Расчет конструкции лифта

С учетом вышесказанного в КВШ используем канавку клиновую с подрезом.

Канатоведущие шкивы и отклоняющие блоки изготавливаются из чугунного или стального литья. Отливка в зоне обода должна иметь достаточно высокую твердость и однородную структуру.

Расстояние между канавками обода КВШ зависит от диаметра каната и определяется по формуле

, (3.15)

Ширина обода КВШ определяется числом параллельных ветвей канатов

, (3.16)

где t, d - шаг канавок и диаметр каната, мм;

m - число параллельных ветвей канатов;

z - число обхватов канатами КВШ.

Для обеспечения долговечности каната важно обеспечить минимальное число их перегибов на отклоняющих блоках и допустимое по ПУБЭЛ соотношение между диаметром каната и огибаемого канатом цилиндрического тела (КВШ, отклоняющий блок). В связи с этим, диаметр КВШ и отклоняющих блоков следует определять с учетом условия долговечности

,

где е - коэффициент, учитывающий допускаемый изгиб каната на шкиве;

d - диаметр каната, мм.

В соответствии с табл. 3.3 [11] для лифтов, в которых допускается транспортировка людей, с линейной скоростью кабины до 1,6 м/с значение коэффициента е=40.

Подбираем диаметр шкива и обводных блоков D_шк= D_бл= 720 мм.

Обод шкива проверяется на допускаемое напряжение смятия в зоне контакта с рабочей поверхностью ручья по формуле

, (3.17)

где - наибольшее натяжение всех канатов, Н;

- число канатов;

D - диаметр канатоведущего шкива, м;

- коэффициент, характеризующий профиль ручья (коэффициент давления).



Для клинового ручья коэффициент давления может быть определен по формуле

Допустимое значение определяем по графику на рис. 3.14 [11]:

,

7,47 МПа ? 65 МПа

Вывод: расчетное напряжение смятия не превышает допустимого, следовательно, шкив подобран правильно.

3.5 Расчет тяговой способности канатоведущего шкива

Тяговое усилие канатоведущего шкива определяется силой трения канатов о шкив. Если кабину лифта начать постепенно перегружать, то при определенном значении массы груза сила трения окажется недостаточной, и канаты начнут скользить по шкиву. Причем начало скольжения канатов происходит при совершенно определенном соотношении между усилиями в левой и правой ветвях каната.

Во избежание полного проскальзывания каната относительно шкива необходимо выполнить условие формулы Эйлера

, (3.18)

где - коэффициент трения между канатом и ручьем шкива, [11];

- угол обхвата шкива, рад,

Величина называется тяговым коэффициентом или тяговым фактором, и чем она больше, тем большее тяговое усилие может создавать канатоведущий шкив.

Как следует из формулы (3.18), величина тягового фактора шкива зависит от величины коэффициента трения каната о шкив и угла обхвата шкива канатом .

При проектировании лифтов с канатоведущими шкивами необходимо проводить проверку тяговой способности шкива. Для расчета выбирается такой режим работы, когда усилие в более загруженной ветви достигает максимума, а в менее загруженной ветви - минимума. Обычно это соответствует периоду пуска полностью груженной кабины с первого этажа (рис. 3.8).



Рис 3.8. Кинематическая схема лифта

В этом случае усилие в точке набегания канатов на шкив

,

где Q, Q_к, Q_тк - масса груза, кабины и тяговых канатов, кг;

- ускорение пуска. В соответствии с ПУБЭЛ [4] максимальное ускорение пуска для лифтов, в которых допускается транспортировка людей,

g - ускорение свободного падения,

- коэффициент трения башмаков (для металлических башмаков принимается равным 0,12);

, - ширина и глубина кабины соответственно, м;

- расстояние между башмаками по вертикали, м.

Усилие в точке сбегания (см. рис. 3.8)

,

где - сила инерции противовеса в период пуска, направленная в сторону, противоположную направлению движения противовеса, кг.

В соответствие с выводами, полученными в [11]

Подставив полученное значение в формулу Эйлера получим

1,5<3

Условие 3.18 выполняется.

Вывод: тяговая способность канатоведущего шкива достаточна для работы лифта.

3.6 Расчет электродвигателя

Потребная мощность двигателя лебедки для обычных лифтов выбирается по условию движения полностью груженой кабины с первого этажа без учета инерционных нагрузок:

(3.19)

где - КПД передачи (для червячной передачи з = 0,6…0,8; КПД возрастает с увеличением числа заходов червяка);

- КПД шкива или барабана (з_шк = 0,94…0,98; меньшие значения относятся к шкивам на подшипниках скольжения, большие - к шкивам на подшипниках качения).

В лифтах с противовесом окружное усилие

Сопротивление на отклоняющих блоках можно с достаточной точностью определить по формуле

, (3.20)

где S_бл - усилие в канате при набегании на отклоняющий блок, Н;

- угол обхвата блока канатами;

- коэффициент сопротивления (для блоков на подшипниках качения щ = 0,02; на подшипниках скольжения щ = 0,04).

Сопротивление на верхнем блоке

Сопротивление на нижнем блоке

Выбираем двигатель АС-2-72-6/18ШЛ со следующими параметрами:

N=3,35/1,18 кВт;

n=950/275 мин^-1

3.7 Расчет редуктора

В редукторах лифтовых лебедках преимущественное распространение получили червячные передачи (рис. 3.9) в силу ряда очевидных преимуществ: возможность получения больших передаточных чисел в одной паре, а также плавность и бесшумность работы [3].

Недостатком червячной передачи является сравнительно низкий КПД, повышенный износ в связи с большими скоростями скольжения в зацеплении, склонность к задирам и заеданию контактирующих поверхностей.

Рис. 3.9. Схема червячной передачи лифтового редуктора:

а) червячная передача; б) червяк цилиндрический; в) червяк глобоидный

В нашей стране отдается предпочтение глобоидным передачам. Глобоидные червячные передачи обладают повышенной нагрузочной способностью, так как в зацеплении с зубом червяка одновременно находится несколько зубьев, и линии контакта зубьев с червяком располагаются практически перпендикулярно вектору скорости скольжения, что способствует образованию непрерывной масляной пленки на трущихся поверхностях. Благоприятные условия смазки способствуют устранению заедания в червячном зацеплении.

