扶梯设计计算书分解.doc

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1、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=23 t=31.75被动链轮 z2=65 t=31.75 梯级曳引链轮 z3=16 t=133.33 d1=0.6341m扶手带传动链轮 z4=30 t=25.40扶手带驱动链轮 z5=26 t=25.40扶手带驱动胶轮 d2=0.5974m减 速 机 i=24.51. 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

2、v梯=n主/(60*d1)=(13.86/60)x3.14x0.68341=0.4958m/s1. 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-轮)=0.499m/s式中轮-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

3、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1E弹性模量E=2x105N/mm22H提升高度H=5400m3倾斜角度=354V扶梯运行速度V=0.495x1035q梯梯路线载荷q梯=0.799N/mm6q人1m宽扶梯乘客载荷Q人=5N/mm7 Ct理论运载能力Ct=9000人/小时8Q主主动链轮重量Q主=2744N9Q架金属骨架重量Q架=25917N10Q电电机重量Q电=1803N11Q减减速机重量Q减=1617N12Q扶扶手装置重量Q扶=18966N13Q轨导轨重量Q轨=9410N14Q前梳齿前沿板重量Q前=4508N15Q控电器控制重量Q控=637N扶梯金属骨架,组合截

4、面的转动惯量主梁选用矩形管 (120x60x6)/201. 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=3.12x106mm42. 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 =4 Ix=4x4.18x108=1.67x109mm4=1.67x10-3m42.3受力分析 扶梯受力情况,如图2-2所示2.3.1均布载荷qa. 乘客给扶梯的均布载荷q人

5、按国际 q人=5N/mmb. 梯路线载荷q梯 q梯=0.799N/mmc. 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qq= q人+ q梯+ q构=10.24N/mm2.3.2 电机、减速机重量Q动 Q动= Q电+ Q减=1803+1617=3420N2.4 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=yFMmax=MF,下面计算从A点到B点各分力对F点的挠度和弯矩。2.4.1 Q前1对F点引起的挠度y1和弯矩M1 式中： a=928 b=13686 x=

6、7306.5 L=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.mm2.4.2 Q从对F点引起的挠度和弯距 式中： a=1062 b=13551 x=7307 l=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.mm2.4.3 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.mm2

7、.4.4 Q主对F点引起的挠度和弯矩 式中 a=13293 b=1320 x=7307 l=14613 y4=- Q主a2b2/(6EIL).2x/a+x/b-(b-x)3/a2b =-0.143mm M4= Q主bx/l=1.81x106N.mm2.4.5 Q前2对F点引起的挠度和弯矩 式中 a=13293 b=928 x=7307 l=14613 y5=- Q前2a2b2/(6EIL).2x/a+x/b-(b-x)3/a2b =-0.166mm M5= Q前bx/l=2.09x106N.mm2.4.6 Q动对F点引起的挠度和弯矩 式中 a=14143 b=470 x=7307 l=1461

8、3 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=19.48mm18.55mm F点处的弯矩MF MF=M1+M2+M3+M4+M5+M6 =2.874x108N.mm所以最大应力为max max = MF .y/Ix=2.874x108x500/1.67x109 =86.2N/mm2=8.62x107 N/m

9、2允许应力=2.7 x108 N/m2max =8.62x107 N/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1Q级一个梯级的重量245N2t级梯级节距0.4064m3q链每米链条重量98N/m4q梯梯路线载荷q梯= Q级/ t级+2 q链=799N/mm5Q人每位乘客的重量600N6q人乘客的线载荷q人=n Q人/ t级=2643/mm7d级梯级主副轮轴径1.7cm8级梯级轮轴承磨擦系数0.0159f梯级轮滚动磨擦系数0.110d梯级主副轮直径7cm11链链条销轴的磨擦系数0.312d链链条销轴直径1.43cm1

10、3R曲线段梯级主轮曲率半径 1.79m14轮链轮轴承处磨擦系数0.0115d轮链轮轴颈直径0.7434m16D0链轮节圆直径0.6834m17倾斜角度3518H提升高度 4500mm19N每个梯级上的人数220扶梯的满载系数=(2-v)x0.6=0.859梯路各区段长度： L6-7=0.458m L7-8=0.602m L9-10=9.852m L11-12=0.459m L12-13=0.4m L0-1=1.271m L2-3=9.840m L4-5=0.620m直线段阻力系数C0C0=（级. d级+2f）/d. =(0.015x1.7+2x0.1)/8 =0.028式中为轮缘侧面与导轨间可

