CN106241561B - 一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法 - Google Patents

一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法，包括如下步骤：①确定系统重心的位置，②确定减振橡胶布置位置，③支点反力计算，④确定支点反力计算容许误差的最大倾角，⑤确定国标要求指标容许误差的最大倾角，⑥确定滑动支座距离，⑦分别校核空载工况和满载工况。该布置方法针对曳引机机架或搁机梁的减振橡胶设计，可快速准确地算出减振橡胶的布置位置及相应刚度，满足电梯空载、半载和满载等各工况的实际应用，降低了计算难度及时间成本，且经有限元计算及工程实际测试，表明该计算模型及方法可靠准确，特别适用于曳引机斜放等复杂结构布置。

Description

一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法
技术领域
本发明主要涉及电梯减振技术方法领域，尤其涉及一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法。
背景技术
电梯是广泛应用于现代社会生产生活中的一类特种设备。目前无机房电梯发展比较迅速，它是相对于有机房电梯而言的，利用现代化生产技术将机房内设备尽量在保持原有性能的前提下小型化，将原机房内的控制柜、曳引机、限速器等设置井道侧部，从而取消了传统的机房，以便满足客户对高度和屋顶的特殊要求。电梯曳引机工作时的振动，制动器动作时的振动和噪音会通过搁机梁传递给建筑，对建筑中的人产生不良的影响，同时也影响乘坐的舒适度。一般来说曳引机安装都会设置减振装置，常见的就是布置减振橡胶。由于无机房电梯结构紧凑，曳引机布置方式灵活多变，且各受力点随轿厢提升高度和载重量变化而变化，其减振橡胶的选型与布置存在较大困难。如何快速准确地算出减振橡胶的布置位置和相应负载，进而确定减振橡胶刚度、数量等具体参数是电梯设计人员面临的难题。否则，受力结果计算不准确必然导致减振橡胶受力不均衡，会进一步导致曳引轮端面有倾角，不仅不满足GBT10060-2011电梯安装验收规范的要求，长时间运行后曳引轮倾斜严重，容易引发安全事故。黄义茂的文献资料《无机房电梯曳引机安装减震设计》中提到，无机房电梯的曳引机侧置在井道时，由于曳引机布置问题，在搁机梁上设置防震橡胶时，防震橡胶受力不均衡，曳引机有倾覆的趋势，在不改变传统布局的情况下，设计一种减震方式，以达到曳引机安装减震的目的。该论文并未计算橡胶的受力和变形情况，无法预测不同工况下曳引轮的偏转。其核心在于提出在重心点两侧对称布置橡胶，但数量及橡胶刚度均未涉及，也未能提供复杂曳引机布置时减振橡胶布置方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服以上现有技术的缺点，提供一种可快速准确计算出电梯搁机梁减振橡胶的布置方法。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法，具体步骤如下：
(1)、确定系统重心的位置：将轿厢、对重、钢丝绳抽象成均匀变化的集中力，曳引机、搁机梁和减振橡胶抽象成多点支撑的刚性平面，选择曳引机重心位置为参考点，设系统重心到曳引机重心的坐标为M(x0，y0)，并设系统重心到曳引机重心的坐标为Dx，Dy；以系统重心M为旋转中心，由∑Mx＝0和∑My＝0得以下两等式：
F1×(L2/2+Dx)+G×Dx-(F2+F3)×(L2/2-Dx)＝0 式1
F3×(D1+Dy)+G×Dy-(F1+F2)×(D2-Dy)＝0 式2
其中，F1为曳引轮轿厢侧受力，F2为曳引轮对重侧受力，F3为对重绳头装置受力，G为曳引机自重，L2为曳引轮直径、D1为沿垂直曳引机平面方向的对重绳头装置到曳引机重心距离，D2为曳引机轿厢侧到曳引机重心距离，可求出Dx、Dy的值，已知曳引机重心，可确定系统重心位置坐标M(x0，y0)；
