Лифтовое оборудование
Расчет
Расчет
Методы расчета
Проектирование лифтовой установки можно условно разделить на следующие этапы:
- На основании исходных данных (тип здания, предполагаемый пассажиропоток, количество предполагаемого оборудования) определяется количество лифтов в здании, делается предварительный расчет грузоподъемности, статических и динамических характеристик.
- На втором этапе на основании предварительных расчетов выполняется техническое задание для лифта (группы лифтов) и проектирования строительной части лифта в общем проекте здания.
- На третьем этапе производится выбор конкретных моделей лифтов из каталога, и создается проект, в котором описываются дизайнерские решения отделки кабины, дверей лифта и шахты, а также сочленение строительной части лифта и здания.
- На четвертом этапе на основании технических расчетов делаются экономические расчеты, то есть составляется смета для конкретных моделей подъемного и другого оборудования с учетом всех дополнительных работ.
Оптимальное количество лифтов в здании
Расчет количества лифтов, необходимых для того или иного типа строения, необходимо проводить на стадии проектирования здания. Механизмы, которые позволяют определить, сколько подъемников обеспечат комфортную перевозку пассажиров между этажами, прописаны в приложении №2 «Методические основы расчета пассажирского вертикального транспорта (лифтов)» пособия к СНиП 2.08.02-85.
Грубо в уме можно прикинуть необходимое количество лифтов так:
А- количество человек в здании поделить на количество этажей; Б - количество этажей в здании разделить на 3. Сравнить величины А и Б, выбрать большую из них, округлить до целого. Разумеется, это очень приблизительный способ, не учитывающий многих важных факторов, поэтому проектные организации его не используют.
Есть два основных метода, по которым проводятся подобные расчеты.
1.Теоретический метод
Помогает достаточно точно определять требуемое количество лифтового оборудования, его скорости и грузоподъемности для офисных или жилых зданий. Преимуществом теоретического метода является универсальность, так как расчет выполняется по формулам, приведенным в ГОСТ Р 52941-2008. В расчете оцениваются следующие характеристики:
- Грузоподъемность (номинальная вместимость) лифтов. Грузоподъемность определяется численностью пассажиров, накопившихся в лифтовых холлах за время интервала движения лифтов. Чем меньшую долю величина заполнения кабины лифта составляет от грузоподъемности, тем выше уровень комфортности обслуживания пассажиров.
- Интервал движения лифтов.
- Число пассажирских лифтов, требующихся для установки в здании, то есть отношение времени кругового рейса лифта к интервалу движения лифтов.
- Вероятная высота подъема лифта. Для простоты в расчетах в качестве основного принят первый этаж. При проектировании лифтов с остановочными площадками на подвальных и цокольных этажах в расчет вносятся поправки.
- Коэффициенты междуэтажных перевозок. Они учитывают дополнительные остановки, которые должен сделать лифт для обслуживания пассажиров, перемещающихся на подъем и спуск между этажами выше основного посадочного этажа. В зависимости от типа здания изменяется и коэффициент междуэтажных перевозок.
- Офисные здания. Именно они имеют наиболее высокий пассажиропоток. Междуэтажный трафик будет более сложным, если помещения здания принадлежат не одному, а разным арендаторам.
- Учебные заведения. Достаточно сложный для просчета оптимального количества лифтов тип зданий. Следует учитывать фактор «звонка», означающего начало перерыва, по которому учащиеся всех этажей выходят на посадочные площадки для междуэтажных перемещений в аудиторию, расположенную на другом этаже, на основной этаж для перехода в другой корпус или в столовую/буфет.
- Гостиницы. Наиболее простой для проведения расчетов по количеству лифтов тип зданий. Например, в отеле, по сравнению с офисным зданием такого же размера, меньший пассажиропоток (количество людей на квадратный метр). Также к лифтам в гостиницах предъявляются менее жесткие требования ко времени ожидания лифта, и у них меньшая пропускная способность.
- Жилые дома. Если дом выполнен по типовому проекту и поделен на подъезды, то можно обойтись без расчетов. На подъезд с 4 - 6 квартирами достаточно одного лифта.
Метод имитационного моделирования
Метод имитационного моделирования производит расчеты на основе виртуальной модели здания и данных о количестве пассажиров. Также в модели учитывается лифтовая группа с характерными параметрами. Специалисты собирают статистические данные за определенный промежуток времени, чтобы сделать вывод о процессах во время движении лифта. Имитационная модель дает возможность задавать различные параметры и выдавать прогноз с их учетом. Например, смоделировать пассажиропоток в офисном здании в обеденное время, когда пассажиры с различных этажей направляются на этаж, на котором находится столовая или на посадочный этаж, чтобы отобедать в близлежащем кафе. Или ситуацию, когда один арендатор занимает помещения на разных этажах, и сотрудники вынуждены часто перемещаться с этажа на этаж для контакта с коллегами.