Увеличение площади контактной поверхности позволяет использовать более дешевые сорта бронзы и дает некоторую экономию цветных металлов. Именно это обстоятельство предопределило предпочтительное применение глобоидных передач в лифтовых лебедках отечественного производства в послевоенный период. Наряду с очевидными достоинствами, глобоидные передачи имеют весьма существенные недостатки.

Значительно сложнее технология изготовления глобоидных передач. Практическое отсутствие оборудования для шлифовки глобоидного червяка исключило возможность его термической обработки, что в свою очередь, привело к снижению усталостной прочности, уменьшению КПД и повышенному износу зубьев колеса в связи с наличием существенных микронеровностей на поверхности червяка. Отсутствие аналитической теории и использование экспериментальных зависимостей существенно усложняет процесс проектирования.

Глобоидные передачи весьма критичны к точности сборки и регулировке осевого положения червяка и колеса. Снижение точности сборки и регулировки глобоидной передачи влечет за собой резкое снижение КПД и может вызвать заклинивание червячного зацепления.

К недостатку глобоидной передачи следует отнести и наличие небольших кинематических колебаний окружной скорости червячного колеса, которые могут служить одной из причин вибрации кабины.

В лифтовых лебедках применяют три способа расположения червяка редуктора: нижнее горизонтальное, верхнее горизонтальное и вертикальное.

Лебедки с верхним расположением цилиндрического червяка успешно применяются в лифтах зарубежного и отечественного производства.

Недостатком такого редуктора является ухудшение условий смазки зацепления после длительного простоя лифта. Остаточная масляная пленка не гарантирует жидкостное трение в момент пуска двигателя. Для компенсации этого недостатка и повышения несущей способности масляной пленки целесообразно увеличивать скорость скольжения контактирующих поверхностей червячного зацепления за счет применения двигателя с повышенной частотой вращения ротора.

С другой стороны в лебедках с верхним расположением червяка полностью устраняется утечка масла.

При выборе редуктора с глобоидным червяком должно обеспечиваться следующее условие:

U_р ? U_о;

где U_р,U_о - табличное и расчетное значение передаточного числа редуктора;

Передаточное число редуктора определяется с учетом кинематической схемы лифта по следующей формуле

, (3.21)

где D - расчетная величина диаметра КВШ, м;

n_н - номинальное значение частоты вращения вала двигателя, об/мин;

V - расчетное значение величины скорости кабины, м/с.

Выбираем редуктор РГЛ-180 с передаточным числом U=35.

После выбора редуктора лебедки производится уточнение диаметра барабана (КВШ) по кинематическому условию, гарантирующему обеспечение номинальной скорости движения кабины с погрешностью не превышающей 15%.

, м, (3.22)

где V_р - рабочая скорость кабины, равная номинальной или отличающейся на 15 %, м/с;

U_р - табличное значение передаточного числа редуктора лебедки;

- номинальное значение частоты вращения вала двигателя, об/мин.

Оставляем диаметр шкива D=0,72 м, т.к. полученное значение с учетом погрешности в пределах нормы.

3.8 Расчет тормоза лебедки

Тормоз предназначен для замедления движения машины или механизма, полной остановки и надежной фиксации неподвижного состояния.

Тормоза лифтовых лебедок должны удовлетворять следующим требованиям:

- высокая надежность и безопасность работы;

- наличие механизма ручного выключения тормоза с самовозвратом в исходное состояние;

- высокое быстродействие;

-низкая виброактивность и уровень шума;

- технологичность изготовления и малая трудоемкость технического обслуживания;

- обеспечение необходимой точности остановки кабины в лифтах с нерегулируемым приводом.

В лифтовых лебедках используются колодочные тормоза нормально-замкнутого типа с электромагнитной растормаживающей системой. Тормоз замкнутого типа характеризуется тем, что затормаживает систему при выключенном приводе и растормаживает ее при включении привода.

Правила ПУБЭЛ исключают возможность применения ленточных тормозов в связи с их недостаточной надежностью.

Роль тормоза лифтовой лебедки зависит от типа привода. В лебедках с нерегулируемым приводом тормоз используется для обеспечения необходимой точности остановки и надежного удержания кабины на уровне этажной площадки, тогда как в лебедках с регулируемым приводом - только для фиксации неподвижного состояния кабины.

Для наиболее распространенных конструкций колодочных тормозов лифтовых лебедок характерно наличие независимых тормозных пружин каждой колодки, а в некоторых случаях, и независимых растормаживающих электромагнитов.

Тормозные накладки закрепляются на колодках посредством винтов, заклепок или приклеиванием термостойким клеем и обеспечивают угол обхвата шкива от 70° до 90°.

Материал накладок должен обеспечивать высокое и стабильное значение коэффициента трения в широком диапазоне температур, хорошую теплопроводность для исключения местного перегрева поверхности трения и высокую износостойкость.

Кинематические схемы колодочных тормозов весьма разнообразны. Они отличаются способом создания тормозного усилия и особенностями конструкции механизма растормаживания.

Лебедки с верхним горизонтальным расположением червяка оборудуются колодочными тормозами, изготовленными по схеме на рис. 3.10.

Тормозное усилие в этих тормозах создается цилиндрическими пружинами, тогда как выключение тормоза осуществляется электромагнитами постоянного или переменного тока, получающими электропитание в момент включения двигателя лебедки.



Рис. 3.10. Схема колодочного тормоза лифтовой лебедки с короткоходовым электромагнитом

Тормозные электромагниты различаются величиной хода подвижного сердечника (якоря) и подразделяются на короткоходовые и длинноходовые. В конструкциях колодочных тормозов зарубежного и отечественного производства чаще применяются короткоходовые электромагниты постоянного тока, так как они меньше шумят и имеют лучшие тяговые характеристики (рис. 3.11).

Недостатком электромагнитов постоянного тока является их электромагнитная инерция, связанная с большой индуктивностью катушки. Поэтому возникает возможность запуска двигателя под тормозом. Для исключения такой возможности необходимо обеспечить опережающее включение питания магнита.

Для расчета необходимого тормозного момента рассмотрим два режима: испытательный статический режим с перегрузкой и нормальный эксплуатационный режим.



