浅谈自动扶梯桁架设计中的要点

浅谈自动扶梯桁架设计中的要点浅谈自动扶梯桁架设计中的要点 随着城市交通的迅速发展 自动扶梯在城市中的应用越来 越广泛 国家对自动扶梯的安全性能也提出了更高层次的要求 自 动扶梯的桁架是扶梯的骨架 也是保障扶梯安全运行的主要部 件之一 这就需要桁架设计者在进行自动扶梯桁架设计的过程 中掌握一些设计要点 本文结合我国国标中自动扶梯桁架设计 的强度与刚度的要求 提出在自动扶梯金属桁架设计过程中关于 应力和扭转等方面的设计要点 随着近年来科技的发展 作为一种便利的输送工具 自动 扶梯被车站 机场 百货商场等人流量大的地方广泛的使用 但是自动扶梯的桁架结构设计上尚存在一些不足 主要的表现 是外形拙笨 存在很大的自重 造价成本高等现象 本文就针 对这些现象 结合有限元分析的方法 对自动扶梯的桁架设计 提出一些要点 自动扶梯结构承载特点自动扶梯结构承载特点 自动扶梯承受的载荷主要来源于两个方面 1 自重 即自 动扶梯本身的驱动装置 扶手装置 阶梯梯级和一些金属支撑 结构等部件的自重 2 载客 载物的载荷 即在阶梯上的乘客 的体重和带的货物的质量造成的荷载 但是由于有些自动扶梯 安装在商场和车站等人流量比较大的地方 在自动扶梯上的载 荷分布比较复杂 比如在车站有些乘客带着较重的旅行包导致 自动扶梯局部载荷较大 或者乘客都过多的集中在自动扶梯的 一部分也造成扶梯的荷载过多的集中在某一侧造成不同的偏载 载荷 自动扶梯支撑结构的刚度与强度要求自动扶梯支撑结构的刚度与强度要求 2 1 刚度要求刚度要求 自动扶梯中使用着较多的支撑结构 支撑结构的刚度从某 一点上决定了这自动扶梯的质量 根据 gb16899 2011 自动扶 梯和人行道的制造与安装安全规范 中 5 2 5 条款的要求 自动 扶梯在 5000n 的乘客载荷下 普通型的自动扶梯的支撑结构扰 度不应超过所支撑距离的 1 750 公共型的自动扶梯的支撑结构 扰度不应该超过所支撑距离的 1 1000 自动扶梯的设计必须满 足这样的刚度要求 2 2 强度要求强度要求 自动扶梯主体的支撑结构是开口式的桁架结构 桁架的横 截面积的形心会在垂直方向有一定的向下偏移 在自动扶梯载 荷的作用下桁架结构会出现整体弯曲变形的趋势 上弦杆承受 着压力 下弦杆受到拉力的作用 还有在自动扶梯内部的各个 结构相应受到力的作用 在设计自动扶梯的时候要运用有效的 方法对杆件的受力进行计算 进而确定他们的选材 一般情况 下 自动扶梯的支撑结构的安全系数都取 2 5 以保证自动扶梯 安全运行 自动扶梯支撑结构的优化设计自动扶梯支撑结构的优化设计 由于支撑结构在自动扶梯中有着较多的使用 支撑结构的 性能决定了自动扶梯的质量 而在支撑结构中刚度和强度是其 主要的判断标准 在对支撑结构设计时 对刚度和强度构件进 行优化设计是需着重考虑的 自动扶梯在运行中以服务人 便 利人行走为主要目的 所以无论是何种的优化设计 安全是应 该放在首位的 对自动扶梯的优化设计应从如下几个方面入手 3 1 保证自动扶梯的应力安全保证自动扶梯的应力安全 自动扶梯的应力变化直接影响着扶梯的安全性能 各个构 件的应力对自动扶梯的安全运行起着决定性的作用 根据 gb16899 2011 自动扶梯和人行道的制造与安装安全规范 中 对扶梯的刚度有着明确的规范和要求 构件的应力安全系数都 应在 2 以上 这样才能保证自动扶梯的运行安全 尤其是扶梯 中主弦杆 接头 底板的应力安全 3 2 注意杆件几何受力的变化注意杆件几何受力的变化 在自动扶梯中主弦杆是最直接 最主要的承载载荷的构件 自动扶梯由于有着较笨重的缺点 在进行自动扶梯的设计时都 会通过减少主弦杆的横截面积 底板的厚度来对自动扶梯进行 适当的轻量化设计 在保证扶梯运行安全的前提下来对自动扶 梯进行适当的减轻自重 自动扶梯中主弦杆的总长度可以达到 几十米甚至是百米 在进行设计时该结构的重要性是显而易见 的 在进行有限元模型的计算之后可以知道 在自动扶梯的运 行中结构应力的最大值是出现在上弦杆的 所以在设计时要使 上弦杆的横截面积大于下弦杆的横截面积 有时为了保证自动 扶梯的强度指标 还会在上弦杆的外侧贴板来增加上弦杆的应 力强度 底板在自动扶梯中也是必不可少的受力部件 一般在扶梯 桁架结构的底部都有覆盖 运用有限元对底板的受力情况进行 分析 可以知道底板的厚度对桁架整体的刚度有着很大的贡献 作用 设计时要确保底板的结构有着足够的刚度 否则就可能 会在自动扶梯运行的时候出现活动梯级和裙板间的碰撞摩擦事 故 造成很大的安全隐患 通常在设计时底板的厚度应在 3mm 以上才可以满足足够的刚度要求 在某些时候还需要加厚底板 或者采用布置适当的加强筋来提高刚度 3 3 注意桁架的抗扭性注意桁架的抗扭性 开口桁架结构的扭转性是在扶梯的结构设计中容易忽略的 问题 在扶梯的运行中存在着各种的偏载情况 使扶梯的受力 不均匀 这样扶梯的整体结构就会出现扭转 最严重的后果是 使梯级和裙板间的间隙减少 出现梯级和裙板的摩擦和碰撞 这往往是导致自动扶梯出现事故的主要原因 因此 抗扭性是 在进行自动扶梯桁架结构设计时重点考虑的因素 可以通过计 算合理的布置加强筋来提高抗扭转性能 3 4 减少接头组的数量减少接头组的数量 在扶梯的桁架结构的连接中 接头是最主要的连接构件 但是在桁架结构的连接中要保证足够的刚度要求 接头结构的 设计相对都比较复杂 接头的质量也相对较重 在自动扶梯的 运行中接头部分的磨损是最大的 在长时间的运行中会有受力 不均的安全隐患 这时候对接头的受力也会有偏移 接头容易 出现断裂 因此自动扶梯金属桁架设计者需要在保证自动扶梯 运行安全情况下采取合理的设计减少接头的数量 从源头上避 免隐患的出现 综前所述 对自动扶梯的桁架结构设计 提出以下要点 保证自动扶梯的桁架具有足够的强度 刚度 抗扭性以 保障自动扶梯的安全运行 对上