导轨强度及变形计算

42 | 电梯工业电梯导轨支架锚固强度计算CALCULATION OF ANCHORAGE STRENGTH OF ELEVATOR GUIDE RAIL BRACKET文 | 梁振湖广东联合富士电梯有限公司本文对电梯导轨支架安装的螺栓锚固从拉力、剪力及拉剪合力几方面分别对钢材及锚固基体作受力核算，提出了锚固最易失效的是锚固基体，在安装中应该重点关注锚固基体的情况，选取合理的安装方式及位置，以改善锚栓对锚固基体的受力影响，提高导轨支架安全性能。

关键词：摘 要：导轨支架、锚固、承载力、失效电梯导轨是电梯运行的轨道，具有运行导向、承受装卸载、安全钳制动时的载荷等作用，因此导轨的选用除了符合受力要求外，还必须可靠固定在其支架上。

而电梯支架一般都是通过底码锚固在混凝土梁（墙）或者通过穿墙螺栓固定在硬质砖上，底码固定的情况与导轨支架的安装固定息息相关，只有底码可靠固定后，支架才能安装可靠。

然而对于底码需要承受的力，其锚固强度是否足够？很少有相关规定提及，更缺乏计算资料。

本文通过一个设定的受力值（每种电梯对支架施加的力可根据电梯的实际参数计算，最大受力为满载情况下安全钳制动时所施加的力）来对锚固力进行验算，为电梯导轨支架安装时提供一些参考。

影响锚固连接强度的因素很多，除了锚栓的强度外，混凝土强度、锚栓间距、边距、锚固深度及基础状态都是重要的影响因素，外载荷的大小及作用方向的不同对锚固承载力的影响也不一样，并且以上因素是互相牵制的，即多个参数共同对锚栓的承载能力起影响作用。

一、支架底码受力及相关参数：二、锚栓承载力的计算支架底码用3支锚栓紧固连接在正常配筋的C30混凝土梁上，梁的厚度h=180mm，根据分析计算，单个支架底码最大受力的锚栓（安全钳制动时），其受轴向拉力N sd =1.8kN，横向剪力V sd =2.5kN，每个底码选择3个FZA18×80M12/25后扩底螺杆锚栓，材质为电镀锌钢。

1、锚栓受拉承载力的验算N sd —群锚中受拉程度最大的锚栓的拉力，kN；V sd —群锚中受剪程度最大的锚栓的剪力，kN；γMc (剪)—锚栓在剪力作用下混凝土失效时的材料分项φ—构件边缘对中心对称应力的影响系数；V Rd,cp —锚栓在沿剪力反向混凝土撬坏时的受剪承载力，kN；影响系数；γMc (拉)—锚栓在拉力作用下混凝土失效时的材料分项系数；N Rd,s —锚栓钢材失效时的受拉承载力，kN；V Rd,s —锚栓钢材失效时的受剪承载力，kN；系数；k—锚固深度h ef 对V Rd,cp 的影响系数。

导轨的选型及计算按结构特点和摩擦特性划分的导轨类型见表6-1[5],各类导轨的主要特点及应用列于表中。

表6-1 导轨类型特点及应用导轨类型主要特点应用导轨类型 主要特点应用 滑动导轨1, 结构简单,使用维修方便。

2,未形成完全液体摩擦时低速易爬行 3,磨损大寿命低,运动精度不稳定普通机床,冶金设备上应用普遍滚动导轨 1,运动灵敏度高,低速运动平稳性好,定位精度高。

2,精度保持性好,磨损少,寿命长。

3,刚性和抗振性差,结构复杂成本高,要求良好的保护 广泛用于各类精密机床,数控机床,纺织机械等 塑料导轨1,动导轨表面贴塑料软带等与铸铁 或钢导轨搭配,摩擦系数小,且动静摩擦系数搭配,不易爬行,抗摩擦性能好。

2,贴塑工艺简单。

3,刚度较低,耐热性差容易蠕变主要应用与中大型机床压强不大的导轨应用日益广泛动压导轨 1,速度高(90m/min~600m/min),形成液体摩擦2,阻尼大,抗阵性好 3,结构简单,不需复杂供油系统,使用维护方便4,油膜厚度随载荷与速度而变化。