(2)、确定减振橡胶布置位置：减震橡胶设在靠近搁机梁端部正下方，四个支撑点分别设为O1(0，0)、O2(x，0)、O3(x，y)、O4(0，y)，设X方向为搁机梁沿长度方向，Y方向为与曳引轮端面垂直方向，并设为横向比例系数，为纵向比例系数；
(3)、支点反力计算：靠近电梯搁机梁四端部设置的减震橡胶视为矩形平面四支点模型，采用刚性平面法方程可求出各橡胶支承点的反力Ri＝1,2,3,4为k1，k2及系统合力F合的函数，如下所求得各支点反力：
式3、式4、
式5、式6；
其中F合＝F1+F2+F3+G；
(4)、确定支点反力计算容许误差的最大倾角：以Y方向的橡胶布置是主要控制对象，根据支点反力计算假设基础并对照误差结果分析，求出容许误差内的最大倾角θ1；
(5)、确定国标要求指标容许误差的最大倾角：根据GBT10060-2011电梯安装验收规范的要求，曳引轮垂直度不宜大于千分之四，求出验收规范允许内的最大倾角θ2；
(6)、确定滑动支座距离：根据井道空间和曳引机布置的实际情况，以O1，O2作为固定支座，以O3，O4作为滑动支座；根据电梯的使用环境确定滑动支座的初始位置，若电梯的使用环境为公共交通型，满载工况为常见工况，则在满载工况下令k2＝1，求出滑动支座距离y；若电梯使用环境为普通住宅，半载工况较为常见，则在半载工况下令k2＝1，求出滑动支座距离y。
(7)、分别校核空载工况和满载工况：可得或其中：若平面实际倾角θ实际＞min(θ1,θ2)，
在空间尺寸允许前提下，优先通过增大y来降低平面倾角，则各支点的减振橡胶刚度系数K1＝K2＝K3＝K4；
若空间尺寸不允许，则对受力较大的橡胶支座采用较大刚度的橡胶，则各支点的减振橡胶刚度系数K1＝K2≠K3＝K4。
采用上述计算方法产生的有益效果是：针对曳引机机架或搁机梁的减振橡胶设计，可快速准确地算出减振橡胶的布置位置及相应刚度，满足电梯空载、半载、满载等各工况的实际应用，降低了计算难度及时间成本。经有限元计算及工程实际测试，表明该计算模型及方法可靠准确，特别适用于曳引机斜放等复杂结构布置。
作为优选，所述的支点O1、O2、O3、O4分别对应所述的支点反力为R1、R2、R3、R4。
作为优选，所述的支点O1和O2靠近电梯井道壁一侧的搁机梁端部。
附图说明
图1为本发明一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法的系统重心计算模型示意图。
图2为本发明一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法的矩形平面四点支撑模型示意图。
图3为本发明一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法的四支点坐标及平面倾角示意图。
图4为本发明一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法的满载工况的布置尺寸图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、图2和图3所示，一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法，它包括以下具体步骤：
(1)、确定系统重心的位置：将轿厢、对重、钢丝绳抽象成均匀变化的集中力，曳引机、搁机梁和减振橡胶抽象成多点支撑的刚性平面，选择曳引机重心位置为参考点，设系统重心到曳引机重心的坐标为M(x0，y0)，并设系统重心到曳引机重心的坐标为Dx，Dy；以系统重心M为旋转中心，由∑Mx＝0和∑My＝0得以下两等式：
F1×(L2/2+Dx)+G×Dx-(F2+F3)×(L2/2-Dx)＝0 式1
F3×(D1+Dy)+G×Dy-(F1+F2)×(D2-Dy)＝0 式2
