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扶梯设计计算书模板
扶梯计算说明书
1.梯级和扶手带速度计算:
1.1已知数据
电动机KFT160M-VF6B额定转速n电=960r/min
主动链轮z1=23t=31.75
被动链轮z2=65t=31.75
梯级曳引链轮z3=16t=133.33d1=0.6341m
扶手带传动链轮z4=30t=25.40
扶手带驱动链轮z5=26t=25.40
扶手带驱动胶轮d2=0.5974m
减速机i=24.5
1.2梯级速度计算:
主传动总传动比i总
i总=i*z2/z1=24.5*65/23=69.24
主轴转速n主
n主=n电/i总=960/69.24=13.86r/min
梯级运行速度v梯
v梯=n主/(60*∏*d1)=(13.86/60)x3.14x0.68341=0.4958m/s
1.3扶手带速度计算:
扶手带运行速度v扶
v扶=(n主/60)*(z4/z5)*∏*d2(1-ε轮)=0.499m/s
式中ε轮---胶轮打滑系数
1.4扶手胶带与梯级的同步率
(v扶-v梯)/v梯=(0.499-0.495)/0.499=0.8%
2.5自动扶梯的理论输送能力
Ct=V/(0.4x3600xK)
Ct—理论输送能力人/h
V—额定速度0.495m/s
K—系数,梯级宽度为1000mm时
K=2
Ct=0.495/(0.4x3600x2)=8910人/h
基本满足每小时输送9000人的要求.
3.自动扶梯挠度及强度计算
4.1已知数据
序号
代号
名称
数据及说明
1
E
弹性模量
E=2x105N/mm2
2
H
提升高度
H=5400m
3
α
倾斜角度
α=35°
4
V
扶梯运行速度
V=0.495x103
5
q梯
梯路线载荷
q梯=0.799N/mm
6
q人
1m宽扶梯乘客载荷
Q人=5N/mm
7
Ct
理论运载能力
Ct=9000人/小时
8
Q主
主动链轮重量
Q主=2744N
9
Q架
金属骨架重量
Q架=25917N
10
Q电
电机重量
Q电=1803N
11
Q减
减速机重量
Q减=1617N
12
Q扶
扶手装置重量
Q扶=18966N
13
Q轨
导轨重量
Q轨=9410N
14
Q前
梳齿前沿板重量
Q前=4508N
15
Q控
电器控制重量
Q控=637N
扶梯金属骨架,组合截面的转动惯量
主梁选用矩形管(120x60x6)/20
1.方钢120x60x6的截面参数:
截面面积S=1971.2mm2
重心距离x0=19.2mm
y0=41.4mm
惯性矩Ix0=3.12x106mm4
2.
组合截面的转动惯量
横截面如图2-1
一根方钢的转动惯量Ix’
Ix’=Ix0+a2.S
=3.12x106+(1000/2-y0)2x1971.2
=4.18x108mm4
组合截面的转动惯量Ix
Ix=4Ix’=4x4.18x108=1.67x109mm4=1.67x10-3m4
2.3受力分析
扶梯受力情况,如图2-2所示
2.3.1均布载荷q
a.乘客给扶梯的均布载荷q人
按国际 q人=5N/mm
b.梯路线载荷q梯
q梯=0.799N/mm
c.金属构件的线载荷q构
q构=(Q架+Q扶+Q轨+Q控)/l
=(35917+18966+9410+637)/14613
=4.44N/mm
均布载荷q
q=q人+q梯+q构=10.24N/mm
2.3.2电机、减速机重量Q动
Q动=Q电+Q减=1803+1617=3420N
2.4挠度及强度计算
由受力图分析,最大挠度和最大弯矩出现在F点,即:
ymax=yF
Mmax=MF,下面计算从A点到B点各分力对F点的挠度和弯矩。
2.4.1Q前1对F点引起的挠度y1和弯矩M1
式中:
a=928b=13686
x=7306.5L=14613
y1=-(Q前a2b2/6EIL)*[2(l-x)/b+(l-x)/a-x3/ab2]
=-0.1663mm
M1=Q前a(L-x)/l
=2.09x106N.mm
2.4.2Q从对F点引起的挠度和弯距
式中:
a=1062b=13551
x=7307l=14613
y2=-(Q人a2b2/6EIL)*[2(l-x)/b+(l-x)/a-x3/ab2]
=-0.109mm
M2=[Q人a(L-x)]/l
=1.37x106N.mm
2.4.3均布载荷q对F点引起的挠度和弯矩
y3=-5L4/384EI=-18.20mm
M3=ql2/8=2.72x108N.mm
2.4.4Q主对F点引起的挠度和弯矩
式中a=13293b=1320
x=7307l=14613
y4=-Q主a2b2/(6EIL).[2x/a+x/b-(b-x)3/a2b]
=-0.143mm
M4=Q主bx/l=1.81x106N.mm
2.4.5Q前2对F点引起的挠度和弯矩
式中a=13293b=928
x=7307l=14613
y5=-Q前2a2b2/(6EIL).[2x/a+x/b-(b-x)3/a2b]
