钢丝绳式电梯UCMP的评估标准指南驱动装置强度标准篇第二版2009-06-05中文

1/69钢丝绳式电梯开门运行保护装置的评估标准指南驱动装置强度标准篇第2版（2009年06月05日发行）（社团法人）日本电梯协会（社团法人）日本电梯协会2/69前言本指南根据2008年9月19日颁布的新施行令第129条10第4项涉及的《关于钢丝绳式电梯的安全装置的评估标准（业务规则）》，就电动机轴上设有制动器的驱动装置的齿轮、电动轴等、动力传递机构的强度、疲劳安全系数的计算标准和判定标准，由日本电梯协会内所设的驱动装置强度标准研究工作组研究具体的详细方案，汇编成日本电梯协会的技术资料，与（财团法人）日本建筑设备和升降机中心（以下简称“BEEC”）共同发行。法令第129条10第3项第一款规定必须配备“驱动装置和控制器发生故障时，如轿厢的位置发生明显移动或在轿厢和井道的门全关闭前轿厢发生升降，能够停止轿厢运行的装置”（开门运行保护装置（以下称UCMP-UnintendedCarMovementProtection））。同时，法令第129条10第4项还规定，确保UCMP功能的装置为国土交通大臣规定的结构方式或者经大臣认定。但本项由于未颁布相关告示，因此必须取得大臣认定，汇总了该认定标准、试验方法等内容的业务规则已由BEEC公布。业务规则举例说明了要实现钢丝绳式电梯的UCMP功能，就要配备备用型双重制动装置和平时工作型双重制动装置中的任一种制动装置。对于平时工作型双重制动器，允许在驱动装置的电动轴侧设双重制动器，而对于开头所述的动力传递机构，则要求确保充分的强度、疲劳安全系数。钢丝绳式电梯的驱动装置，大致包括蜗杆曳引机、斜齿轮曳引机、无齿轮曳引机，本资料分别列举了计算方法、计算示例、所需安全系数，并考虑到了能够判定驱动装置是否具有充分的强度。但由于曳引机的构成因各厂商而异，因此，至今难以制定统一标准，但UCMP的评估标准必须具备，所以，根据各家厂商的曳引机设计思想、过去的问题事例的分析结果等条件，制定了符合现实的标准。请各厂商根据各类曳引机的构成以及在各厂商进行的实机试验的结果数据等内容，在适当调整后，采用各计算标准。完（社团法人）日本电梯协会3/69目录1.概述…42.载荷计算方法…42.1计算蜗杆曳引机的轴载荷…52.2计算斜齿轮曳引机的轴载荷…172.3计算无齿轮曳引机的轴载荷…293.轴的强度计算标准…323.1疲劳强度…323.2长时间载荷的静态强度…373.3短时间载荷的静态强度…383.4计算示例…394.齿轮的强度计算标准…424.1适用…424.2计算方法…42（1）涡轮…42（2）斜齿轮…475.制动盘的强度标准…525.1对均匀作用于制动盘圆周方向的应力强度…525.2对作用于制动盘临界断面的应力强度…546.键的强度计算标准…567.压配传递力矩的计算标准…588.轴接头（联轴器）的强度计算标准…609.花键的强度计算标准…61〔解释说明〕关于安全系数的依据…65（社团法人）日本电梯协会4/691概述由于备用型双重制动器假定了一个直接作用于钢丝绳、绳轮、轿厢等部位的制动装置，因此，无需考虑到驱动装置的强度不足等风险，而一般的钢丝绳式电梯系统，在制动器发生故障时，仍能够使轿厢保持静止（通过附加制动器监控功能以确保安全），由于要排除错误运作时乘客进入轿厢的风险，因此，建议将平时工作型双重制动器作为最佳系统。如采用平时工作型双重制动器，在电动机轴侧设有制动器时，需确认齿轮、传递轴等动力传递机构的强度、疲劳强度安全系数足够高，而本资料中，由于各种余量、偏差等数据是包含在安全系数内的，因此，如果满足各章所示的必要安全系数，则可以说各部位的强度是充分安全的。本指南针对关键传递部件，即各曳引机的轴和涡轮、螺旋齿轮（斜齿轮）、制动盘、花键，列示了其强度计算的方法、计算示例、所需安全系数，第2章叙述了作用于各曳引机各部位的载荷计算方法，第3章记述了轴、第4章记述了齿轮、第5章记述了制动盘、第6章记述了花键的各相关强度标准。运用时，首先，结构参照第2章，以作用力矩、轴载荷作为输入条件，计算出各部位的作用力、反力和力矩，然后可将这些数值用于第3章以后各因素的计算。2载荷计算方法轴上施加的载荷計算方法施加在入出轴上载荷要考慮垂吊载荷、入出轴上的扭力、及歯輪的反力。但是对扭力对而言应考慮井道効率和歯輪効率。计算对轴施加的载荷的流程图如图2-1所示：对输入输出轴施加的载荷，要考虑到悬吊载荷、输入输出力矩和齿轮反力。对于力矩，应考虑到井道效率和齿轮效率。