影响加工精度,低速重载易出现导轨面接触主要用语速度高,精度要求一般的机床主运动导轨 镶钢,镶金属导轨1,在支撑导轨上镶装有一定硬度的不钢板或钢带,提高导轨耐磨性,改善摩擦或满足焊接床身结构需要。

2,在动导轨上镶有青铜只类的金属防止咬合磨损,提高耐磨性,运动平稳精度高镶钢导轨工艺复杂,成本高。

常用于重型机床如立车,龙门铣床的导轨上静压导轨1,摩擦系数很小,驱动力小。

2,低速运动平稳性好 3,承载能力大,刚性,吸阵性好4,需要一套液压装置,结构复杂,调整困难各种大型,重型机床,精密机床,数控机床的工作台6.1 初选导轨型号及估算导轨长度X 方向初选导轨型号为494012GGB20BAL2P -⨯ [6]具体数据见《机械设计手册》9-149 Y 方向初选导轨型号为4109022GGB20AAL 1-⨯P导轨的运动条件为常温，平稳，无冲击和震动 为何选用滚动直线导轨副：1）滚动直线导轨副动静摩擦力之差很小，摩擦阻力小，随动性极好。

直线导轨的结构设计（含转动导轨）1 导轨的作用和设计要求当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。

对导轨的要求如下：1.一定的导向精度。

导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的正确性。

2.运动轻便平稳。

工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。

3.良好的耐磨性。

导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。

导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。

4.足够的刚度。

运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。

为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。

5.温度变化影响小。

应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。

6.结构工艺性好。

在保证导轨其它要求的条件下，应使导轨结构简单，便于加工、丈量、装配和调整，降低本钱。

不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。

必须指出，上述六点要求是相互影响的。

2 导轨设计的主要内容设计导轨应包括下列几方面内容：1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。

2.选择导轨的截面外形，以保证导向精度。

3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。

4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。

5.选择公道的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。

6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和丈量方法等。

3 导轨的结构设计1. 滑动导轨(1) 基本形式（见图21-10）三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。

它的截面角度由载荷大小及导向要求而定，一般为90°。

为增加承载面积，减小比压，在导轨高度不变的条件下，采用较大的顶角（110°～120°）；为进步导向性，采用较小的顶角（60°）。

导轨滑块承重范围摘要：一、导轨滑块概述1.定义与组成2.常见类型与特点二、导轨滑块承重范围的计算1.影响承重范围的因素2.计算方法与示例三、提高导轨滑块承重范围的方法1.优化结构设计2.选用高性能材料3.改进制造工艺四、导轨滑块承重范围在实际应用中的意义1.提高设备运行效率2.降低维护成本3.保障工程安全正文：一、导轨滑块概述导轨滑块，又称导轨滑靴，是一种用于实现运动副相对运动的部件。