Статический и кинематический расчет лифта:
Статический и кинематический расчет включает определение массы подвижных элементов и канатов лифта, сопротивлений движению кабины и противовеса, нагрузки на канатоведущем органе, параметров двигателя, редуктора и тормоза механизма подъема без учета действия сил в переходных режимах. В связи с этим статический расчет имеет предварительный характер и требует последующей корректировки по результатам динамического расчета (уточняются параметры канатоведущего шкива, тормоза, муфты).
Порядок статического расчета следующий:
1. В соответствии с назначением и конструктивными особенностями здания выбирается кинематическая схема лифта.
Существует ряд различных канатных систем, применение которых зависит от конкретных условий, в частности - от расположения лебедки, номинальной грузоподъемности и номинальной скорости кабины.
Для увеличения срока службы лифта и экономии электроэнергии большое внимание необходимо уделить выбору канатной системы. Число блоков необходимо сократить до минимума и, по возможности, избегать перегибов канатов.
Верхнее расположение лебедки дает возможность применения наиболее простой канатной системы и относительно небольшую нагрузку на конструкцию здания.
В некоторых установках лебедка расположена в подвальном помещении рядом с полом шахты. В этом случае выше нагрузка, действующая на расположенные в верхней части шахты блоки, и, следовательно, на несущие конструкции здания. Это ведет к удорожанию лифтовой установки. По вышеприведенным причинам следует по возможности избегать нижнего расположения лебедки.
Существует ряд различных канатных систем, применение которых зависит от конкретных условий, в частности - от расположения лебедки, номинальной грузоподъемности и номинальной скорости кабины.
Для увеличения срока службы лифта и экономии электроэнергии большое внимание необходимо уделить выбору канатной системы. Число блоков необходимо сократить до минимума и, по возможности, избегать перегибов канатов.
Верхнее расположение лебедки дает возможность применения наиболее простой канатной системы и относительно небольшую нагрузку на конструкцию здания.
В некоторых установках лебедка расположена в подвальном помещении рядом с полом шахты. В этом случае выше нагрузка, действующая на расположенные в верхней части шахты блоки, и, следовательно, на несущие конструкции здания. Это ведет к удорожанию лифтовой установки. По вышеприведенным причинам следует по возможности избегать нижнего расположения лебедки.
2. Определяется масса кабины и противовеса. Масса кабины для грузовых лифтов: GK = (200...400)* FK где FK— площадь пола кабины, м2.
3. Масса противовеса определяется, исходя из условий уравновешивания массы кабины и части массы груза: Gn = GK+ 0,5 G;
4. Определяется необходимое число ветвей канатов подвески кабины и типоразмер каната из условий прочности. Диаметр каната грузовых лифтов с проводником должен быть не менее 9,5 мм, а канат ограничителя скорости - d > 7 мм;
5. Производится расчет массы вспомогательных уравновешивающих канатов или цепей с учетом схемы запасовки канатов механизма подъема.
Полиспаст - это грузоподъёмное устройство, состоящее из собранных в подвижную и неподвижную обоймы блоков, последовательно огибаемых канатом и предназначенное для выигрыша в силе или в скорости.
Противовес служит для создания тягового усилия и уменьшения окружного усилия на канатоведущем органе. Тяговое усилие равно разности натяжений в кабинной и противовесной ветвях тяговых канатов. Величина окружного усилия прямо связана с крутящим моментом и, следовательно, с мощностью приводного электродвигателя. Чем меньше крутящий момент, тем меньше требуемая мощность электродвигателя. Противовес должен уравновешивать порожнюю кабину и часть, примерно 40...50%, веса полезного груза.
Чаще всего используется система с уравновешивающими канатами (цепями), соединяющими противовес и кабину при простой и полиспастной подвеске.
В этом случае масса уравновешивающих канатов, кг: Gy = qy*ly,
где qy— удельный вес уравновешивающих канатов (то есть вес 1 м длины каната); lу— общая длина уравновешивающих канатов;
Противовес служит для создания тягового усилия и уменьшения окружного усилия на канатоведущем органе. Тяговое усилие равно разности натяжений в кабинной и противовесной ветвях тяговых канатов. Величина окружного усилия прямо связана с крутящим моментом и, следовательно, с мощностью приводного электродвигателя. Чем меньше крутящий момент, тем меньше требуемая мощность электродвигателя. Противовес должен уравновешивать порожнюю кабину и часть, примерно 40...50%, веса полезного груза.
Чаще всего используется система с уравновешивающими канатами (цепями), соединяющими противовес и кабину при простой и полиспастной подвеске.