开始计算载荷计算出齿轮作用力齿轮参数，输入输出轴力矩计算出支反力轴尺寸，绳轮轴载荷计算出力矩载荷计算结束图2-1计算载荷的流程图（社团法人）日本电梯协会5/692.1计算蜗杆曳引机的轴载荷（1）输入条件绳轮轴载荷Q：作用于100％载重量绳轮轴的悬吊载荷静止力矩（输出轴）Ts：保持0％或100％载重量轿厢的绳轮轴力矩加速力矩（输出轴）Ta：100％载重量加速运行中的绳轮轴力矩制动器力矩（输出轴）Tb：紧急制动时的绳轮轴力矩静止力矩（输入轴）Ts：保持0％或100％载重量轿厢的蜗杆轴力矩制动器力矩（输入轴）Tb：紧急制动时的蜗杆轴力矩（2）各参数（绳轮轴尺寸、蜗杆尺寸）绳轮轴和蜗杆尺寸：见下图齿轮参数涡轮节圆半径：r蜗杆节圆直径：d法向压力角：αn超前角：β齿轮间摩擦系数：μ蜗杆轴涡轮绳轮轴绳轮图2-2绳轮单柱式（社团法人）日本电梯协会6/69蜗杆轴涡轮绳轮轴绳轮图2-3绳轮双柱式蜗杆轴涡轮绳轮轴绳轮图2-4绳轮轴双柱式（社团法人）日本电梯协会7/69（3）作用于蜗杆轴的力矩计算示例作用于蜗杆轴的力矩计算示例如下所示：作用于各支撑点的反力和力矩，因轴的旋转方向而变化，因此，计算时要考虑到旋转方向。输入项目齿轮作用力项目符号值单位静止力矩（输出轴）加速力矩（输出轴）制动器力矩（输出轴）静止力矩（输入轴）加速力矩（输入轴）制动器力矩（输入轴）蜗杆轴尺寸涡轮PCD半径法向压力角超前角蜗杆间距PCD齿轮摩擦系数项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向力作用于齿面的载荷作用于涡轮半径方向的力涡轮的轴推力蜗杆轴涡轮绳轮轴绳轮图2-5整体型（社团法人）日本电梯协会8/69支撑点的反力支点A齿轮作用力的各成分支点上的各成分支点B齿轮作用力的各成分支点上的各成分力矩弯矩a-e区间项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向半径方向推力方向项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向Y成分Z成分项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向半径方向推力方向项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向Y成分Z成分临界断面x260mm项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向Y方向Z方向合成e-b区间临界断面x260mm项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向Y方向Z方向合成扭矩项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位a-e间e-b间Ex旋转方向：CW，静止力矩，Y方向（社团法人）日本电梯协会9/69（4）作用于绳轮轴的力矩计算示例作用于绳轮轴的力矩计算示例如下所示：作用于各支撑点的反力和力矩，因轴的旋转方向而变化，因此，计算时要考虑到旋转方向。1）绳轮单柱式输入项目项目符号轴载荷静止力矩（输出轴）加速力矩（输出轴）制动器力矩（输出轴）绳轮轴尺寸涡轮PCD半径法向压力角超前角齿轮摩擦系数值单位齿轮作用力项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向力作用于齿面的载荷作用于涡轮半径方向的力涡轮的轴推力支撑点的反力支点C齿轮作用力和轴载荷的各成分项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向半径方向推力方向轴载荷支点上的各成分项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X成分Y成分支点D齿轮作用力和轴载荷的各成分项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向半径方向推力方向轴载荷支点上的各成分项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X成分Y成分（社团法人）日本电梯协会10/69力矩弯矩c-f区间临界断面x100mm旋转方向：CW，静止力矩，合成f-d区间临界断面x370mmd-g区间临界断面x370mm扭矩项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时旋转方向X方向Y方向合成项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X方向Y方向合成单位项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时旋转方向单位项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位Y方向c-f间