它通常由金属制成，具有较高的刚度和耐磨性。

导轨滑块广泛应用于各类机械设备，如机床、电梯、输送线等。

根据使用场景和需求，导轨滑块有多种类型，例如：矩形导轨滑块、V 形导轨滑块、圆形导轨滑块等。

不同类型的导轨滑块在形状、材质、性能等方面有所差异，但共同特点是保证运动副之间的精准定位和稳定运行。

二、导轨滑块承重范围的计算导轨滑块的承重范围是指在一定条件下，导轨滑块能够承受的最大载荷。

承重范围的计算需要考虑多种因素，如导轨滑块的材料、尺寸、安装方式等。

具体计算方法如下：1.确定影响承重范围的因素：主要包括导轨滑块的材料、截面形状、尺寸、安装方式等。

2.计算导轨滑块的强度：根据所选材料和截面形状，利用材料力学原理计算导轨滑块的强度。

3.计算承重范围：根据导轨滑块的强度和实际使用条件，计算其在最大载荷下的应力和变形，从而得出承重范围。

三、提高导轨滑块承重范围的方法1.优化结构设计：通过改进导轨滑块的形状和结构，提高其强度和刚度，从而提高承重范围。

例如，采用V 形导轨滑块，可以有效提高承重能力。

2.选用高性能材料：选用高强度、高硬度、高耐磨性的材料制造导轨滑块，以提高承重范围。

例如，采用硬质合金材料，可以显著提高导轨滑块的耐磨性。

3.改进制造工艺：采用先进的制造工艺，如数控加工、激光切割等，提高导轨滑块的精度和质量，从而提高承重范围。

四、导轨滑块承重范围在实际应用中的意义导轨滑块承重范围在实际应用中具有重要意义。

首先，提高导轨滑块的承重范围可以提高设备运行效率，降低故障率，延长设备使用寿命。

电梯受力计算HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】一、曳引力校核1.钢丝绳曳引应满足以下三个条件：（1）轿厢装载至125％额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑；（2）必须保证在任何紧急制动的状态下，不管轿厢内是空载还是满载，其减速度的值不能超过缓冲器(包括减行程的缓冲器)作用时减速度的值。

（3）当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢。

GB7588-2003附录M 提示曳引力计算采用下面的公式：式中：—当量摩擦系数； α—钢丝绳在绳轮上的包角， rad ；T 1、T 2—曳引轮两侧曳引绳中的拉力。

e —自然对数的底，e ≈2.7182.校核步骤（1）求出当量摩擦系数a)对曳引轮为半圆槽和带切口半圆槽，使用下面公式：式中：μ——摩擦系数。

β——下部切口角度值, rad ；γ——槽的角度值, rad ；式中的γβγβπβγsin sin 2sin 2cos 4+---⎪⎭⎫ ⎝⎛-的数值可由绳槽的β、γ数值代入经计算得出；也可以从下图直接查得：图8-1b) 对曳引轮为V 形槽，使用下面公式：轿厢装载和紧急制停的工况：轿厢滞留的工况：c) 计算不同工况下值摩擦系数μ使用下面的数值：装载工况μ1=0.1；轿厢滞留工况μ2=0.2；紧急制停工况μ3=10/11.0s v +（v s ——轿厢额定速度下对应的绳速，m/s ）。

（2）计算 еα分别计算出装载工况、轿厢滞留工况、紧急制停工况的е1α、е2α、е3α 数值。

（ 数值在步骤①求出；钢丝绳在绳轮上包角α的弧度值由曳引系统结构得到）（3）轿厢装载工况曳引力校核（按125%额定载荷轿厢在最低层站计算，轿底平衡链与对重顶部曳引绳质量忽略不计）式中：T 1、T 2——曳引轮两侧曳引绳中的拉力，N ； Q ——额定载重量，kg ；K ——电梯平衡系数；W 1——曳引钢丝绳质量，kg ；W 1≈H(电梯提升高度,m) ×n 1(采用钢丝绳根数) ×q 1(钢丝绳单位长度重量，kg/m) ×r(曳引钢丝绳倍率)；W 2——补偿链悬挂质量，kg ；W 2≈H(电梯提升高度,m) ×n 2(采用补偿链根数) ×q 2(补偿链单位长度重量，kg/m)r ——曳引钢丝绳的倍率； g n ——标准重力加速度，m/s 2α（gn ≈9.81m/s 2） 校核：轿厢装载工况条件下应能满足 21T T ≤е1α，即曳引钢丝绳在曳引轮上不滑移。

