淺析HGP- Ⅲ中高速重載大附加重對重架設計

孫立民

（大連尚利科技有限公司，遼寧 大連116600）

1 設計背景

自從HGP 高速重載推出以后，HGP 高速重載已經成為市場主要梯種之一，客戶對轎廂尺寸及其裝飾要求的不同，此外，隨著各地地方政府及相關法律法規對電梯安全高度重視等關鍵因素，因此，我們就必須考慮電梯在面對大附重，標準規格已不能滿足市場及客戶的需求，為了提升技術優勢和競爭力，對HGP 中高速重載的優化設計迫在眉睫。

2 對重架作業及相關知識介紹

對重架是電梯的重量平衡系統的成員之一，對于曳引比為2:1的電梯，對重架上還須安裝對重反繩輪。對重架用鋼絲繩通過曳引輪與轎廂相連，對重架內重疊多塊對重塊。對重架＋對重塊為電梯的對重部分，此部分的作用在于平衡轎廂的重量，減少曳引轎廂時電動機的動力能源。鋼絲繩與曳引輪之間的磨擦力即通常所說的曳引力。對重和轎廂一樣裝有導靴，且在對重架兩側增加了導向角鐵，以防止對重運行脫離導軌；根據GB 7588-2015 中要求，當底坑下確有人能到達的空間時，對重上安裝安全鉗或將對重緩沖器安裝于一直延伸到堅固地面上的實心樁墩。對重一般配置在電梯的后側，與轎廂運行方向相反，沿著各自的導軌上、下運行。

3 設計思路及可行性分析

3.1 設計問題分析

在電梯機械系統中，安裝在井道內運動組裝部件為轎廂和對重兩大部分，而在轎廂的尺寸不能被改變的條件下，根據HGP-Ⅲ中高速重載的標準規格并結合客戶的要求進行井道的布置，要應對小井道和大附加重量唯有在不影響其強度的條件下改變對重架的尺寸和導軌強度，使其應對井道深度不足、井道寬度不足；同時應用新型木棉供油式油盅，可使對重架高度在原基礎上降低52mm。當1050-150m/min 附加重量超400kg時，根據導軌件強度計算表對導軌件強度進行核算：如下表。

項目 名稱 參數 基本參數 導軌規格(對重側) T5/K 對重導軌強度判定 判定 撓度 NG

從表格中可以得出應用T-5k 導軌不能夠滿足x 軸方向應力（對重）對導軌件強度的要求。

當1050-150m/min 附加重量超400kg時，根據導軌件強度計算表對導軌件強度進行核算，更換T75/B導軌：如下表。

項目 名稱 參數 基本參數 導軌規格(對重側) T75/B 對重導軌強度判定 判定 撓度 OK

從表中可以看出，在附重超400KG，更換導軌后在地震工況時也是可以滿足電梯對導軌強度的要求。

3.2 對重架設計思路

3.2.1 對重架結構。對于對重架裝配的整體結構而言，主要有對重架邊直梁、對重塊壓板、上下側板、支柱、底座、上下梁板裝配、繩輪組裝，對重導靴裝配、導軌潤滑裝置、緩沖座以及各裝配部件的連接連裝配（螺栓連接）組成。

3.2.2 對重架設計。對重架設計方案。參考輕載薄型對重架方式，結合重載對重架導靴放置方式，首先，對重架整體結構變化不大，其次，保證高速重載的對重導軌距為RG保持不變，可減少井道土建圖的非標設計，并采用薄型對重架，可以使井道尺寸減小，可以在同行業中提升一定的競爭力，同時也減少與對重架相關部件的設計。

綜合上述：對重架設計思路是以輕載對重架為基礎進行優化設計，部件尺寸變薄，那么他們的強度也隨之降低，高速重載梯種對各部件的強度要求極為嚴格，既要有足夠的強度，也需要合理的加工工藝及精度，所以綜合以上幾點要求我們就需對對重架及對重架各部件進行強度校核，使電梯在安全穩定的前提下運行。