其中，F1为曳引轮轿厢侧受力，F2为曳引轮对重侧受力，F3为对重绳头装置受力，G为曳引机自重，L2为曳引轮直径、D1为沿垂直曳引机平面方向的对重绳头装置到曳引机重心距离，D2为曳引机轿厢侧到曳引机重心距离，可求出Dx、Dy的值，已知曳引机重心，可确定系统重心位置坐标M(x0，y0)；
(2)、确定减振橡胶布置位置：减震橡胶设在靠近搁机梁端部正下方，四个支撑点分别设为O1(0,0)、O2(x，0)、O3(x，y)、O4(0，y)，设X方向为搁机梁沿长度方向，Y方向为与曳引轮端面垂直方向，并设为横向比例系数，为纵向比例系数；
(3)、支点反力计算：靠近电梯搁机梁四端部设置的减震橡胶视为矩形平面四支点模型，采用刚性平面法方程可求出各橡胶支承点的反力Ri＝1,2,3,4为k1，k2及系统合力F合的函数，如下所求得各支点反力：
式3、式4、
式5、式6；
其中F合＝F1+F2+F3+G；
(4)、确定支点反力计算容许误差的最大倾角：以Y方向的橡胶布置是主要控制对象，根据支点反力计算假设基础并对照误差结果分析，求出容许误差内的最大倾角θ1；
(5)、确定国标要求指标容许误差的最大倾角：根据GBT10060-2011电梯安装验收规范的要求，曳引轮垂直度不宜大于千分之四，求出验收规范允许内的最大倾角θ2；
(6)、确定滑动支座距离：根据井道空间和曳引机布置的实际情况，以O1，O2作为固定支座，以O3，O4作为滑动支座，根据电梯的使用环境确定滑动支座的初始位置，若电梯的使用环境为公共交通型，满载工况为常见工况，则在满载工况下令k2＝1，求出滑动支座距离y；若电梯使用环境为普通住宅，半载工况较为常见，则在半载工况下令k2＝1，求出滑动支座距离y。
(7)、分别校核空载工况和满载工况：可得或其中：若平面实际倾角θ实际＞min(θ1,θ2)，
在空间尺寸允许前提下，优先通过增大y来降低平面倾角，则各支点的减振橡胶刚度系数K1＝K2＝K3＝K4；
若空间尺寸不允许，则对受力较大的橡胶支座采用较大刚度的橡胶，则各支点的减振橡胶刚度系数K1＝K2≠K3＝K4。
所述的支点O1、O2、O3、O4分别对应所述的支点反力为R1、R2、R3、R4。
所述的支点O1和O2靠近电梯井道壁一侧的搁机梁端部。
具体实施例，对多点支撑刚性平面假设的有以下前提：
a、搁机梁平面始终保持为刚性平面，不发生相对变形；
b、平面支承点仅存在垂直方向的变形，忽略X向，Y向变形。
当k2≠1且K1＝K2＝K3＝K4时，F1≠F4，F2≠F3因此，搁机梁平面必然发生倾斜，角度设为θ1，
Ⅰ：根据计算及工程实践统计，误差率为14％时，y向变形占支点距离y的万分之一；误差率为4.5％时，y向变形占支点距离y的百万分之一。
因此，容许误差14％时，最大角度θ1≤arccos(1-0.001)＝0.8°；
容许误差4.5％时，最大角度θ1≤arccos(1-0.00001)＝0.1°
Ⅱ：根据国标10060-2011电梯安装验收规范5.1.7.5要求：曳引轮相对水平面的垂直度在空载或满载工况下均不宜大于4/1000。
因此，最大角度θ2≤arctan(0.004)＝0.22°
结论:由上述Ⅰ和Ⅱ得出，按照一般精度要求(误差为14％)，θmax＝Min(θ1,θ2)＝0.22°
根据曳引机布置的实际情况(一般靠近井道壁的一端空间间距有限，可设为固定端)，以O1，O2作为固定支座，以O3，O4作为滑动支座。
以在底层时的满载轿厢为研究对象，取k2＝1，电梯额定载重Q＝1000kg，额定速度为1.75m/s，轿厢重P＝1350kg，钢丝绳重Ms＝133kg，补偿链重Mb＝150kg，对重重量D＝1804kg，曳引机重G＝420kg。
F1＝(P+Q+Ms)*g/r＝12167N，F2＝(D+Mb)*g*2/r＝9575N，
F3＝(D+Mb)*g*2/r＝9575N，G＝4200N
联立式1、式2，得：Dx＝39.3，Dy＝38.1
由于曳引机重心到O1的Y向距离为95.65，因此系统重心到O1的Y向距离为95.65+38.1＝133.75。