导轨的选型和计算导轨是指用于支撑和引导机械部件或设备运动的元件，常见于各种机床、自动化设备、输送机及激光切割机等各类工业设备。

导轨的选型和计算涉及到多个方面的因素，包括负载条件、运动速度、加速度、精度等。

下面将详细介绍导轨的选型和计算过程。

1.负载条件：导轨的选型要根据设备的负载条件来确定。

负载条件包括负载方向、负载大小以及负载变化速度等。

根据负载条件来确定导轨的尺寸和材料，以保证机械设备的正常运行。

2.运动速度：导轨的选型也要考虑设备的运动速度。

运动速度越高，对导轨的要求就越高，需要选择更高强度的导轨。

3.加速度：设备的加速度也会对导轨的选型产生影响。

加速度越大，对导轨的应力和冲击力就越大，需要选择更耐磨、更强韧的导轨。

4.精度要求：不同的机械设备对导轨的精度要求不同，需要根据设备的精度要求来选择导轨。

一般来说，高精度设备需要选用精度更高的导轨。

导轨的计算可以分为以下几个步骤：1.确定负载：首先需要确定设备的负载条件，包括负载方向、负载大小以及负载变化速度等。

2.计算静载荷：根据负载条件，可以计算出设备在工作过程中对导轨的静载荷。

静载荷是指设备在停止运动状态下对导轨的压力。

3.计算动载荷：动载荷是指设备在运动过程中对导轨的压力。

动载荷的计算涉及到设备的运动速度和加速度等因素。

根据实际使用的设备运动速度和加速度，可以计算出动载荷。

4.选择导轨：根据计算得到的静载荷和动载荷，可以选择合适的导轨。

选择导轨时要考虑导轨的强度、硬度和耐磨性等因素。

5.导轨尺寸计算：根据设备的负载条件和运动速度等因素，可以计算出导轨的尺寸。

导轨的尺寸包括导轨的宽度、厚度和长度等。

6.导轨校核：最后需要对选择的导轨进行校核，确定是否满足设备的要求。

校核包括对导轨的强度、硬度和刚度等性能进行验证。

总之，导轨的选型和计算是一个复杂且综合的过程，需要考虑多个因素。

合理的导轨选型和计算可以保证机械设备的正常运行，提高设备的精度和寿命。

k1=3k2=1.25) 导轨的许用应力,许用变形安全钳为带不可脱落滚子的瞬时安全钳从GB21240-2007，表G2可查得，安全钳动作时的冲击系数为：4) 导轨计算中所使用的冲击系数从GB7588-2003,表G2可查得,正常运行时得冲击系数为:——计算依据:GB7588-20031) 电梯的基本参数8 导轨强度及变形分析2) 电梯轿厢导轨的参数3) 电梯选用安全钳8.1 导轨计算中，电梯所选用的参数αα230Mpa 290Mpa5mm λ=lk/i lk=l i=λ=lk/i =ω370=0.000129ω370=ω520=0.000019ω520=ω=(ω370-ω= Dx ——X方向轿Dy ——Y方向轿xC,y C ——轿厢中心xS,y S ——悬挂点S xP,y P ——轿厢重心xCP,yCP ——轿厢重心lk——为压弯长度； i——最小回转半径。

导轨所选用材料的抗拉强度为Rm=520,则从GB21240-2007,10.1.2.1表7可得到导轨在不同工况下的许用应力:由GB21240-2007,10.1.2.2中"T"型导轨得最大允许变形可得,对于装有安全钳的轿厢、对重导轨,安全钳动作时,在两个方向上为5mm。