4 對重架變薄優化設計

4.1 設計原則

設計的主要思路以HGP-Ⅲ中高速重載標準對重架為依據，在標準基礎上尋求最優設計，在設計過程中應遵循以下幾點原則：（1）設計過程要結合HGP-Ⅲ中高速重載對重架與低速輕載對重架的結構為設計依據。（2）盡量減少部件的修改數量。（3）盡量減少新部件的設計，可在原有的部件上尋求最優設計。

通過以上設計原則的指，下面對具體的部件及尺寸進行探討設計。

4.2 對重架各部件結構設計

對重架邊直梁結構設計。對重架邊直梁是直接與對重塊安裝的部件，也是對重架的主要裝配部件，故對重架邊直梁的尺寸取決于對重塊的安裝尺寸。新設計的對重架需要把對重導靴安裝在對重架邊直梁上面，所以需要對新增一塊邊直梁蓋板用以安裝對重導靴。

4.3 設計總結

綜合以上設計過程可看出，此設計是在HGP 高速重載對重架的基礎上并參照HGP 低速輕載對重架進行優化設計的，通過取消一些部件的制作及優化一些部件的結構及尺寸來達到設計目的，至此所有的部件優化設計完畢，對于無變動的部件可參照標準的HGP 高速重載和低速輕載對重架裝配。

5 對重架主要部件強度校核

因對重架為對重側的重要承載裝置，必須對其的部分關鍵部件進行一系列的強度校核，以確認其安全及可行性。

主要承載部件為：

（1）對重架邊直梁（主要受軸向拉伸應力）。（2）上梁板裝配（主要受彎曲應力）。（3）上梁板與對重架邊直梁連接的螺栓組件（主要承受剪切應力）。（4）繩輪軸承（主要考慮壽命問題）。

考慮到校核的范圍，因此在校核強度時取最大規格作為校核的對象，并且附加重取到可能的最大值, 當電梯轎廂在最低層站時，對重架受力最大。

5.1 對重架的強度校核

當（載重為1050kg，V=150m/min）時：

對重側總重：G 對重側=1670（轎廂自重）+500（附加重量）+140×1.49（補償鏈單位重量）×2+1050（額定載重）×0.5＝3113kg

對重架邊直梁受力情況分析：

對重架邊直梁主要受的是軸向拉伸應力，根據設計要求安全系數應按6 進行設計（即安全系數：S=σb/σ＞6），單根對重架邊直梁的截面積：A=14.8cm2（查詢機械設計手冊可得；每個對重架有2根對重架邊直梁）。

安全系數：S=σb/σ＞6

式中：σb——抗拉強度（Q235-A的抗拉強度為4100kgf/cm2）σ——正應力

正應力：σ=G對重側/A=3113/（14.8×2）=105.2（kgf/cm2）安全系數：S=σb/σ=4100/105.2=38.9＞6 （滿足要求）

繩輪軸的校核：

根據軸的受力情況，可以近似地將他看成是簡支梁，承受彎曲應力，假設力全部集中于軸的中間截面，則軸受彎距最大的是中間截面，因此需校核該處強度。根據設計要求安全系數應按6 進行設計（即安全系數：S=σb /σ＞6），計算方法如下：

對于軸的受力分析見圖：

輪軸的受力

軸的材質：45#鋼

應力：σb≥600MPa （查機械設計手冊得）

最 大 彎 矩：Mmax= G 對 重 側×L/4 ＝M 對 重 側×g×L/4=3113×9.8×140/4＝1067759（N.mm）

抗彎截面模量：Wn＝π×d3/32＝3.14×553/32=16325.55（mm3）

最大應力：σmax＝Mmax/Wn＝1067759/16325.55＝65.4（N.mm2）=65.4MPa

安全系數：S=σb/σmax＝600/65.4＝9.2＞6 （滿足要求）

5.2 強度校核總結

經上述強度校核計算可看出，新設計的對重架在最大規格、最大允許附加重量時都滿足設計要求，故新設計安全可行。