=-0.166mm
M5=Q前bx/l=2.09x106N.mm
2.4.6Q动对F点引起的挠度和弯矩
式中a=14143b=470
x=7307l=14613
y6=-Q动a2b2/(6EIL).[2x/a+x/b-(b-x)3/l]
=-0.064mm
M6=Q动bx/l=8.04x106N.mm
所以F点的挠度为:
yF=y1+y2+y3+y4+y5+y6
=-18.55mm
即:
最大挠度ymax=18.55mm
扶梯跨距为14613mm,其允许挠度为1/750
所以[y]=l/750=19.48mm>18.55mm
F点处的弯矩MF
MF=M1+M2+M3+M4+M5+M6
=2.874x108N.mm
所以最大应力为δmax
δmax=MF.y/Ix=2.874x108x500/1.67x109
=86.2N/mm2=8.62x107N/m2
允许应力[δ]=2.7x108N/m2>δmax=8.62x107N/m2
所以金属骨架强度满足要求
3.自动扶梯驱动功率计算
4.1梯路牵引计算
4.1.1已知数据
序号
代号
含义
计算式及结果
1
Q级
一个梯级的重量
245N
2
t级
梯级节距
0.4064m
3
q链
每米链条重量
98N/m
4
q梯
梯路线载荷
q梯=Q级/t级+2q链=799N/mm
5
Q人
每位乘客的重量
600N
6
q人
乘客的线载荷
q人=nQ人/t级ψ=2643/mm
7
d级
梯级主副轮轴径
1.7cm
8
μ级
梯级轮轴承磨擦系数
0.015
9
f
梯级轮滚动磨擦系数
0.1
10
d
梯级主副轮直径
7cm
11
μ链
链条销轴的磨擦系数
0.3
12
d链
链条销轴直径
1.43cm
13
R
曲线段梯级主轮曲率半径
1.79m
14
μ轮
链轮轴承处磨擦系数
0.01
15
d轮
链轮轴颈直径
0.7434m
16
D0
链轮节圆直径
0.6834m
17
α
倾斜角度
35°
18
H
提升高度
4500mm
19
N
每个梯级上的人数
2
20
ψ
扶梯的满载系数
ψ=(2-v)x0.6=0.859
梯路各区段长度:
L6-7=0.458mL7-8=0.602m
L9-10=9.852mL11-12=0.459m
L12-13=0.4mL0-1=1.271m
L2-3=9.840mL4-5=0.620m
直线段阻力系数C0
C0=[(μ级.d级+2f)/d].β
=(0.015x1.7+2x0.1)/8
=0.028
式中β为轮缘侧面与导轨间可能出现磨擦系数,取β=1
曲线段阻尼系数CR
CR=1+αC0+(μ链d链)/R
=1+∏/6x0.028+(0.3x0.0143/1.79)
=1.017
链轮上的阻尼系数C链
C链=(μ链d链+μ轮d轮)/D0
=(0.3x0.0143+0.01x0.11)/0.777
=0.0069
4.1.2满载上升时各区段上张力计算
张紧端取弹簧张力A为4900N
S6=S5(1+2C链)+q梯D0(1-C链)
=S5(1+2x0.0069)+799x0.777(1-0.0069)
=1.0138S5+617
A=1.2(S5+S6)=4900
所以S5=1721.3NS6=2362N
S7=S6+q梯l6-7C0=2362+799x0.458x0.028=2372N
S8=S7+(q梯+q人)l7-8C0=2372+(799+2643)x0.602x0.028=2430N
S9=S8(CR+2αC0)+(q梯+q人)R[αC0–(1-COSα)]
=2430x[1.017-2(∏/6)x0.028]+(799+2643)x1.79x[(∏/6)x0.028-
(1-COS35°)]
=1665N
S10=S9+(q梯+q人)l9-10(SINα+C0COSα)
=1665+(799+2643)x9.852x(SIN35°+0.028COS35°)
=19443N
S11=S10CR+(q梯+q人)R[αC0+(1-COSα)]
=19443x1.017+(799+2643)x1.79[(∏/6)x0.028+(1-COS35°)
=20689N
S12=S11+(q梯+q人)l11-12C0
=20689+(799+2643)x0.459x0.028
=20733N
S13=S12+q梯l12-13C0
=20733+799x0.4x0.028
=20742N
S4=S5-q梯l4-5C0
=1721-799x0.620x0.028
=1707N
S3=S4(CR-2μ链d链/R)+q梯R[(1-COSα)+αC0]
=1707x(1.017-2x0.3x0.0143/1.79+799x1.79x[(1-COS35°)+
(∏/6)x0.028]=1940N
S2=S3+q梯l2-3(SINα-C0COSα)
=1940+799x9.840x(SIN35°-0.028COS35°)
=5680N
S1=S2(2-CR)+q梯R[(1-COSα)-C0α]
