自动扶梯设计计算书

1、8.5米自动扶梯设计计算书1.骨架弯曲刚度校核计算1.1计算分析自动扶梯的弯曲变形主要是骨架的变形，骨架受扶梯自重和乘客载荷，受力较复杂。现通过简化模型来计算其挠度。考虑到扶梯的对称性和均匀性，受力的连续性，把自动扶梯简化为简支梁模型，如图1所示。图1已知：提升高度H8.5 m扶梯自重P115000 N名义宽度Z11000 mm升角135 °沿斜面方向的梯级间距400 mmL12668 mmL22028.6 mm每平方米载荷5000 N1.2与承重结构相当的垂直方向上的受力面积计算计算公式：A=4×（1V）×S3×（Lm/Ho）/（S3/S2）（Ld/H

2、o）3）共13页 第13页8.5米自动扶梯设计计算书其中：V泊松系数0.30S1上主梁型材截面2736.00 mm2S2立柱型材截面2256.00 mm2S3斜撑型材截面2256.00 mm2Lm立柱间宽度1200.00 mmHo上下主梁中心线间距800.00 mmLd斜撑长度1442.22 mmA=2565.50 mm21.3惯性矩的计算利用最大优化法，简化骨架的截面成以下模型（如图2）：先计算单梁的惯性矩上主梁截面如图3下主梁、斜撑、立柱截面如图4图3图4图2上主梁的惯性矩8.5米自动扶梯设计计算书Iz1=bh3/12=8936512.00 mm4其中：b=80.00 mmh=160.00

3、 mma=6.00 mm下主梁、斜撑、立柱的惯性矩 Iz1=bh3/12=4381632.00 mm4其中：b=80.00 mmh=120.00 mma=6.00 mm相对于骨架Z轴的惯性矩Iz=(Iz1+a2×A)+Iz2+a'2×A'）=804315712.00 mm4其中：a上横梁中心至Z轴的距离a=390.00 mm a'下横梁中心至Z轴的距离a'=410.00 mm A上横梁的截面面积A=2736.00 mm2 A'下横梁的截面面积A'=2256.00 mm2整个骨架的惯性矩I=2Iz=1608631424.00 m

4、m41.4骨架挠度计算按GB16899-1997要求，乘客载荷不需增加动荷系数，故校核挠度在静载荷下进行。据法国扶梯专家乔治.艾胜扬先生提供的骨架强度校核公式及材料力学中的计算方法，可知：骨架挠度计算公式为：f=(5×Ps×L3×cos2)/(8×48×E×I)+(Ps×L×cos2)/(8×G×A)×cos2其中：f两支点间距最大挠度（mm）L两支点间距离（mm）L=18867.05 mm8.5米自动扶梯设计计算书Ps自动扶梯负荷（kg）Ps=84219.31 N E拉压弹性模量（M

5、pa）E=210000.00 Mpa I惯性矩（mm4）I=1.61E+09 mm4 G剪切弹性模量（Mpa）G=80000.00 MPa A与承重结构相当的垂直方向上的受力截面（mm2）2565.50 mm2 2两支点连线与水平线夹角（° 2=26.79 °n安全系数n=1.20f=21.78 mm按GB16899-1997要求，自动扶梯骨架最大挠度为跨度的1/750 f=Lc/750f=22.46 mm判定： 符合要求2.驱动主轴强度校核2.1计算分析如图5所示，驱动主机受到扭矩和弯矩两种盈利的作用，但由于扭矩变形远大于弯矩的变形，故近似按扭矩变形进行强度校核。2.2计

6、算说明在下面的计算中，所用的公式有关参数出自机械零件设计手册（国防工业出版社出版）及机械设计手册（化学工业出版社出版）。2.2.1计算中的已知条件及参数驱动主轴材料为：35号钢无缝钢管 剪切许用应力为：30.00 Mpa每米许用扭转角：1.00 °电动机功率：P=15.00 kw减速器的效率：减=0.80链条的效率：链=0.98轴承的效率：轴承=0.98减速机输出转速：n1=39.20 r/min图58.5米自动扶梯设计计算书驱动主轴转速：n2=12.66 r/min主轴外径：D=170.00 mm主轴内径：d=146.00 mm主轴长度：L=1000.00 mm剪变模量：G=784

