人行道设计计算(中文)

1、 自动人行道设计计算 第 13 页 共 13页 一.基本参数:型 号踏板宽度B （mm）1000800输送能力Q（人/小时)90006750提升高度H（m)6倾斜角度（°）12速 度V(m/s)0.5二.踏板运行速度的校核目的: GB16899-2011规定人行道在额定频率和额定电压下，踏板的运行速度与额定速度的偏差为±5%。参数：电动机转速n=960转/分、减速器减速比i=24.5，其它参数见图一：减速器输出转速：n1=39.1837转/分踏板运行速度：vT=0.496m/s与额定速度的偏差：×100%=0.8%<±5% 满足GB16899-20

2、11标准要求。三.扶手带速度校核目的: GB16899-2011规定扶手带的运行速度相对于踏板的运行速度允差为0+2%。扶手带速度：vF=0.499m/s(扶手带的厚度t=9.4mm)扶手带速度与踏板运行速度的偏差：=-1=-1=-1=0.7%<+2%且大于0，满足GB16899-2011标准要求。四.扶手带强度计算:目的: 自动人行道的扶手带必须具有足够的抗断裂强度，GB16899-2011 规定扶手带的破 断载荷至少为25KN.方法：逐点法：即自动人行道扶手带沿运动方向上的任一点张力等于后一点的张力与 这两点间区段上的阻力之和。 扶手带系统如下图：根据自动人行道梯路运动特点,我们计算

3、自动人行道上行时扶手带的最大受力点作为强度验算依据。计算各点张力：从扶手带闭合回路的驱动轮绕出端即上图中的点0开始，按顺时针方向逐点计算。S0=S带-出=300+qhHS1=S0cR1S2=S1-qhl1-2(sin-crcos)S3=cR2S2S4=S3+(qh+q人)l3-4cgS5=cR3S4S6=S5+(qh+q人)l5-6cgS7=cR4S6S8=S7+qhl7-8crS9=cR5S8=S带-入在上列各式中:qh扶手带的线载荷，qh =25N/m；cg直线区段滑动阻力系数，cg=0.3；cr直线区段滚动阻力系数，cr=0.02；cR1-7曲线区段阻力系数，cR1-7=e； 扶手带在导

4、轨上滑动时g=0.2 扶手带在滚轮上滚动时r=0.04不同曲线路段包角（弧度）；=/180不同曲线路段包角（度）；q人乘客作用于扶手带上的线载荷，q人=42N/m； 设提升高度H=5.6m 倾角=12°S0= S带-出=300+25×5.6=440NcR1=er1= er1/180°=e0.04×48°/180°=1.03 (1=48°)S1=S0cR1=440×1.03=453.2Nl1-2=(H/sin)-1=(5.6/sin12°)-1=25.93mS2=S1-qhl1-2(sin-crcos) =

5、453.2-25×27.8×(sin12°-0.02cos12°) =332.6N cR2=er2= er2/180°=e0.04×180°/180°=1.1 (2=180°) S3=cR2S2=1.1×332.6=365.9Nl3-4=H/sin=6/sin12°=28.8mS4=S3+(qh+q人)l3-4(sin+cgcos) =365.9+(25+42)×28.8×(sin12°+0.3cos12°) =1333NcR3=eg3= eg3

6、/180°=e0.2×12°/180°=1.04 (3=ª=12°)S5=cR3S4 =1.04×1333 =1386N l5-6=1.05m S6=S5+(qh+q人)l5-6cg =1386+(25+42)×1.04×0.3 =1407NcR4=cR2=1.1 (6 =3=180°)S7=cR6S6 =1.1×1407 =1547.7N l7-8=0.182mS8=S7+qhl7-8cr =1547.7+25×0.182×0.02 =1547.8NcR5=eg5

7、= eg5/180°=e0.04×70°/180°=1.05(5=70°)S9=S带-入=cR5S8 =1.05×1547.8=1625N 根据以上的计算结果可知: 扶手带路中最大受力处为S9点,即S带ma×=S9=1625N； 我公司选用上海巨龙橡塑公司提供的SDS型扶手带，其破断载荷Qmin25KN，所以破断强度满足GB16899-2011标准要求五.踏板链强度计算目的: 自动人行道的踏板链必须具有足够的抗断裂强度方 法：逐点法：梯路系统如下图： 根据自动人行道梯路运动特点，计算自动人行道上行时踏板链的最大受力点作为踏板

8、链强度验算依据。 从梯路闭合回路的张紧端即上图中的点1开始计算，为了使梯路有合适的预张紧力，一般取S5=5000N，梯路满载上升时各点张力分布图如下：满载上升时梯路的计算公式：S5=5000NS6=c´S5S7=S6+qsl6-7(sin+c0cos)S8=S7+(qs+q人)l7-8(sin+c0cos)S9=cRS8S10=S9+(qs+q人)l9-10c0S11=S10+qsl10-11c0=S链-入在上列各式中:c´下回转区段张力增大系数，c´=1.02；c0直线区段阻力系数，c0=0.02；cR曲线区段张力增大系数，cR=1.012；qs梯路线载荷（N/

9、m）； qs= Qs/ts+2 qc=45/0.133+2×60=458N/m； Qs一一节踏板自重（N），Qs=45N ； ts踏板间距（m），ts=0.133m； q链链条线载荷（N/m），q链=60N/m；q人乘客线载荷（N/m），q人=(5000×cos×B)N/m ； 设提升高度H=6m 倾角=12°踏板宽B=1mS6=S5 c´=5000×1.02=5100NL6-7=0.15mS7=S6+qsl6-7(sin+c0cos) =5100+458×0.15×0.227 =5115.6N l7-8=（6/s