Рис. 3.11. Тормоз с вертикальным расположением электромагнита постоянного тока

1 - шпилька; 2 - фасонная шайба; 3 - втулка опорная; 4 - рычаг; 5 - вилка;

6 - подставка; 7 - якорь; 8 - катушка магнита; 9 - шток; 10 - корпус магнита;

11 - пружина; 12 - двуплечий рычаг; 13 - винт регулировочный; 14 - рычаг;

15 - фиксатор колодки; 16 - колодка

Расчетный тормозной момент определяется по формуле

где - коэффициент запаса торможения;

W_ок - окружное усилие на шкиве при удержании испытательного груза, кг;

D - диаметр шкива, м;

i - передаточное отношение редуктора;

- КПД лебедки.

По табл. 3.5 [11] определяем =1,4.

Окружное усилие на шкиве при статическом испытании

где - коэффициент уравновешивания груза;

R_п - коэффициент перегрузки (по ПУБЭЛ R_п =1,5 для грузового малого лифта, барабанных лебедок и лебедок со звездочкой, в которых не допускается транспортировка людей, R_п=2,0 у всех остальных).

По величине тормозного момента выбираем колодочный тормоз ТКП-200 со следующими параметрами:

- расчетный тормозной момент 122 Н·м;

- диаметр тормозного шкива 200 мм;

- потребная мощность 160 Вт;

- ток 220/380 В 50 Гц;

- тип привода МП 201;

- масса, не более 35 кг.

Расчет работоспособности колодочного тормоза рассмотрим на примере конструкции, приведенной на рис. 3.11. (необходимые размеры и обозначения указаны на схеме).

Исходные данные:

М_т - расчетный тормозной момент, М_т=114 Н·м;

м - коэффициент трения между колодкой и шкивом, м=0,5;

l₁=0,125, l₂=0,228, l₃=0,291, l₄=0,035, l₅=0,070 - величины соответствующих плеч приложения усилий, м;

D_т - диаметр тормозного шкива, D_т = 0,2 мм.

Величина нормальной реакции тормозного шкива на давление колодки

(3.23)

Усилия сжатия тормозной пружины при включенном тормозе найдем из уравнения равновесия рычага 14 относительно центра шарнира О

(3.24)

Давление рычага 12 на регулировочный винт 13 определяем из условия равновесия рычага относительно точки О

 (3.25)

Тяговое усилие электромагнита при выключенном тормозе определим из условия равновесия рычага 12 относительно точки О₁

(3.26)

Ход якоря (подвижного сердечника) электромагнита рассчитываем по заданному значению радиального зазора между колодкой и шкивом е

(3.27)

Контактное давление между колодкой и тормозным шкивом

, (3.28)

где В - ширина накладки тормозной колодки, м;

в - угол дуги охвата шкива колодкой, рад;

[р] - допускаемая величина контактного давления, зависящая от материала накладки, Н/м².

Условие выполняется, тормоз подобран правильно.

В нормальном рабочем режиме тормоз должен обеспечивать необходимую точность остановки кабины при заданных величинах замедления. Однако тормозной путь кабины с грузом и без него будет различным. Например, при спуске тормозной путь пустой кабины будет меньше, чем тормозной путь груженой кабины, при подъеме - наоборот.

Точностью остановки кабины называется полуразность тормозных путей груженой и пустой кабины, т.е.

, (3.29)

где - для спуска; - для подъема.

Величина для спуска и подъема различна, поэтому для расчета точности остановки следует брать большую величину. Тормозной путь можно рассчитать, пользуясь зависимостью между работами тормозящих, статических и инерционных сил. Если привести все эти силы к окружности шкива, то можно написать уравнение:

, (3.30)

где m_п - приведенная к кабине масса всех поступательно и вращательно движущихся частей лифта;

- скорость кабины;

W₀ - статическое окружное усилие на шкиве в рабочем режиме;

W_т- тормозное усилие тормоза, приведенное к окружности шкива;

S - тормозной путь кабины.

Рис. 3.12. Схемы загрузки и направление движения кабины

Знак перед статическим окружным усилием зависит от направления движения и загрузки кабины. При торможении груженой кабины на спуске (рис. 3.12, а) направление сил инерции и окружного усилия совпадает (окружное усилие направлено в сторону ее загруженной ветви). При подъеме пустой кабины (спуск более тяжелого противовеса) направление сил инерции и окружного усилия также совпадает (рис. 3.12, б). Поэтому в формуле (3.30) следует поставить знак плюс. При спуске пустой кабины (рис. 3.12, в) и при подъеме груженой кабины (рис. 3.12, г) направление окружного усилия и сил инерции не совпадает и в этом случае следует принимать знак минус.

Приведенная к кабине масса всех поступательно и вращательно движущихся частей лифта может быть определена по формуле (при движении пустой кабины Q = 0)

,

где GD_л²- маховой момент вращающихся элементов лебедки, приведенной к валу двигателя, H·м²;

i - передаточное отношение лебедки;

D - диаметр шкива.

Маховой момент вращающихся элементов лебедки, приведенный к валу двигателя, можно определить по формуле

,

где R_н = 1,1...1,2 - коэффициент, учитывающий маховые моменты вращающихся деталей редуктора и шкива;

GD_я² - маховой момент якоря двигателя;

GD_T² - маховой момент тормозной муфты:

Тормозное усилие тормоза, приведенное к окружности канатоведущего шкива, определяется по формуле

,

где М_Т - тормозной момент на валу двигателя.



Из уравнения (3.30) можно определить величину тормозного пути для всех четырех случаев торможения:

Найденные значения тормозного пути подставляем в формулу (3.29) и определяем точность остановки кабины.

Полученное значение точности остановки кабины не превышает норм ПУБЭЛ (±50 мм). Тормоз подобран правильно.

3.9 Электрическая часть

3.9.1 Расчет электродвигателя

Потребная мощность двигателя лебедки для обычных лифтов выбирается по условию движения полностью груженой кабины с первого этажа без учета инерционных нагрузок:

 (3.31)

где - КПД передачи (для червячной передачи з = 0,6…0,8; КПД возрастает с увеличением числа заходов червяка);

- КПД шкива или барабана (з_шк = 0,94…0,98; меньшие значения относятся к шкивам на подшипниках скольжения, большие - к шкивам на подшипниках качения).

В лифтах с противовесом окружное усилие

Сопротивление на отклоняющих блоках можно с достаточной точностью определить по формуле

, (3.32)

где S_бл - усилие в канате при набегании на отклоняющий блок, Н;

- угол обхвата блока канатами;

- коэффициент сопротивления (для блоков на подшипниках качения щ = 0,02; на подшипниках скольжения щ = 0,04).