В этом случае масса уравновешивающих канатов, кг: Gy = qy*ly,
где qy— удельный вес уравновешивающих канатов (то есть вес 1 м длины каната); lу— общая длина уравновешивающих канатов;
6. Определяется расчетный диаметр D канатоведущего шкива из условия допустимого угла перегиба и компоновки лифтового оборудования в плане шахты с учетом допустимых зазоров и расстояний, регламентируемых правилами ПУБЭЛ:
Величина D пропорциональна диаметру каната dK с учетом запаса прочности, но при этом она не должна превышать расстояния между геометрическими центрами плана кабины и противовеса (в шахте) lКП.
Если же расстояние между центром кабины и противовеса больше диаметра шкива, то может быть предусмотрен отводной блок для отклонения канатов. Он позволяет увеличить расстояние между ветвями канатов, не увеличивая размеров канатоведущего шкива. Кроме того, отводные блоки применяют в тех случаях, когда необходимо изменить направление канатов, например, в выжимных лифтах, а также в лифтах с полиспастной подвеской.
Величина D пропорциональна диаметру каната dK с учетом запаса прочности, но при этом она не должна превышать расстояния между геометрическими центрами плана кабины и противовеса (в шахте) lКП.
Если же расстояние между центром кабины и противовеса больше диаметра шкива, то может быть предусмотрен отводной блок для отклонения канатов. Он позволяет увеличить расстояние между ветвями канатов, не увеличивая размеров канатоведущего шкива. Кроме того, отводные блоки применяют в тех случаях, когда необходимо изменить направление канатов, например, в выжимных лифтах, а также в лифтах с полиспастной подвеской.
7. Производится расчет величины сопротивлений кабины и противовеса. Аэродинамическое сопротивление движению кабины скоростного лифта WK=1,2*FK*(vK/3)2 где vк— скорость кабины, м/с.
8. Рассчитывается сопротивление движению кабины с грузом Wkc = wc*(2NH + 4Nп ), где Nп и Nн — силы нормального давления роликов на направляющие по направлению движения и перпендикулярном к нему, Н;
Nп — возникают в горизонтальной плоскости, Н;
NH— от перекоса кабины в вертикальной плоскости, Н
Nп — возникают в горизонтальной плоскости, Н;
NH— от перекоса кабины в вертикальной плоскости, Н
9. Рассчитывается величина расчетного статического натяжения каната Sp=(G + GK+0,5GH + GT.K.)/mn*in*g,
где G — номинальная грузоподъемность лифта, кг; GK — масса кабины, кг; GH — масса натяжного груза уравновешивающих канатов, кг; GТ.К — масса тяговых канатов подвески кабины в нижнем крайнем положении, кг; mп — кратность полиспаста канатной подвески кабины; in — число ветвей подвески кабины.
Для предотвращения скручивания уравновешивающих канатов внизу шахты устанавливается массивный натяжной блок, который может перемещаться по вертикальным направляющим при вытяжке канатов.
Общая масса натяжного устройства составляет 300- 600 кг;
где G — номинальная грузоподъемность лифта, кг; GK — масса кабины, кг; GH — масса натяжного груза уравновешивающих канатов, кг; GТ.К — масса тяговых канатов подвески кабины в нижнем крайнем положении, кг; mп — кратность полиспаста канатной подвески кабины; in — число ветвей подвески кабины.
Для предотвращения скручивания уравновешивающих канатов внизу шахты устанавливается массивный натяжной блок, который может перемещаться по вертикальным направляющим при вытяжке канатов.
Общая масса натяжного устройства составляет 300- 600 кг;
11. Рассчитывается величина натяжения канатов подвески кабины и противовеса в различных эксплуатационных и испытательном (ИС) режимах.
12. Рассчитывается статическая нагрузка на канатоведущем шкиве и соотношение натяжений канатов в расчетных режимах: соотношение натяжений ψ = Smax /Smin; консольная нагрузка канатоведущего шкива Rконс = Sнаб + Sсб; окружное усилие на канатоведущем шкиве: Wo =(Smax- Smin) ± 0,02Smax. Знак «плюс» берется при подъеме, а «минус» при опускании неуравновешенного груза;
13. Определяется необходимая мощность электродвигателя, двигатель выбирается из каталога;
14. Исходя из скорости подъема кабины и диаметра канатоведущего шкива, рассчитывается частота его вращения, и определяется общее передаточное число редуктора; на основании расчетов по каталогу выбирается редуктор, обеспечивающий скорость движения кабины с точностью не менее 5 %;
15. Рассчитывается тормозной момент тормоза из условия удержания максимального неуравновешенного груза в эксплуатационном и испытательном режимах, выбирается тормоз по каталогу.