安全钳动作工况下σperm= 安全钳动作时导轨得压弯应力,采用"ω"方法计算压弯应力。

ω是一个与λ和Rm有关的一个参数。

导轨得最大许用变形δperm=正常使用工况下σperm= 6) 导轨的压弯系数52.678.2.1 电梯的尺寸符号抗拉强度Rm=520Mpa时:8.2 轿厢导轨的强度挠度计算 导轨材料得抗拉强度为520Mpa,则导轨得压弯系数为:1.32481.325 λ——为细长比； 抗拉强度Rm=370Mpa时:1.2318 从表7.2和表7.3可得:28.48图7.1 电梯的尺寸符号S ——轿厢悬挂C ——轿厢中心P ——轿厢弯曲Q ——额定载重→——载荷方向1,2,3,4——轿厢门xi,y i ——轿厢门的h ——轿厢导靴xQ,y Q ——额定载荷xCQ,yCQ——轿厢中心xC=0xS=0xP=0yC=0yS=0yP=0xQ=yQ=0xQ=0yQ==N My Wy=N MxWx第一种载荷分布情况，相对于x轴：Dx/8=σx==Fy=Mx==1.2*9.81*[15000*(0-0)+13500*(0-0)]6*4350/23*Fyl 16=0=My==3*Fxl 161.2*9.81*[15000*(700-0)+13500*(0-0)]σy==66.67*10001331963.44② 由导向力引起的X轴上的弯曲应力为:Fy=k2*gn*[Q*(yQ-yS)+P*(yP-yS)]h*n/2Fx=8.2.2.1 电梯正常运行时的导轨受力① 由导向力引起的Y轴上的弯曲应力为:k2*gn*[Q*(xQ-xS)+P*(xP-xS)]n*h在进行导轨受力计算时，假设轿厢重心P、轿厢中心C、悬挂中心S与导轨直角坐标系原点重合，则有：从GB21240－2007，G.2.2可得额定载荷Q按最不利的情况均匀分布在3/4的轿厢面积上，由此可得：8.2.2 电梯在第一种载荷分布情况的导轨受力Dy/8=4735.87第二种载荷分布情况，相对于y轴：1331963.4N.m m562.519.98Mpa3*4735.87*150016=700=N.mm0114.4*1000=0Mpa03*0*1500166*4350σm=σx+σy Mpa ≤230Mpa=Mpa ≤230Mpa=mm ≤5mm=mm≤5mm=NMyWy =N MxWx 3*9.81*(15000*0+P*0)4350*6/2=Mx==03*Fyl 11839.663*Fxl16② 由导向力引起的X轴上的弯曲应力为:N.mm3329904.3866.67*1000My==49.95Mpa3*11839.66*150016= 电梯在正常运行时,导轨的复合应力与翼缘弯曲应力皆小于等于导轨的许用应力,导轨的应力符合要求。

直线导轨的结构设计（含滚动导轨）来源：作者: 江苏泰州市德基数控机床技术部发表于:2007-5-18 已阅读1121次1 导轨的作用和设计要求当运动件沿着承导件作直线运动时，承导件上的导轨起支承和导向的作用，即支承运动件和保证运动件在外力（载荷及运动件本身的重量）的作用下，沿给定的方向进行直线运动。

对导轨的要求如下：1.一定的导向精度。

导向精度是指运动件沿导轨移动的直线性，以及它与有关基面间的相互位置的准确性。

2.运动轻便平稳。

工作时，应轻便省力，速度均匀，低速时应无爬行现象。

3.良好的耐磨性。

导轨的耐磨性是指导轨长期使用后，能保持一定的使用精度。

导轨在使用过程中要磨损，但应使磨损量小，且磨损后能自动补偿或便于调整。

4.足够的刚度。

运动件所受的外力，是由导轨面承受的，故导轨应有足够的接触刚度。

为此，常用加大导轨面宽度，以降低导轨面比压；设置辅助导轨，以承受外载。

5.温度变化影响小。

应保证导轨在工作温度变化的条件下，仍能正常工作。

6.结构工艺性好。

在保证导轨其它要求的前提下，应使导轨结构简单，便于加工、测量、装配和调整，降低成本。

不同设备的导轨，必须作具体分析，对其提出相应的设计要求。

必须指出，上述六点要求是相互影响的。

2 导轨设计的主要内容设计导轨应包括下列几方面内容：1.根据工作条件，选择合适的导轨类型。

2.选择导轨的截面形状，以保证导向精度。

3.选择适当的导轨结构及尺寸，使其在给定的载荷及工作温度范围内，有足够的刚度，良好的耐磨性，以及运动轻便和平稳。

4.选择导轨的补偿及调整装置，经长期使用后，通过调整能保持需要的导向精度。

5.选择合理的润滑方法和防护装置，使导轨有良好的工作条件，以减少摩擦和磨损。

6.制订保证导轨所必须的技术条件，如选择适当的材料，以及热处理、精加工和测量方法等。

3 导轨的结构设计1. 滑动导轨(1) 基本形式（见图21-10）图21-10三角形导轨：该导轨磨损后能自动补偿，故导向精度高。