Сопротивление на верхнем блоке

Сопротивление на нижнем блоке



Выбираем двигатель АС-2-72-6/18ШЛ со следующими параметрами:

N=3,35/1,18 кВт;

n=950/275 мин^-1

3.9.2 Электрическая схема лифта

Схема выполнена для пассажирского лифта грузоподъемностью 500 кг и скоростью движения 1 м/с.

Лифт подготовляется к работе включением рубильника QB1 и автоматического выключателя QF1, после чего на электрические цепи подается ток и лифт готов к работе. Электрическая схема содержит 2 трансформатора Т1 и Т2, один из которых (Т1) обеспечивает требуемое напряжение в цепи привода дверей, а другой питает индикаторные устройства, устройства приказов пассажиров, кнопки и различные датчики внутри шахты. В качестве трансформатора Т1 допускается применить трансформатор типа НТС-0.5 380/100 В для питания электродвигателя привода дверей. На схеме можно увидеть два электродвигателя разной мощности М1 и М2. М1 предназначен для подъема и опускания кабины с противовесом, иными словами для передвижения кабины в шахте. М2 служит приводом для открывания и закрывания дверей. Электромагнит YA1 между контактами ХТ11/1 и ХТ11/2 обеспечивает разомкнутое состояние тормоза во время движения лифта. В нижней части листа расположены возможные варианты схем освещения шахты и диспетчерской связи.

Лифт работает по следующей программе:

а) при нахождении кабины на этаже с закрытыми дверями и нажатии кнопки вызова любого другого этажа кабина должна прийти в движение, выполнить остановку на заданном этаже и автоматически открыть двери;

б) при нахождении кабины на этаже с закрытыми дверями и нажатии кнопки вызова данного этажа у лифта должны открыться двери;

в) при нахождении кабины на этаже с открытыми дверями и нажатии кнопки приказа любого другого этажа двери должны закрыться и кабина направиться на заданный этаж. После остановки кабины на заданном этаже двери автоматически открываются;

г) кабина должна экстренно остановиться, если во время ее движения пассажир нажмет на кнопку «Стоп»;

д) если во время закрытия дверей произойдет защемление створками пассажира, то закрытие дверей прекращается, и они должны автоматически открыться;

е) при движении вниз кабина будет выполнять попутные остановки на этажах, с которых поступили сигналы вызова лифта;

ж) если грузоподъемность кабины составляет 90 % и более от номинальной (не более 100 %), то кабина при движении вниз не будет выполнять остановки на этажах, с которых подаются команды для вызова кабины, а достигнет требуемого этажа и откроет двери.

з) при превышении номинальной грузоподъемности двери кабины не закроются и лифт не переместится на нужный этаж, пока величина груза в кабине не уменьшится до допустимых значений.

4. Производственная безопасность

4.1 Введение

Охрана труда - это комплекс законодательных механических и организационных мероприятий, направленных на устранение травматизма и сохранение здоровья человека в процессе труда.

Охрана окружающей среды - это комплекс законодательных, организационных и механических мероприятий направленных на создание комфортных условий для человека.

Санитарные нормы и правила по охране труда подразделяются на единые, межотраслевые и отраслевые. Единые распространяются на все отрасли народного хозяйства. Межотраслевые закрепляют важнейшие гарантии обеспечения безопасности и гигиены труда в нескольких отраслях либо в отдельных видах работ, при отдельных видах производств. Отраслевые распространяются на отдельную отрасль в масштабе всей страны и учитывают специфику этой отрасли.

Безопасность производственных процессов определяется в первую очередь безопасностью производственного оборудования, которая обеспечивается с учетом требований безопасности при составлении технического задания на его проектирование при разработке технического и рабочего проекта, выпуска и испытании опасного образца и передаче его в серийное производство согласно ГОСТ 15001 - 88.

Основным требованием безопасности к техническим процессам является устранение непосредственного контакта работающих с исходными материалами, заготовками, полуфабрикатами готовой продукции и отходами производства, оказывающими вредное действие, замена технологических процессов и операций, связанных с возникновением опасных и вредных производственных факторов, процессами и операциями, при которых указанные факторы отсутствуют или обладают меньшей интенсивностью: комплексная механизация и автоматизация производства, применение дистанционного управления технологическими процессами и операциями, своевременное удаление и обезвреживание отходов производства, обеспечение пожаро- взрывобезопасности.

4.2 Анализ вредных и опасных производственных факторов при эксплуатации проектируемого оборудования

В процессе эксплуатации лифта можно выделить следующие вредные и опасные факторы:

Опасные:

s возможность поражения электрическим током;

s вероятность травмирования;

s пожарная безопасность.

Вредные:

s параметры микроклимата;

s параметры освещения;

s параметры вибрации;

s параметры шума.

4.3 Мероприятия по устранению и уменьшению действия опасных и вредных факторов

s Возможность поражения электрическим током. Лифт является устройством, работающим от сети с напряжением 380 В. Практически все его механизмы связаны с электрическим током: подъем и опускание кабины, открытие и закрытие дверей (для лифтов с автоматическими дверями), панель приказов и вызовов лифта пассажирами, индикаторные устройства, система связи с диспетчерской службой, различные датчики и другое оборудование. В связи с этим необходимо обеспечить безопасность эксплуатации проектируемого оборудования. Электросеть выполняется с изолированной нейтралью понижающего трансформатора, все кабели, панели и токоведущие части изолируются или помещаются в недоступные для пассажиров места. Все оборудование заземляется.