7、00.00 Gpa 2.3强度校核=T/(2Wp)=9.89 Mpa驱动主轴的剪切应力式中：T=9.55×106×P减链轴承/n2= 8693668.25 Nmm主轴扭矩 Wp=D3/16×（1-（d/D）4）=439644.03 mm3主轴扭转系数判定： 符合要求 2.4刚度校核=TL/GIp=0.0030 rad=0.17 °驱动主轴的扭转角度式中：Ip=D4/32×（1（d/D）4）=37369742.88 mm4驱动主轴的极惯性矩判定： 符合要求3.曳引链的强度校核3.1计算分析梯级的运行是靠传动部分带动左、右曳引链来完成的，现假定每根

8、曳引链平均承载，且忽略滚动摩擦阻力，则曳引链主要承载拉应力。曳引链所受的拉应力以下三方面组成：a)乘客载荷：F1b)梯级和曳引链载荷:F2 c)曳引链的初张力：F33.2曳引链的受力计算（受力情况如图6）3.2.1乘客载荷，满载时所有乘客的重力在曳引链受拉力方向上的分力 F1=m1gsina=26239. 0 N式中：8.5米自动扶梯设计计算书a扶梯倾角 m1乘客总载荷Km满载系数，Km=0.93.2.2梯级和曳引链载荷的力计算时，考虑倾斜长度上的梯级及链条重力在曳引链受拉力方向的分力。F2=m2gsina=4685.63 N式中：F2梯级与链条重力在倾斜方向上的分力。m2在斜面部分上的图6梯

9、级与链条的质量。3.2.3曳引链的初张力F3=2KXg=3355.52 N式中：K弹簧刚度系数，K=4.28 kg/mm 由查表得知X弹簧变形量，X=40.00 mm由产品图得知 3.2.4曳引链所受的总载荷F总=F1+F2+F3=34280.65 N3.2.5单片链片所受的拉力如图7，尺寸如下：B=133.33 mmR=20.00 mmD=20.00 mm图7H=40.00 mmt=5.00 mm单片链片受力：F=F总/8=4285. 8 N3.3曳引链的强度校核8.5米自动扶梯设计计算书由链片结构可知，其危险截面在销孔位置，其截面面积上为： S=t(H-D)=100.00 mm2链片的拉应

10、力为：=F/S=42.85 Mpa链片的材料为：35CrMo链片材料抗拉强度s833.00 MPa安全系数：n=19.44GB16899-1997标准规定的安全系数：安全系数不得小于：5判定： 符合要求 3.4链条联接轴的强度校核销轴的材料为：40Cr 销轴直径：d=14.00 mm销轴长度：B=56.00 mm许用剪切应力：=80.00 Mpa许用挤压应力：j=25.00 Mpa图8单根链条上的销轴受到的横向力为：F=F总/8=4285.08 N联接销轴的剪切应力为：=Q/(d/2)2)=27.85 Mpa式中：Q=F为剪力 d为销轴的直径联接销轴的挤压应力为：j=Pj/Aj=9.75 Mp

11、a式中：Pj=F为挤压力Aj为销轴一端的挤压面积：Aj=439.60 mm28.5米自动扶梯设计计算书判定： 符合要求4.驱动双排链的强度校核4.1已知参数驱动链型号：20A驱动链节距：31.75 mm电机功率：P=15.00 kw电机输出轴转速：n=39.18 r/min减速箱的机械传动效率：减=0.80滚动轴承的机械传动效率：轴承0.98驱动链节圆直径：d=213.03 mm链条极限拉伸载荷：Q=173500.00 N4.2驱动链的拉力驱动链的扭矩为：T=9550000×P×减×轴承2/n=2809133.23 Nmm驱动链拉力为：F=T/(d/2)=2637

12、3.12 N4. 驱动链的安全系数Sf=Q/F=6.58判定： 符合要求GB16899-1997要求安全系数不小于55.扶手驱动双排链的强度校核5.1计算说明扶手驱动力的计算按朱昌明等编著的电梯和自动扶梯原理、结构、安装、测试进行。用逐点法计算扶手驱动力，在计算扶手带的的各点张力时，应先确定各典型点，然后按扶手系统图顺时针方向逐点进行。一般先确定驱动滑轮绕出端张力S0值，然后依次进行扶手系统各点张力的计算。根据使用要求，应保证扶手系统下端张力不小于300N。可用下式求出S0的近似值： S0=S出=300q扶H8.5米自动扶梯设计计算书5.2参数说明C0直线区段阻力系数扶手带在导轨上滑动时取C0

