淺談轎架和轎底結構分析*

王勤思，趙海燕

(1．快速電梯有限公司，江蘇蘇州 215006;2．蘇州市職業大學，江蘇 蘇州 215104)

0 引言

隨著房地產行業的繁榮和城市化的進展，電梯已成為日常生活中不可或缺的工業設備。電梯的安全關系著千家萬戶的幸福，因此電梯設計人員對電梯強度的設計和驗證非常重要。隨著市場的激烈競爭，電梯廠家需要快速地推出有競爭力的產品，借助有限元軟件可快速的驗證產品的設計是否符合設計要求。

針對客梯轎架轎底設計人員，定義最低限度結構分析要求。使用環境不同、標準不同、客戶的要求不同，對可接受應力要求、變形大小的程度也不盡相同。

1 工況介紹

電梯運行主要分靜載、正常運行、層站加載、緊急情況運行(緊急制停、安全鉗動作、撞擊緩沖器等)［1］。對于常用客用電梯，我們計算分析時主要考慮靜載和緊急情況運行。

對不同的工況，我們設立系數K，在計算和結構分析時，均要乘以這個系數K:

式中:γ為等效加速度或減速度，m/s2;g為重力加速度 9．81 m/s2。

1．1靜 載

當電梯停在最高層站時，轎廂轎架不僅要受到額定載荷所施加的力，同時還受到補償鏈/補償繩和隨行電纜所加的力(靜載時γ=0，即K=1)。

式中:WCC為補償鏈/補償繩重量，N;WTC為隨行電纜重量，N;R為提升高度，m;CC為補償鏈/補償繩單位質量，kg/m;TC為隨行電纜單位質量，kg/m。

1．1．1 載荷分布

載荷是要分布在轎底上的，我們分析是經常用到的就是100%載荷和50%載荷，后者主要考慮到偏載時對構件的影響。(在GB7588-2003付錄G導軌驗算中，100%載荷按最不利的情況均勻分布在3/4轎廂面積上，此要求也是考慮偏載對導軌的影響)

式中:W100為100%載荷，N/mm2;W50為50%載荷，N/mm2;Q為額定載荷，kg;CW為轎廂寬度，mm;CD為轎廂深度，mm。

1．1．2 集中載荷

分析轎底要考慮集中應力對構件的影響。筆者工作中就碰到因集中應力造成轎底面破壞的投訴。客梯在交付后，業主都會裝修，經常利用電梯用手推車運一些重物(如水泥、黃沙、石子等建材)，經過多次碾壓后，轎底面變成了波浪形?？吞菡５挠猛局皇沁\輸人員，不會應用到運輸建材，但實際情況還是會發生。再加上電梯有1～2年免費保養期，因業主的使用不規范，導致的電梯的損壞，最終還是由電梯公司買單。所以有時設計時按照標準設計不一定能滿足客戶的需求，是否滿足由客戶最終確定。

在驗證集中應力時，需考慮三種位置情況:①地坎位置;②位于轎底中心，車輪壓于加強筋上;③位于轎底中心，車輪壓于加強筋之間。

其它分析約定:車輪之間的距離300～500 mm;每個車輪的載荷0．1×Q×g(對于額定載重量小于2 500 kg的私人住宅、辦公樓、賓館、醫院等處使用的電梯最大不超過0．2×Q ×g［2］);每個輪子的施力面積建議最小為25 mm×25 mm，最大為50 mm×50 mm。

1．2 緊急情況運行

1．2．1 緊急制停

最不利的工況是電梯125%額定載荷在層站最高處發生緊急制停情況。此時125%額定載荷的力要均勻分布在轎底上，減速度γ=1．25×α。

式中:W125為125%載荷，N/mm2;α為額定電梯系統加減速度，m/s2。

1．2．2 安全鉗動作

最不利的工況同樣發生在層站最高處。

1．2．2．1 安全鉗均衡受力

此種情況假設轎架水平約束由導靴提供，垂直約束由安全鉗提供。此處考慮3種情況:一是125%額定載荷作用在轎底上;二是50%載荷作用在轎底左側或右側;三是50%載荷作用在轎底前側或后側。

安全鉗制停力FS，FS/2分別作用在安全鉗體上。

式中:P為轎廂質量，kg。

整個轎廂受K×g向下加速度。

當50%載荷作用在轎底左側時，此工況FS計算同上，此時的加速度

對于50%載荷作用在轎底前側/后側的工況，此時的加速度γ計算同上。

1．2．2．2 安全鉗不均衡受力

考慮到轎架在實際運行時不是均衡的，安全鉗的制動力也不是相等的，假設此工況載荷為100%額定載荷，γ=9．81 m/s2，轎廂位于層站最高處，安全鉗一邊承受40%FS，另外一邊承受60%FS，當然如果情況比40:60還惡劣，可以按30:70比例也是可以的。加速度γ計算同上。

1．2．3 緩沖器撞擊

緩沖器撞擊發生在層站最底處，這時補償鏈/補償繩、隨行電纜的對轎廂的影響可以忽略不計。此處我們同樣考慮3種情況:一是125%額定載荷作用在轎底上;二是50%載荷作用在轎底左側或右側;三是50%載荷作用在轎底前側或后側。緩沖器撞擊3種情況 γ 均為9．81 m/s2，即 K=2。

2 許用應力及變形

ASME A17．1-2004［3］給我們提供了參考標準:靜載工況(不包含集中載荷工況)，轎架和轎底許用應力建議為材料許用應力δS的0．4倍，此文中其它工況建議為材料許用應力δS的0．8倍。對于變形，在靜載工況下，許用變形最大不超過構件跨距的1/960。

3 結語

考慮了多種狀況對結構分析時的影響，同時還考慮集中載荷、偏載對結構分析的影響，能較全面的驗證轎架及轎底的結構設計，為電梯從業者提供了參考。

［1］ 包繼虎．船用電梯轎廂架結構設計與分析［J］．中國電梯，2009(19):30-33．

［2］ GB7588-2003，電梯制造與安裝安全規范［S］．

［3］ ASME A17．1-2004，Safety Code for Elevators and Escalators［S］．