При выполнении технического обслуживания лифта электромеханик обязан выполнять требования правил личной и коллективной техники безопасности, несоблюдение которых может привести к травмам с тяжелыми последствиями.

s Вероятность травмирования. Во время пользования лифтом необходимо обеспечить травмобезопасность пассажиров. Травмы могут возникнуть при падении человека в шахту лифта, взаимодействия его с различными механизмами, в том числе кабиной, поломке оборудования (например, обрыв канатов противовеса или кабины) и других ситуациях. Поэтому применяются различные конструктивные решения, исключающие или сводящие к минимуму возможность травмирования пассажира. Двери шахты - являются наиболее ответственными и важными устройствами безопасности лифтов - служат для предотвращения травм людей, которые могут возникнуть при попадании человека в шахту или столкновения его с кабиной. Двери кабины предохраняют от взаимодействия с элементами оборудования шахты в процессе движения кабины. Кроме того все двери связаны с электрическими системами безопасности, позволяющими избежать защемления пассажиров, движения кабины с открытыми дверями или открытия дверей во время движения кабины. Для исключения перегрузки кабины лифты снабжены подвижным полом, связанным с взвешивающим устройством. В случае перегрузки лифт просто не будет реагировать на команды перемещения кабины пассажирами и проинформирует о большой величине груза. Ловитель и ограничитель скорости помогут уберечь пассажиров от падения кабины в случае поломок в механической части лебедки (например, отказе тормоза, обрыве подъемных канатов или неисправности электрического оборудования). Тормозные устройства лифтов также помогут избежать падения кабины при отключении электроэнергии. В лифтовых лебедках используются колодочные тормоза нормально-замкнутого типа. Подъемные канаты подвески кабины и противовеса обладают высокой прочностью и достаточной гибкостью. Направляющие (а также башмаки) кабины и противовеса определяют положение кабины и противовеса в шахте путем ограничения перемещения их в горизонтальном направлении и обеспечивают соответствующее расположение их как между собой, так и относительно неподвижных элементов шахты. Направляющие служат также опорой для удержания кабины и противовеса в случаях посадки их на ловители. Буфера и упоры предназначены для ограничения хода кабины и противовеса в случае опускания их ниже минимального рабочего положения. Их рассчитывают на посадку кабины с нагрузкой, превышающую номинальную грузоподъемность на 10% и на посадку противовеса, движущегося с наибольшей скоростью, допускаемой ограничителем скорости.

s Пожарная безопасность. Сборная металлическая конструкция купе является перспективным решением, отражающим отечественный и зарубежный опыт. Применение тонкостенных панелей из профилированной стали повышает пожаростойкость конструкции купе при некотором снижении материалоемкости. Повышению пожаростойкости способствует применение дверей специальной конструкции с пожароустойчивым наполнителем и окраска стен купе термостойким лаком. Кроме этого в непосредственной близости от лифта на первом этаже и в служебном помещении располагаются огнетушители.

s Параметры микроклимата. Для поддержания требуемых норм влажности и температуры воздуха (табл. 4.1) шахты лифтов оборудуются вытяжной вентиляцией, способствующей обмену воздуха с окружающей средой.

Таблица 4.1

Допустимые значения параметров микрокламата

Температура воздуха, °С	Влажность воздуха, %	Скорость движения воздуха, м/с
оптимальная	допустимая	оптимальная	допустимая, не более	оптимальная	допустимая, не более
	min	max
22-25	18	30	40-60	75	0,1	0,2

s Параметры освещения. Минимальное освещение в кабине должно быть не менее 50 лк. Поэтому был произведен расчет и подобрано соответствующее осветительное оборудование (см. далее) для удовлетворения требованиям освещенности. Шахта лифта также имеет искусственное освещение, позволяющее вести механикам ремонтные работы и обслуживание оборудования.

s Параметры вибрации. Оборудование кабины должно иметь низкую виброактивность в широком диапазоне частот. Неблагоприятное воздействие вибрации на организм человека зависит от частоты и амплитуды колебаний. Допустимая величина амплитуды колебаний в кабине лифта не должен превышать следующих значений [1]:

амплитуда колебаний, мм	частота колебаний, Гц
0,1 - 0,2 0,005 0,003	3 - 5 16 32

Для исключения недопустимых диапазонов вибраций и частот, распространяемых от лебедки по канатам в салон кабины, между канатной подвеской и каркасом, а также между каркасом и купе кабины устанавливаются амортизаторы. Кроме того, лебедка лифта располагается в нижней части здания на жесткой основе, что также резко уменьшает нежелательные вибрации.

s Параметры шума. Все оборудование подбиралось с учетом обеспечения допустимых значений шума, т.е. не более 80 дБ. Например, использовался редуктор червячного типа, имеющий очень низкий показатель шума. А через уравновешивающие цепи был пропущен пеньковый канат, уменьшающий звон цепей. К тому же применяющиеся амортизаторы между канатной подвеской и кабиной кроме снижения вибраций также уменьшают и уровень шума. В результате этого общий уровень шума при работе лифта не превышает 40 дБ.

4.4 Инженерный расчет по обеспечению безопасных условий труда

4.3.1 Расчет заземления

Исходные данные:

Производственное оборудование напряжением 380 В. Электросеть выполнена с изолированной нейтралью понижающего трансформатора.

Заземление располагается по контуру здания углубленными на величину h=80 см трубами. Удельное сопротивление грунта

В качестве заземления используются трубы диаметром d=6 см, длиной l_тр=250 см. Заземлители располагаются друг от друга на расстоянии l=500 см и соединены между собой соединительной полосой шириной b=4 см.

Анализ шахты показывает, что она опасна по условиям поражения электрическим током. Согласно ПУБЭЛ устанавливаемое производственное оборудование в данном случае подлежит заземлению.

Нормативное значение величины сопротивления защитного заземления применительно к прилагаемым условиям

r₃ ? 4 Ом (4.1)

Определяем сопротивление одного трубчатого заземлителя

 (4.2)

где - удельное сопротивление грунта, Ом·см;

- длина трубчатого заземлителя, см;

d - диаметр трубчатого заземлителя, см;

t - глубина, см.

(4.3)

Определяем необходимое количество трубчатых заземлителей

, (4.4)

где - номинальное значение величины сопротивления защитного заземления, Ом;

- коэффициент использования вертикальных заземлителей; =0,68.

Определяем величину сопротивления соединительной полосы

, (4.5)

где - суммарная длина соединительной полосы, см.

- глубина заложения полосы, см.

(4.6)

(4.7)

Определяем величину сопротивления всего заземляющего устройства

, (4.8)

где - коэффициент использования соединительной полосы, =0,4.



Так как 2,73 Ом < 4 Ом, то выполняется условие R_y < r_з. Следовательно, схема заземления подходит - задача выполнена.

