5000kg，W=3500kg，F(xiàn)=0.5，L=3000kg，ω=2000kg

∴P總＝5000kg+2[2×3500+(1+0.5)×3000+2000]=32000kg

即機(jī)房的梁承受的負(fù)載總重量為32000kg。

2.機(jī)房的梁的結(jié)構(gòu)及受力分析

(1)承重分布

則:F1=6000kg，F(xiàn)2=6000kg，F(xiàn)3=7500，F(xiàn)4=7500kg

F5=F2+F3+P1=6000+7500+5000=18500kg

其中:P1為靜負(fù)載重量。

(2)機(jī)房的梁的結(jié)構(gòu)及受力：①結(jié)構(gòu)圖(如下圖)

②根據(jù)受力最多的第3梁的受力分析，得:，

③求R1’(R1’=R4+R5+R1):因分布距離較小，因而將R4和R1合成一點(diǎn)計(jì)算，得R1’＝R5+R(4+1)=4700+4700=9400kg

④求支反力RB得：RB=9400+4700+3800-5250=12650kg

3.求梁的彎矩、應(yīng)力

(1)求各點(diǎn)的彎矩：MC、MD、ME

MC=0.413×12650＝5230kg·m

MD=1.193×12650-0.78×9400=7760kg·m

ME=0.7×3800=2700kg·m

(2)畫(huà)彎矩圖

(3)求最大彎曲應(yīng)力：設(shè)選用工字鋼36a，則其WZ=875cm2

于是有

(4)許用應(yīng)力[σ]:查表得Q235或Q235的σ0.2＝23.5kg/mm2，

取安全系n=4，則，

故采用材料工36a不安全。同理采用工40a也不安全。

4.改用超靜定梁（增加一個(gè)支承點(diǎn)）

(1)求支反力RC:由變形協(xié)調(diào)條得載面C的撓度為零，即YC=0

而yc=yC·D+yC·E+yC·RC+yC·G，最后計(jì)算得出：

(2)求支反力RA、RB:由ΣMA＝0得

9400×0.413+4700×1.193-1935×4940+3800×4-RB×4=0

∴RA＝9400+4700-4940+3800-3220＝9740kg

(3)求各點(diǎn)彎矩：

MD=9740×0.413=4030kg·m

ME=9740×1.193-0.78×9400=4290kg·m

MC=9740×1.935-9400×1.522-4700×0.742=1050kg·

MG=3800×0.7=2700kg·m

(4)畫(huà)彎矩圖:

(5)求最大彎曲應(yīng)力σmax：仍取材料為工36a，于是有

取安全系數(shù)n=4.5，則，故知選取材料工36a時(shí)，彎曲強(qiáng)度可行。

5.驗(yàn)算梁的剪切強(qiáng)度

(1)求各段的剪力及剪力圖

AD段：Q=9740kg↓

DE段：Q=9740-9400=340kg↓

EC段：Q=9740-9400-4700=4360kg↑

CG段：Q=9740-9400-4700+4940=580kg↓

GB段：Q=3220kg↑

即最大剪力Q=9740kg。

(2)求最大剪應(yīng)力

∵，而材料工36a的，腹板厚度t=10mm

，又，因此梁為重要部分，故取系數(shù)為0.6

，故不安全，必須改換材料。

(3)改選材料。若用工36b材料，此時(shí)，則

若用工36c材料，此時(shí)，則

若用工40a材料，此時(shí)，則

故以上三種材料均滿足剪切強(qiáng)度要求。本設(shè)計(jì)考慮其他結(jié)構(gòu)因素選用工40a材料。

二、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)空載試運(yùn)行和負(fù)荷試運(yùn)行，并經(jīng)過(guò)勞動(dòng)部門安全檢查，認(rèn)為設(shè)計(jì)是成功的，達(dá)到了預(yù)期的目的，并取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。這種主支承梁的超靜定設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)非標(biāo)準(zhǔn)電梯的有效途徑，它為設(shè)計(jì)或改造電梯提供了一種有益的思路。

參考文獻(xiàn)：

[1]電梯主參數(shù)及轎廂、井道、機(jī)房的形式與尺寸第一部分GB/T 7025.1～1997

[2]電梯主參數(shù)及轎廂、井道、機(jī)房的形式與尺寸第二部分GB/T 7025.2～1997