13、滑0.3扶手带在滚子上滚动时取C0滚0.025Cr曲线区段阻力系数Cr=e（）Cr数据扶手带在导轨上滑动时取滑0.3扶手带在滚子上滚动时取滚0.06包角（弧度）q扶扶手带的线载荷，取q扶25 N/mq人乘客作用于扶手带的线载荷，取q人42 N/m H提升高度H=8.5 ma扶梯倾角a=35 ° 5.3扶梯扶手带各点的张力计算图9区段Cr0-11201.132-3351.044-51801.216-7301.178-9301.1710-111801.2112-13751.088.5米自动扶梯设计计算书S0=S出=300q扶H=512.50 NS1=S0Cr=581.09 NS2=S1-

14、q扶L1-2（sina-C0cosa)=450.87 NS3=S2Cr=467.69 NS4=S3+q扶L3-4C0=474.95 NS5=S4Cr=573.41 NS6=S5+(q扶+q人）L5-6C0=594.18 NS7=S6Cr=695.19 NS8=S7+(q扶q人）L7-8(sina+C0cosa)=1576.69 NS9=S8Cr=1844.72 NS10=S9+(q扶q人）L9-10C0=1869.60 NS11=S10Cr=2257.20 NS12=S11+q扶L11-12C0=2261.62 NS13=S入=S12Cr=2446.32 N5.4扶手带驱动滑轮圆周力P扶=S1

15、3-S0=1933.82 N5.5驱动链受力计算2（P扶×D摩/2）F链×d链/2F链2P扶×d摩/d链7763.66 N式中：摩擦轮直径：D摩585.00 mm链轮直径：d链291.43 mm5.6安全系数计算扶手驱动链型号为： 16B双排链由国家标准查得链条抗拉载荷为：106000.00 N安全系数：Sf=Q/F链=13.65判定： 符合要求GB16899-1997要求安全系数不小于58.5米自动扶梯设计计算书6.驱动链轮的强度校核6.1计算分析根据国防工业出版社的机械零件设计手册，链轮强度核算分为齿面接触强度与齿根弯曲强度的核算，其计算公式分别为：齿面接触强

16、度：HZEZHZ（Ft/bd1）×（u1）/u）×KAKVKK）（1/2）HP HPHlimZNZW/SHlim齿根弯曲强度：FFtKAKVKKYFYY/bmnFP FPFlimYNYX/SFlimYsr式中：减速机驱动链轮参数梯级驱动链轮参数扶手驱动链轮参数mn 模数10.00 mm43.00 mm8.00 mmb 齿宽34.00 mm15.50 mm29.30 mmd0 分度圆直径213.00 mm725.61 mm251.00 mmu 齿数比4.021.001.20Ft 分度圆上的额定圆周力18310.00 N16633.00 N4996.00 NKA 使用系数0.7

17、50.750.75KV 动载系数1.001.201.70K载荷分布系数0.800.701.40K载荷分配系数0.900.851.50ZE 材料弹性系数13.80 Mpa13.80 Mpa13.80 MpaY螺旋角系数0.901.401.20Flim弯曲疲劳极限应力310.00280.00260.00YN 弯曲强度寿命系数1.501.601.70ZH 节点区域系数2.502.502.50Z重合度系数1. 01. 01. 0Hlim接触疲劳极限应力180.00210.00210.008.5米自动扶梯设计计算书ZN 接触强度寿命系数1.501.501.60ZW 工作硬化系数2.102.001.80SHlim 接触强度安全系数1.051.051.05YF 齿形系数1.801.701.30Y弯曲强度重合度系数1.101.300.90YX 弯曲强度尺寸系数1.701.901.50Ysr相对应力集中系数0.901.301.10SFlim 弯曲强度最小安全系数1.051.501.056.2根据计算公式进行应力计算减速机驱动链轮梯级驱动链轮扶手驱动链轮 H计算接触应力54.06 MPa52.10 MPa69.30 MPaHP 许用接触应力540.00 MPa600.00 MPa576.00 MPaF计算弯曲应力51.82 MPa41.35 MPa80.12 MPaFP 许