4.3.2 Расчет освещения

Суммарное действие ближайших светильников создает в контрольной точке освещенность . Действие остальных источников света учитывается коэффициентом м=1,1…1,2. Тогда для получения в данной точке заданной освещенности Е световой поток каждого светильника определяется по формуле:

где Е=50 лк - освещенность;

Зная высоту лифта h=2,1 м по графику 4 [13] определяем значение

По величине Ф из приложения 1 [13] выбираем 2 лампы Б 215-223-60 мощностью по 60 Вт каждая.

5. Экономическая часть

5.1 Оценка технической целесообразности конструкции лифта

Сравнительный анализ проектируемого изделия на техническом уровне является первым этапом оценки и отбора лучших вариантов. Его цель:

- установить техническую целесообразность спроектированной конструкции на основе сравнения с аналогом по основным группам функционально-технических показателей;

- обеспечить расчет лимитной цены изделия.

5.1.1 Выбор перечня показателей, оценки технического уровня конструкции

Таблица 5.1

Перечень показателей технического уровня и качества изделий

Показатели	Единица измерения	Проектируемое изделие	Базовое изделие
1. Мощность двигателя	кВт	3,35	5
2. Масса редуктора	кг	165	175
3. Диаметр шкива	м	0,72	1,2
4. Скорость передвижения кабины	м/с	1	0,63
5. КПД лебедки		0,8	0,7
6. Срок службы	лет	15	20
7. Надежность	отказ/год	6	8
8. Точность остановки	мм	45	50
9. Сложность конструкции	балл	30	24
10. Трудоемкость	н-час	7560	6632

5.1.2 Оценка весомости (значимости) показателя

Оценка весомости показателей лифта осуществляется на основе экспертных оценок. Наиболее простым методом индивидуальной экспертизы, используемой для оценки весомости показателей, является метод попарных сравнений.

Результаты экспертизы представлены в виде матрицы (табл. 5.2), в которой на пересечении строки и столбца зафиксированы индексы тех показателей, которые являются более важными в оценке качества изделия при их попарном сравнении.

Таблица 5.2

Матрица попарного сравнения показателей

j i	Индексы показателей
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Индексы показателей	1		1	1	4	5	1	7	1	1	1	6+1	0,127
	2	1		3	4	5	6	7	2	9	10	1+1	0,036
	3	1	3		4	5	3	7	3	3	3	5+1	0,109
	4	4	4	4		4	4	7	4	4	4	8+1	0,164
	5	5	5	5	4		5	7	5	5	5	7+1	0,145
	6	1	6	3	4	5		7	6	9	10	2+1	0,055
	7	7	7	7	7	7	7		7	7	7	9+1	0,182
	8	1	2	3	4	5	6	7		8	10	1+1	0,036
	9	1	9	3	4	5	9	7	8		9	3+1	0,073
	10	1	10	3	4	5	10	7	10	9		3+1	0,073
	55	1

Количественное представление весомости (значимости) показателей может быть получено по формуле:

где -- количество предпочтений i - го показателя.

5.1.3 Расчет комплексного показателя технического уровня и качества конструкции

Комплексный показатель позволяет дать обобщенную оценку совокупной технической ценности изделия.

Комплексный показатель рассчитывается по формуле:

где - безразмерный (относительный) показатель качества по i-му параметру;

- коэффициент весомости i-го параметра, причем

n - число единичных показателей качества.

Относительный показатель качества по i-му параметру может быть рассчитан с помощью формул:

(5.1)

(5.2)

где , - количественные значения i-го показателя соответственно сопоставляемых вариантов и эталонного значения.

Первая формула используется для показателей, при увеличении абсолютных значений которых возрастает обобщающий показатель, в противном случае вторая формула.

Сопоставление комплексных показателей качества по потенциально возможным вариантам конструкции позволяет сделать вывод о технической целесообразности новой разработки, определить коэффициент изменения качества при сравнении лифта с аналогом

где , - комплексные показатели качества проектного и базового вариантов. Данный коэффициент используется при определении лимитной цены проектируемого лифта.

Расчеты сведем в табл. 5.3.

Таблица 5.3

Оценка технической целесообразности конструкции

Наименование показателей по группам	Коэффициент значимости показателя	Оценка значения показателя	Оценка вклада показателя
1. Мощность двигателя	0,127	0,67	0,085
2. Масса редуктора	0,036	0,94	0,034
3. Диаметр шкива	0,109	0,6	0,065
4. Скорость передвижения кабины	0,164	1,6	0,262
5. КПД лебедки	0,145	1,143	0,166
6. Срок службы	0,055	1,3	0,072
7. Надежность	0,182	0,85	0,137
8. Точность остановки	0,036	0,9	0,032
9. Сложность конструкции	0,073	1,25	0,091
10. Трудоемкость	0,073	1,14	0,083
Коэффициент изменения качества W	1,27

5.2 Расчет трудоемкости ОКР

Выбираем основные узлы лифта:

1. Рама противовеса;

2. Каркас кабины;

3. Лебедка;

4. Взвешивающее устройство кабины.

Таблица 5.4

Исходные данные для расчета трудоемкости ОКР

Характеристика объектов	Объекты изделия
	Общая схема	Узел 1	Узел 2	Узел 3	Узел 4
Сложность схемы лифта	№ группы	4	-	-	-	-
	К0	1,4	-	-	-	-
Новизна конструкции	№ группы	-	2	2	3	1
	, баллы	-	1,5	1,5	2,0	1
Сложность узла по количеству кинематических пар	Количество	-	2	4	6	3
	К1	-	1,2	1,6	1,9	1,6
	К2	-	1,2	1,4	1,4	1,2
Насыщенность оригинальными деталями	Количество	-	2	2	6	1
	, баллы	-	3	3	5	3
Объем конструкции по внешним контурам	Дм3	-	0,61	3,73	0,96	0,02
	К3	-	1,13	1,43	1,13	1
Насыщенность сложными деталями	Количество	-	1	3	5	3
	К4	-	1,05	1,1	1,2	1,1

Осуществляем расчет показателей.

Показатель объема работ первой группы по узлу i определяется по формуле:

где - нормативное значение объема работ, (первой группы в баллах), выбираемое в зависимости от группы новизны узла;

K₁ - корректирующий коэффициент, учитывающий влияние сложности узла по числу кинематических пар.

Показатель объема работ второй группы по узлу i определяется по формуле:

где - нормативное значение объема работ второй группы в баллах, выбираемое в зависимости от количества оригинальных деталей в узле;

- корректирующие коэффициенты, учитывающие влияние группы сложности по числу кинематических пар, группы объемности по внешним контурам, насыщенности узла сложными деталями соответственно.

