扶梯设计计算书分解.docx

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扶梯设计计算书分解

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。