11、能出现磨擦系数，取=1曲线段阻尼系数CRCR=1+C0 +(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=（链d链+轮d轮）/D0 =(0.3x0.0143+0.01x0.11)/0.777 =0.00694.1.2 满载上升时各区段上张力计算 张紧端取弹簧张力A为4900NS6=S5（1+ 2C链）+ q梯D0 (1- C链) = S5 (1+2x0.0069)+799x0.777(1-0.0069) =1.0138 S5 +617A=1.2(S5+ S6)=4900 所以S5 =1721.3N S6=2362NS7= S6+

12、 q梯 l6-7 C0=2362+799x0.458x0.028=2372NS8= S7+( q梯+ q人) l7-8C0 =2372+(799+2643)x0.602x0.028=2430NS9= S8(CR+ 2C0) +( q梯+ q人)RC0 (1-COS) =2430x1.017-2(/6)x0.028+(799+2643)x1.79x(/6)x0.028- (1-COS35) =1665NS10= S9+( q梯+ q人) l9-10(SIN+C0 COS) =1665+(799+2643)x9.852x(SIN35+0.028COS35) =19443NS11= S10 CR +

13、( q梯+ q人) RC0 +(1-COS) =19443x1.017+(799+2643)x1.79(/6)x0.028+(1- COS35) =20689NS12= S11+( q梯+ q人) l11-12 C0 =20689+(799+2643)x0.459x0.028=20733NS13= S12+ q梯l12-13C0 =20733+799x0.4x0.028 =20742NS4= S5-q梯l4-5C0 =1721-799x0.620x0.028 =1707NS 3= S4(CR-2链d链/R)+q梯R(1-COS)+C0 =1707x(1.017-2x0.3x0.0143/1.7

14、9+799x1.79x(1- COS35)+ (/6)x0.028=1940NS2= S3 +q梯l2-3(SIN-C0 COS) =1940+799x9.840x(SIN35-0.028 COS35) =5680NS1= S2 (2-CR)+q梯R(1-COS)-C0 =5680x(2-1.017)+799x1.79x(1- COS35)-0.028x(/6) =5754NS0= S1 -q梯l0-1 C0 =5754-799x1.271x0.028 =5726N3.1.3满载上升时的圆周力P上 P上= S13 S0+( S13 + S0) C链- q梯De =20724-5726+(207

15、24+5726)x0.0069-799x0.777 =14578N3.1.4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) =7.21kw4.2 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1q人乘客对扶手带的线载荷4.5N/m2Q扶每米扶手带的重量25N/m3驱驱动滑轮与扶手间磨擦系数0.54曲线段的包角圆弧段为，其它/6 5Fl1扶手胶带对滑轮群滚动磨擦系数0.560滑轮承轴的磨擦系数0.017d1滑轮轴颈1.5cm8g扶手胶带与扶手导轨间磨擦系数0.39D1滑轮群轴颈3.510fl2扶手胶带对滑轮群的磨擦系数

16、0.311d3托辊轴的直径12cm12D3托辊的直径7cm13fl3fl3=fl10.5cm L0-1=0.071m L1-2=10.652m L2-3=1.50m L4-5=1.084m L6-7=9.621m L8-9=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 =g+0.01=0.31 CR =l=l0.31x/6=1.17(2) 扶手胶带在滑轮群上运动时 =(2f+0d1)/ D1+0=(2x0.5+0.01x1.5)/2+0.01=0.3 CR =l=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=

17、g=0.3(2) 扶手带在托辊上运动时 C0=(2 fl3+0d1)/ D3=(2x0.5+0.01x1.5)/6=0.173.2.2 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L2-3g=0+25x1.5x0.3=11N S4= S3CR +q扶(1-COS)=11x2.57+25x0.352x(1-COS35) =46N S5= S4+(q扶+ q人) L4-5 C0 =46+(25+45)x1.084x0.3 =69N S6= S5CR +(q扶+ q人)R(1-COS) =69x1.17+(25+45)x2.2x(1-COS35

18、) =101N S7= S6 +(q扶+ q人) L6-7(C0COS+SIN) =101+(25+45)x9.621x(0.3 COS32+ SIN35) =613N S8= S7CR +(q扶+ q人)R(1-COS) =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-COS) =767x2.57-25x0.352x(1-COS35) =1954N S0= S11 +q扶L10-0C0 =1954+25x2.033x0.3

19、=1969N S1= S2-q扶L1-12(C0COS-SIN) =0-25x10.652x(0.17x COS35- SIN35) =94N S1-0= S1-q扶L0-1C0 =94-25x0.071x0.3 =93N4.2.2 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 =1.856kw4.3 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/扶）/式

20、中：扶驱动扶手带的链传动和磨擦传动的效率 扶=链摩=0.97x0.98=0.951 电机Z1曳引主轴的效率 =扶链=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/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。