Суммарная трудоемкость ОКР определяется по формуле

,

где - норматив удельной трудоемкости, чел.-дни /бал;

К₀ - коэффициент, учитывающий сложность и степень автоматизации управления объектом в целом.

Расчет производим в табличной форме (табл. 5.5).

Таблица 5.5

Расчет трудоемкости ОКР

Группы работ	Объем работ по группам в баллах
Показатели Узлы	Расчетно-аналитические	Чертежно-графические
		K1			K2	K3	K4
Узел 1	1,5	1,2	1,8	3	1,2	1,13	1,05	4,3
Узел 2	1,5	1,6	2,4	3	1,4	1,43	1,1	6,6
Узел 3	2,0	1,9	3,8	5	1,4	1,13	1,2	9,5
Узел 4	1	1,6	1,6	3	1,2	1	1,1	4
	34
Норматив удельной трудоемкости на 1 балл, чел-дн	25
Коэффициент сложности схемы К0	1,4
Трудоемкость ОКР	чел-дн чел-час	1190 9520

5.3 Расчет временных и стоимостных затрат на проектирование лифта

Важными показателями, используемыми при технико-экономическом анализе лифта, являются стоимостные затраты на разработку и срок реализации проекта.

Тип производства выбираем мелкосерийный (МС).

Трудоемкость при разработке технического задания, эскизного и технического проектирования:

Трудоемкость рабочего проектирования:

Трудоемкость технической подготовки:



Нормативная длительность цикла технического и рабочего проектирования

ТЗ, ЭП, ТП - 3,5 мес.;

РП - 3,5 мес.

Длительность цикла технологической подготовки производства определяем по формуле:

мес.

Определяем потребную численность исполнителей по стадиям проектирования:

,

где - месячный фонд времени работника (165 часов);

- коэффициент выполнения нормы, =1,1 - 1,2

человек

человек

 человек

Определяем фонд заработной платы на разработку проекта

,

где - средняя месячная заработная плата исполнителей i-й стадии,

;

- коэффициент отчисления на социальные нужды, = 36,3.

Определяем полные затраты на разработку проекта

,

где - удельный вес заработной платы в общей структуре себестоимости, выбирается по статистическим данным, =0,35-0,4;



Оценка срока реализации проекта

где - коэффициент параллельности, учитывающий величину совмещения стадий, = 0,7.

мес.

Расчет сведем в табл. 5.6.

Таблица 5.6

Расчет временных и стоимостных затрат на проектирование лифта

Стадии Показатели	ОКР	ТПП
	ТЗ, ЭП, ТП	РП
Соотношение трудоемкости стадий проектирования, %	40	35	25
Трудоемкость, нормо-час	5077	4443	3173
Длительность производственного цикла, мес.	3,5	3,5	2,5
Потребное количество исполнителей, чел.	8	7	7
Средняя заработная плата исполнителей, руб.	5700	5500	5000
Фонд заработной платы по стадиям, руб.	190820	183664	135959
Общий фонд заработной платы на проектирование, руб.	510443
Оценка затрат на разработку проекта, руб.	1276108
Оценка срока реализации проекта, мес.	6,7

5.4 Прогнозирование себестоимости лифта

На стадии конструкторской подготовки производства, когда отсутствуют необходимые технологические документы и нормативы для расчета себестоимости приходится применять различные методы прогнозирования: удельных весов и коэффициентов приведения, известной структуры себестоимости аналогов.

Прямыми статьями, определяющими себестоимость конструкции, являются:

- затраты на основные материалы;

- затраты на комплектующие покупные изделия;

- заработная плата производственных рабочих.

5.4.1 Расчет затрат на основные материалы

Расчет затрат на основные материал можно выполнять с помощью метода коэффициентов приведения. Согласно этому методу проектируемое изделие расчленяется на блоки и узлы, по одному из которых, принятому за базовый, возможен прямой расчет затрат на материалы. Затраты по остальным узлам определяются через коэффициенты приведения, рассчитанные методом экспертных оценок с учетом их конструктивно-технологических особенностей.

Затраты на основные материалы по базовому узлу можно рассчитать по формуле:

где - применяемость i детали в j узле;

- масса детали i в соответствии с чертежом, кг;

Ц ^М - цена материала, руб.;

Ц^О - цена отходов, руб.;

k^ОТХ - средний процент реализуемых отходов (30%);

k^ТЗ - коэффициент транспортно-заготовительных расходов,

k^ТЗ=1,03-1,07

Затраты на материалы для остальных узлов определяются по формуле:

где - коэффициент приведения затрат j-го узла к базовому узлу, определяемый на основе экспертных оценок.

Стоимость основных материалов определяется на основе норм расхода каждого вида материала и прейскурантных цен за вычетом стоимости отходов.

За базовый узел выбираем каркас кабины лифта.

Расчет сведем в табл. 5.7.

Таблица 5.7

Расчет затрат на основные материалы по базовому узлу.

Деталь	Применяемость	Материалы	Норма расхода, кг	Цена, руб	Сумма, руб	Возвратные отходы	Общая сумма
			Деталь	Узел			Норма, %	Цена, руб	Сумма, руб
Балка	2	Ст3пс	100	200	20	4000	0,30	2	120	3880
Стойка	2	Ст3пс	80	160	20	3200	0,30	2	96	3104
Балки горизонтальной рамы	4	Ст3пс	60	240	20	4800	0,30	2	144	4656
Итого по базовому узлу, руб.	11640
С расчетом транспортно-заготовительных расходов	11989

5.4.2 Расчет затрат на комплектующие покупные

Затраты на комплектующие покупные для лифта сведем в табл. 5.8.

Таблица 5.8

Расчет затрат на комплектующие покупные изделия и полуфабрикаты

Наименование	Техническая характеристика	Применяемость	Цена за единицу, руб.	Сумма, руб.
1. Валы и оси		22	150	3300
2. Электродвигатель	АС-2-72-6/18 ШЛ	1	18000	18000
3. Редуктор	РГЛ-180	1	20000	20000
4. Тормоз	ТКП-200	1	10500	10500
5. Канаты	ЛК-Р 6х19 ГОСТ 2680-80	L=1000 м	15	15000
6. Шкив		1	900	900
Итого по комплектующим узлам, руб.	67700
С учетом транспортно-заготовительных расходов, руб	69731

5.4.3 Расчет затрат на основные материалы в целом по лифту

Расчет сведем в табл. 5.9.

