扶梯设计计算书分解
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1 扶梯计算说明书 2 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=24.5 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
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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
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 5
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 =4 Ix’=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 6
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 7
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。
2.4.1 Q前1对F点引起的挠度y1和弯矩M1 式中: a=928 b=13686 x=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.mm 2.4.2 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.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 2.4.4 Q主对F点引起的挠度和弯矩 8
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.mm 2.4.5 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.mm 2.4.6 Q动对F点引起的挠度和弯矩 式中 a=14143 b=470 x=7307 l=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 9
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=8.62x107 N/m2 允许应力[δ]=2.7 x108 N/m2>δmax =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 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+2 q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=n Q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 10
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=0.458m 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) 11
=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) =1.0138 S5 +617 A=1.2(S5+ S6)=4900 所以S5 =1721.3N S6=2362N S7= S6+ q梯 l6-7 C0=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+C0 COSα) =1665+(799+2643)x9.852x(SIN35°+0.028COS35°) =19443N S11= S10 CR +( q梯+ q人) R[αC0 +(1-COSα)]