f-d间d-g间（社团法人）日本电梯协会11/692）绳轮双柱式输入项目支撑点的反力支点C齿轮作用力和轴载荷的各成分支点上的各成分支点D齿轮作用力和轴载荷的各成分支点上的各成分齿轮作用力项目符号轴载荷静止力矩（输出轴）加速力矩（输出轴）制动器力矩（输出轴）绳轮轴尺寸涡轮PCD半径法向压力角超前角齿轮摩擦系数值单位项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向力作用于齿面的载荷作用于涡轮半径方向的力涡轮的轴推力项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向半径方向推力方向轴载荷项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X成分Y成分项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X成分Y成分项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向半径方向推力方向轴载荷（社团法人）日本电梯协会12/69力矩弯矩f-c区间临界断面x100mmc-g区间临界断面x137mmg-d区间临界断面x300mm扭矩旋转方向：CW，静止力矩，合成项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位f-c间c-g间g-d间项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X方向Y方向合成项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X方向Y方向合成项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X方向Y方向合成（社团法人）日本电梯协会13/693）绳轮轴双柱式输入项目支撑点的反力支点C齿轮作用力和轴载荷的各成分支点上的各成分支点D齿轮作用力和轴载荷的各成分支点上的各成分齿轮作用力项目符号轴载荷静止力矩（输出轴）加速力矩（输出轴）制动器力矩（输出轴）绳轮轴尺寸涡轮PCD半径法向压力角超前角齿轮摩擦系数值单位项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向力作用于齿面的载荷作用于涡轮半径方向的力涡轮的轴推力项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向半径方向推力方向轴载荷项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X成分Y成分项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位切向半径方向推力方向轴载荷项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X成分Y成分（社团法人）日本电梯协会14/69力矩弯矩c-f区间临界断面x162mmf-g区间临界断面x362mmg-d区间临界断面x362mm扭矩旋转方向：CW，静止力矩，合成项目符号计算公式f-c间c-g间g-d间项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X方向Y方向合成项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X方向Y方向合成项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位旋转方向X方向Y方向合成计算值静止时加速时急停时单位（社团法人）日本电梯协会15/694）整体型输入项目支撑点的反力支点上的各成分支点D齿轮作用力和轴载荷的各成分支点上的各成分齿轮作用力支点C齿轮作用力和轴载荷的各成分项目符号轴载荷静止力矩（输出轴）加速力矩（输出轴）制动器力矩（输出轴）绳轮轴尺寸涡轮PCD半径法向压力角超前角齿轮摩擦系数值单位项目符号计算公式计算值静止时加速时急停时单位计算值静止时加速时急停时单位计算值静止时加速时急停时单位计算值静止时加速时急停时单位项目符号计算公式项目符号计算公式项目符号计算公式项目符号计算公式旋转方向旋转方向切向力作用于齿面的载荷作用于涡轮半径方向的力涡轮的轴推力X成分Y成分X成分Y成分切向半径方向推力方向轴载荷切向半径方向推力方向轴载荷计算值静止时加速时急停时单位（社团法人）日本电梯协会16/69力矩弯矩c-f区间临界断面x160mmf-g区间临界断面x360mmg-d区间临界断面x360mm扭矩旋转方向：C