=5680x(2-1.017)+799x1.79x[(1-COS35°)-0.028x(∏/6)]
=5754N
S0=S1-q梯l0-1C0
=5754-799x1.271x0.028
=5726N
3.1.3满载上升时的圆周力P上
P上=S13–S0+(S13+S0)C链-q梯De
=20724-5726+(20724+5726)x0.0069-799x0.777
=14578N
3.1.4驱动梯级满载上升时所需功率为N梯
N梯=SV/(102x9.8)=(14578x0.495)/(102x9.8)
=7.21kw
4.2扶手牵引力计算
4.2.1已知数据
序号
代号
含义
数据及说明
1
q人
乘客对扶手带的线载荷
4.5N/m
2
Q扶
每米扶手带的重量
25N/m
3
μ驱
驱动滑轮与扶手间磨擦系数
0.5
4
β
曲线段的包角
圆弧段为∏,其它∏/6
5
Fl1
扶手胶带对滑轮群滚动磨擦系数
0.5
6
μ0
滑轮承轴的磨擦系数
0.01
7
d1
滑轮轴颈
1.5cm
8
μg
扶手胶带与扶手导轨间磨擦系数
0.3
9
D1
滑轮群轴颈
3.5
10
fl2
扶手胶带对滑轮群的磨擦系数
0.3
11
d3
托辊轴的直径
12cm
12
D3
托辊的直径
7cm
13
fl3
fl3=fl1
0.5cm
L0-1=0.071mL1-2=10.652m
L2-3=1.50mL4-5=1.084m
L6-7=9.621mL8-9=1.417m
L10-0=2.033m
扶手带在曲线段的阻力系数CR
(1)扶手胶带在导轨上滑动时
μ=μg+0.01=0.31
CR=lμβ=l0.31x∏/6=1.17
(2)扶手胶带在滑轮群上运动时
μ=(2fμ+μ0d1)/D1+μ0=(2x0.5+0.01x1.5)/2+0.01=0.3
CR=lμβ=l0.31x∏=2.57
直线段阻力系数C0
(1)扶手胶带在导轨上滑动时
C0=μg=0.3
(2)扶手带在托辊上运动时
C0=(2fl3+μ0d1)/D3=(2x0.5+0.01x1.5)/6=0.17
3.2.2满载上升时扶手系统各点张力计算(圆弧段R=0.352)根据结构可使S2=0
S3=S2+q扶L2-3μg=0+25x1.5x0.3=11N
S4=S3CR+q扶(1-COSα)=11x2.57+25x0.352x(1-COS35°)
=46N
S5=S4+(q扶+q人)L4-5C0
=46+(25+45)x1.084x0.3
=69N
S6=S5CR+(q扶+q人)R(1-COSα)
=69x1.17+(25+45)x2.2x(1-COS35°)
=101N
S7=S6+(q扶+q人)L6-7(C0COSα+SINα)
=101+(25+45)x9.621x(0.3COS32°+SIN35°)
=613N
S8=S7CR+(q扶+q人)R(1-COSα)
=613x1.17+(25+45)x2.2x(1-COS345°)
=737N
S9=S8+(q扶+q人)L8-9C0
=737+(25+45)x1.417x0.3
=767N
S10=S9CR-q扶R(1-COSα)
=767x2.57-25x0.352x(1-COS35°)
=1954N
S0=S11+q扶L10-0C0
=1954+25x2.033x0.3
=1969N
S1=S2-q扶L1-12(C0COSα-SINα)
=0-25x10.652x(0.17xCOS35°-SIN35°)
=94N
S1-0=S1-q扶L0-1C0
=94-25x0.071x0.3
=93N
4.2.2满载上升时驱动扶手带所需功率N扶
扶手带驱动处的圆周力S
S=S0-S1-0=1969-93=1876N
满载上升时驱动一条扶手带所需功率为N1
N1=SV=1876x0.495=928w=0.928kw
满载上升时驱动两条扶手带所需功率N扶
N扶=2N1=1.856kw
4.3功率计算:
由梯路和扶手所引起的在驱动主轴上的总功率为
N总=(N梯+N扶/η扶)/η
式中:
η扶——驱动扶手带的链传动和磨擦传动的效率
η扶=η链η摩=0.97x0.98=0.951
η——电机Z1曳引主轴的效率
η=η扶η链=0.93x0.97=0.902
N总=(7.21+1.856/0.95)/0.902
=10.05kw
所选电机功率为11kw。
4.驱动链条的强度校核
P驱=P上.(De/D驱)+S.(D扶/D驱).(1/η扶)
=14578x(0.777/0.703)+2x1876x(0.470/0.703)x(1/0.931)
=18807.4
安全系数n=P2/P驱=111200/18807.4=5.91
安全系数大于5,满足要求
5.曳引链条强度校对
安全系数n曳=P1/P上=222400/14578=15.26
安全系数远大于5,满足要求。
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