如图4所示，为方便布置橡胶弹簧，首先将O1、O3的橡胶弹簧直接放置在搁机梁槽钢正下方，O1(O3)到M点的距离X为133.75，因此O2(O4)到M点亦为133.75。因此：
由式3、4、5、6可知：R1＝7325N，R2＝10432N，R3＝10432N，R4＝7325N
校核空载状况：
以在底层时的空载轿厢为研究对象，橡胶布置不变，因此F1＝(P+Ms)*g/r＝7267N，F2＝F3＝9575N，G＝4200N，联立式1、式2，得：Dx＝77.6，Dy＝21.8
因此，
由式3、4、5、6可知：R1＝5262N，R2＝10393N，R3＝8120N，R4＝6736N
由于K1＝K2＝K3＝K4＝2000N/MM，因此位移差
因此位移差
以上就本发明较佳的实施例的详细说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法，其特征在于采用以下具体步骤：
(1)、确定系统重心的位置：将轿厢、对重、钢丝绳抽象成均匀变化的集中力，曳引机、搁机梁和减振橡胶抽象成多点支撑的刚性平面，选择曳引机重心位置为参考点，设系统重心到曳引机重心的坐标为M(x0，y0)，并设系统重心到曳引机重心的坐标为Dx，Dy；以系统重心M为旋转中心，由∑Mx＝0和∑My＝0得以下两等式：
F1×(L2/2+Dx)+G×Dx-(F2+F3)×(L2/2-Dx)＝0 式1
F3×(D1+Dy)+G×Dy-(F1+F2)×(D2-Dy)＝0 式2
其中，F1为曳引轮轿厢侧受力，F2为曳引轮对重侧受力，F3为对重绳头装置受力，G为曳引机自重，L2为曳引轮直径、D1为沿垂直曳引机平面方向的对重绳头装置到曳引机重心距离，D2为曳引机轿厢侧到曳引机重心距离，可求出Dx、Dy的值，已知曳引机重心，可确定系统重心位置坐标M(x0，y0)；
(2)、确定减振橡胶布置位置：减震橡胶设在靠近搁机梁端部正下方，四个支撑点分别设为O1(0,0)、O2(x，0)、O3(x，y)、O4(0，y)，设X方向为搁机梁沿长度方向，Y方向为与曳引轮端面垂直方向，并设为横向比例系数，为纵向比例系数；
(3)、支点反力计算：靠近电梯搁机梁四端部设置的减震橡胶视为矩形平面四支点模型，采用刚性平面法方程可求出各橡胶支承点的反力Ri＝1,2,3,4为k1，k2及系统合力F合的函数，如下所求得各支点反力：
其中F合＝F1+F2+F3+G；
(4)、确定支点反力计算容许误差的最大倾角：以Y方向的橡胶布置是主要控制对象，根据支点反力计算假设基础并对照误差结果分析，求出容许误差内的最大倾角θ1；
(5)、确定国标要求指标容许误差的最大倾角：根据GBT10060-2011电梯安装验收规范的要求，曳引轮垂直度不宜大于千分之四，求出验收规范允许内的最大倾角θ2；
(6)、确定滑动支座距离：根据曳引机布置的实际情况，以O1，O2作为固定支座，以O3，O4作为滑动支座，根据电梯的使用环境确定滑动支座的初始位置，若电梯的使用环境为公共交通型，满载工况为常见工况，则在满载工况下令k2＝1，求出滑动支座距离y；若电梯使用环境为普通住宅，半载工况较为常见，则在半载工况下令k2＝1，求出滑动支座距离y；
(7)、分别校核空载工况和满载工况：可得或其中：若平面实际倾角θ实际＞min(θ1,θ2)，
在空间尺寸允许前提下，优先通过增大y来降低平面倾角，则各支点的减振橡胶刚度系数K1＝K2＝K3＝K4；
若空间尺寸不允许，则对受力较大的橡胶支座采用较大刚度的橡胶，则各支点的减振橡胶刚度系数K1＝K2≠K3＝K4。
2.根据权利要求1所述的一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法，其特征在于：所述的支点O1、O2、O3、O4分别对应所述的支点反力为R1、R2、R3、R4。
3.根据权利要求1所述的一种电梯搁机梁减振橡胶的布置方法，其特征在于：所述的支点O1和O2设为靠近电梯井道壁一侧的搁机梁端部。
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