Таблица 5.9

Расчет затрат на основные материалы в целом по лифту

Статьи затрат Части лифта	Основные материалы
		Затраты, руб.
1.Каркас кабины	1	11989
2. Каркас противовеса	0,9	10790
3. Лебедка	1,3	15586
4. Взвешивающее устройство кабины	0,03	350
Итого по лифту		38725

5.4.4 Расчет затрат на заработную плату производственных рабочих

Расчет сведем в табл. 5.10.

Таблица 5.10

Расчет заработной платы (основной и дополнительной) производственных рабочих.

Показатель	Формула расчета	Обозначение	Расчет (условные данные)
Трудоемкость изделия		- удельная трудоемкость 1 кг массы конструкции, н - ч; G - масса проектируемой конструкции, кг
Трудоемкость годового выпуска		- прогнозируемый объем выпуска, шт.
Потребное количество основных производственных рабочих		- годовой действительный фонд времени одного рабочего
Годовой фонд ЗП основной и дополнительной		- средняя заработная плата ОПР
ЗП с учетом отчислений на социальные нужды		НСН - коэффициент расходов на социальные нужды

5.4.5 Расчет полной себестоимости лифта

Расчет полной себестоимости лифта осуществляется по формуле



где - нормативы соответственно общепроизводственных, общехозяйственных и отчисления на социальные нужды, %, ;

Н_ВП - норматив внепроизводственных расходов, %, Н_ВП = 7%.

- основная заработная плата производственных рабочих на единицу изделия.

руб.

руб.

5.5 Определение лимитной цены лифта

Лимитная цена выражает предельно допустимый уровень цены проектируемого лифта с учетом улучшения потребительских свойств замещаемого лифта, при котором обеспечивается относительное удешевление его для потребителя.

Лимитная цена определяется по формуле

где - плановая себестоимость лифта;

n_Р - плановый уровень рентабельности к себестоимости лифта, п_Р = 25 %

руб.

5.6 Расчет уровня капитальных вложений в НИОКР и освоение производства

В условиях ограничения финансовых ресурсов технический и коммерческий успех проекта во многом определяется величиной новых капитальных вложений при его разработке и реализации. Капитальные затраты на всех этапах жизненного цикла лифта являются важной оценкой экономической эффективности новых проектов.

Единовременные затраты в сфере производства включают предпроизводственные затраты К_ППЗ и капитальные вложения в производственные фонды завода изготовителя К_ПФ.

Расчет капитальных вложений в производственные фонды завода производится по формуле:

;

где К_ОБ - капитальные вложения в оборудование и оснастку;

К_ОС - капитальные вложения в оборотные средства.

При этом

где - лимитная цена лифта;

- прогнозируемый годовой объем выпуска;

- отраслевой норматив удельных капитальных вложений в оборудование на один рубль объема реализации новых изделий, = 1,1 руб.;

- коэффициенты, учитывающие соответственно годовой объем производства в стоимостном выражении и тип производства, .

руб.

руб.

руб.

руб.

5.7 Оценка экономической эффективности конструкции

,

где П - прибыль на один лифт в проектном варианте,

;

- удельные капиталовложения в производство,

- нормативный коэффициент экономической эффективности.

руб.

5.8. Сводные показатели оценки экономической целесообразности конструкции

Таблица 5.11

Наименование показателя	Единица измерения	Проектный вариант
Прогнозируемый объем выпуска	шт	100
Единовременные капитальные вложения	Предпроизводственные затраты	руб.	1276108
	Вложения в производство	руб.	171077892
	Всего	руб.	172354000
Текущие издержки на производство лифта	На материалы	руб.	108456
	На заработную плату	руб.	272832
	Полная себестоимость	руб.	1477319
Прибыль на единицу лифта	руб.	369330
Лимитная цена	руб.	1846649
Экономический эффект	руб.	11079900
Срок реализации проекта	год	0,6

Вывод: проведенное технико-экономическое обоснования производства лифта выявило перспективность осуществления данного проекта. Проектируемое изделие по ряду технических и экономических показателей превосходит существующие аналоги. Проведенные экономические расчеты себестоимости и цены лифта позволяют определить планируемую прибыль и рентабельность, а также годовой экономический эффект при производстве проектируемого изделия. Рассчитанный срок возврата капитальных вложений невелик, что подтверждает перспективность данного проекта.

Библиографический список

1. Волков Д.П. Лифты. - М.: Изд-во АСВ, 1999. - 480 с.: ил.

2. Архангельский Г.Г., Вайнсон А. А., Ионов А. А. Эксплуатация и расчет лифтовых установок. - М.: МИСИ, 1980.

3. Архангельский Г.Г., Ионов А.А. Основы расчета и проектирования лифтов. - М.: МИСИ, 1985.

4. Правила устройства и безопасной эксплуатации лифтов. - М.: Госгортехнадзор, 1992.

5. Крагельский И. В., Михин Н. М. Узлы трения машин. - М.: Машиностроение, 1984.

6. Волков Д.П., Ионов А.А., Чутчиков П.И. Атлас конструкций лифтов. - М.: Машиностроение, 1984. - 60 с.: ил.

7. Трояновская Г.И., Зеленская М.Н. «О расчете силы трения между полимером и металлом» статья в книге Теоретические и прикладные задачи трения, износа и смазки машин. - М.: «Наука», 1982.

8. Чутчиков П.И. Ремонт лифтов. - М.: Стройиздат, 1983

9. Лобов Н.А. Пассажирские лифты. - М.: Изд-во МГТУ

им. Н.Э. Баумана, 1999

10. Полковников В.С., Лобов Н.А., Грузинов Е.В. Монтаж и эксплуатация лифтов. Пятое издание. - М.: Высшая школа, 1987.

11. Подъемники: Учеб. пособие/А.П. Баранов, В.А. Голутвин. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004.- 150 с.

12. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3 т. - 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестоковой. - М.: Машиностроение, 2001

13. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справочник / С.В. Белов, А.Ф. Козьяков, О.Ф. Партолин и др.; Под ред. С.В. Белова. - М.: Машиностроение, 1989. - 368 с.: ил.