浅析HGP- Ⅲ中高速重载大附加重对重架设计

孙立民

（大连尚利科技有限公司，辽宁 大连116600）

1 设计背景

自从HGP 高速重载推出以后，HGP 高速重载已经成为市场主要梯种之一，客户对轿厢尺寸及其装饰要求的不同，此外，随着各地地方政府及相关法律法规对电梯安全高度重视等关键因素，因此，我们就必须考虑电梯在面对大附重，标准规格已不能满足市场及客户的需求，为了提升技术优势和竞争力，对HGP 中高速重载的优化设计迫在眉睫。

2 对重架作业及相关知识介绍

对重架是电梯的重量平衡系统的成员之一，对于曳引比为2:1的电梯，对重架上还须安装对重反绳轮。对重架用钢丝绳通过曳引轮与轿厢相连，对重架内重叠多块对重块。对重架＋对重块为电梯的对重部分，此部分的作用在于平衡轿厢的重量，减少曳引轿厢时电动机的动力能源。钢丝绳与曳引轮之间的磨擦力即通常所说的曳引力。对重和轿厢一样装有导靴，且在对重架两侧增加了导向角铁，以防止对重运行脱离导轨；根据GB 7588-2015 中要求，当底坑下确有人能到达的空间时，对重上安装安全钳或将对重缓冲器安装于一直延伸到坚固地面上的实心桩墩。对重一般配置在电梯的后侧，与轿厢运行方向相反，沿着各自的导轨上、下运行。

3 设计思路及可行性分析

3.1 设计问题分析

在电梯机械系统中，安装在井道内运动组装部件为轿厢和对重两大部分，而在轿厢的尺寸不能被改变的条件下，根据HGP-Ⅲ中高速重载的标准规格并结合客户的要求进行井道的布置，要应对小井道和大附加重量唯有在不影响其强度的条件下改变对重架的尺寸和导轨强度，使其应对井道深度不足、井道宽度不足；同时应用新型木棉供油式油盅，可使对重架高度在原基础上降低52mm。当1050-150m/min 附加重量超400kg时，根据导轨件强度计算表对导轨件强度进行核算：如下表。

项目 名称 参数 基本参数 导轨规格(对重侧) T5/K 对重导轨强度判定 判定 挠度 NG

从表格中可以得出应用T-5k 导轨不能够满足x 轴方向应力（对重）对导轨件强度的要求。

当1050-150m/min 附加重量超400kg时，根据导轨件强度计算表对导轨件强度进行核算，更换T75/B导轨：如下表。

项目 名称 参数 基本参数 导轨规格(对重侧) T75/B 对重导轨强度判定 判定 挠度 OK

从表中可以看出，在附重超400KG，更换导轨后在地震工况时也是可以满足电梯对导轨强度的要求。

3.2 对重架设计思路

3.2.1 对重架结构。对于对重架装配的整体结构而言，主要有对重架边直梁、对重块压板、上下侧板、支柱、底座、上下梁板装配、绳轮组装，对重导靴装配、导轨润滑装置、缓冲座以及各装配部件的连接连装配（螺栓连接）组成。

3.2.2 对重架设计。对重架设计方案。参考轻载薄型对重架方式，结合重载对重架导靴放置方式，首先，对重架整体结构变化不大，其次，保证高速重载的对重导轨距为RG保持不变，可减少井道土建图的非标设计，并采用薄型对重架，可以使井道尺寸减小，可以在同行业中提升一定的竞争力，同时也减少与对重架相关部件的设计。

综合上述：对重架设计思路是以轻载对重架为基础进行优化设计，部件尺寸变薄，那么他们的强度也随之降低，高速重载梯种对各部件的强度要求极为严格，既要有足够的强度，也需要合理的加工工艺及精度，所以综合以上几点要求我们就需对对重架及对重架各部件进行强度校核，使电梯在安全稳定的前提下运行。

4 对重架变薄优化设计

4.1 设计原则

设计的主要思路以HGP-Ⅲ中高速重载标准对重架为依据，在标准基础上寻求最优设计，在设计过程中应遵循以下几点原则：（1）设计过程要结合HGP-Ⅲ中高速重载对重架与低速轻载对重架的结构为设计依据。（2）尽量减少部件的修改数量。（3）尽量减少新部件的设计，可在原有的部件上寻求最优设计。

通过以上设计原则的指，下面对具体的部件及尺寸进行探讨设计。

4.2 对重架各部件结构设计

对重架边直梁结构设计。对重架边直梁是直接与对重块安装的部件，也是对重架的主要装配部件，故对重架边直梁的尺寸取决于对重块的安装尺寸。新设计的对重架需要把对重导靴安装在对重架边直梁上面，所以需要对新增一块边直梁盖板用以安装对重导靴。

4.3 设计总结

综合以上设计过程可看出，此设计是在HGP 高速重载对重架的基础上并参照HGP 低速轻载对重架进行优化设计的，通过取消一些部件的制作及优化一些部件的结构及尺寸来达到设计目的，至此所有的部件优化设计完毕，对于无变动的部件可参照标准的HGP 高速重载和低速轻载对重架装配。

5 对重架主要部件强度校核

因对重架为对重侧的重要承载装置，必须对其的部分关键部件进行一系列的强度校核，以确认其安全及可行性。

主要承载部件为：

（1）对重架边直梁（主要受轴向拉伸应力）。（2）上梁板装配（主要受弯曲应力）。（3）上梁板与对重架边直梁连接的螺栓组件（主要承受剪切应力）。（4）绳轮轴承（主要考虑寿命问题）。

考虑到校核的范围，因此在校核强度时取最大规格作为校核的对象，并且附加重取到可能的最大值, 当电梯轿厢在最低层站时，对重架受力最大。

5.1 对重架的强度校核

当（载重为1050kg，V=150m/min）时：

对重侧总重：G 对重侧=1670（轿厢自重）+500（附加重量）+140×1.49（补偿链单位重量）×2+1050（额定载重）×0.5＝3113kg

对重架边直梁受力情况分析：

对重架边直梁主要受的是轴向拉伸应力，根据设计要求安全系数应按6 进行设计（即安全系数：S=σb/σ＞6），单根对重架边直梁的截面积：A=14.8cm2（查询机械设计手册可得；每个对重架有2根对重架边直梁）。

安全系数：S=σb/σ＞6

式中：σb——抗拉强度（Q235-A的抗拉强度为4100kgf/cm2）σ——正应力

正应力：σ=G对重侧/A=3113/（14.8×2）=105.2（kgf/cm2）安全系数：S=σb/σ=4100/105.2=38.9＞6 （满足要求）

绳轮轴的校核：

根据轴的受力情况，可以近似地将他看成是简支梁，承受弯曲应力，假设力全部集中于轴的中间截面，则轴受弯距最大的是中间截面，因此需校核该处强度。根据设计要求安全系数应按6 进行设计（即安全系数：S=σb /σ＞6），计算方法如下：

对于轴的受力分析见图：

轮轴的受力

轴的材质：45#钢

应力：σb≥600MPa （查机械设计手册得）

最 大 弯 矩：Mmax= G 对 重 侧×L/4 ＝M 对 重 侧×g×L/4=3113×9.8×140/4＝1067759（N.mm）

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

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

安全系数：S=σb/σmax＝600/65.4＝9.2＞6 （满足要求）

5.2 强度校核总结

经上述强度校核计算可看出，新设计的对重架在最大规格、最大允许附加重量时都满足设计要求，故新设计安全可行。