10、in12）-2.627=26.186S8=S7+(qs+q人)l7-8(sin+c0cos) =5115.6+(458+4891)×26.186×0.227 =36911NS9=cRS8 =1.012×36911 =37353.9Nl9-10 =0.4mS10=S9 +(qs+ q人)l9-10c0 =37353.9+(458+4891)×0.4×0.02 =37396.7NS11=S链-入=S10+qsl10-11c0 =37396.7+458×0.071×0.02 =37397N 根据以上的计算结果可知: 梯路中链条最大

11、受力处为第11点,即S链ma×=S11=37.397KN；由于自动人行道的梯路是由两根链条牵引踏板运转，所以每根链条的最大受力为S´链ma×=18.7KN我公司选用苏州天隆链条有限公司提供的F133型踏板链，其破断强度Qmin=180KN安全系数f=9.6>5，满足GB16899-2011标准要求。六.扶手驱动链强度计算目的: 人行道的传动元件必须具有足够的抗断裂强度. GB16899-2011规定传动元件的安全系数不小于5。扶手带驱动轮上的圆周力P带=S带-入-S带-出=1625-450=1175N则扶手驱动链所受的拉力Ff=6547N我公司采用GB/T1

12、243 16A双排滚子链，其极限拉伸载荷:Qmin=111.2KN 安全系数f=17>5，满足GB16899-2011标准要求七.主驱动链强度计算目的: 自动人行道的主驱动链必须具有足够的抗断裂强度.方法：利用前面踏板链强度的计算梯路各点张力图：S4=S5-qsL4-5C0S3=S4/（1-CR）S2=S3+qsL2-3（sinª-C0cosª）S1=S2/（1-CR）S0=S1-qsL1-0C0=S链-出在驱动主轴牵引链轮上的圆周力: Ft=S链-入-S链-出当提升高度H=6m时 S4=S5-qsL4-5C0 =5000-458×0.37×0.0

13、2 =4996.6NL4-5=0.37mS3=S4/（1-CR） =4996/(1-0.015) =5072.7NS2=S3+q梯L2-3（sinª-C0cosª） =5072.7+458×25.174（sin12°-0.02cos12°） =7244.3Nl2-3=（6/sin12°）-3.684=25.174S1=S2/（1-CR） =7244.3/(1-0.015) =7354.6N S0=S1-qsL1-0C0 =7354.6-458×2.25×0.02 =7334N=S链-出 L1-0=2.25在驱动主轴

14、牵引链轮上的圆周力: Ft=S链-入-S链-出=37397-7334=30063N主驱动链所受拉力Fz=33682N我公司采用GB/T1243 20A双排滚子链，其极限拉伸载荷:Qmin=173.5KN安全系数f=5.15>5 ，满足GB16899-2011标准要求。八.功率计算目的：自动人行道要以额定的速度运送乘客，则必需要有足够的功率。方法：根据人行道运行特点，选择向上运行时的功率作为总功率，利用前面扶手带强度与踏 板链强度的计算方法：(此时的乘客载荷q人=3000N/m) 扶手系统功率N带= 扶从扶手驱动轮到电动机的传动效率，扶=0.75； 踏板链驱动轮圆周力P链=S链-入-S链-

15、出 梯路系统功率N链= 链从踏板链轮到电动机的传动效率，链=0.768； 满载系数，=0.75； 自动人行道总功率N=×（2×N带+N链）（Kw)当提升高度H=6m、踏板宽度B=1m时S6=S5 c´=5000×1.02=5100NL6-7=0.15mS7=S6+qsl6-7(sin+c0cos) =5100+458×0.15×0.227 =5116N l7-8=（6/sin12）-2.627=26.186S8=S7+(qs+qp)l7-8(sin+c0cos) =5116+(458+3000)×26.186×0.

16、227 =25671NS9=cRS8 =1.015×25671 =26056Nl9-10 =0.4mS10=S9 +(qs+qp)l9-10c0 =26056+(458+3000)×0.4×0.02 =26084NS11=S链-入=S10+qsl10-11c0 =26084+458×0.071×0.02 =26085N N=×2×+ =0.75×2×+ =10.3KW 同理可计算出H=4.5m、B=1的自动人行道功率N=7.6KW 自动人行道功率为： 倾斜角度提升高度12°6m10.3KW4.5

17、m7.6KW九.主传动轴强度校核：目的: 主要对轴的强度，轴套的强度，紧固螺栓强度校核。其结构如下图：轴材料为45#钢、轴套为Q235，紧固螺栓全部为10.9级M16高强度螺栓。从前面主驱动链强度的计算可知：提升高度H=6m 倾角=12°踏板宽 B=1m其总驱动力矩为Mn=0.5×Fz×d3=0.5×33682×0.6572=11068Nm1.轴的弯曲强度： 由扶手带驱动链产生的力Ff=6547N 分配到左右踏板链轮处的力分别为f1=1558.5N f2=4988.5N 由踏板链产生的力N1=N2=22365.5N 水平面内受力F1= N1+f

18、1=22365.5+1558.5=23924N F2= N2+f2=22365.5+4988.5=27354N 垂直面内受力F1 =F2=0.5×G=1250N G所有链轮、轴与轴套的重量，G =2500N； 45#钢弯曲许用应力，=295Mpa； 轴的受力图为：由静力平衡条件求出支座A、B的支反力： RA=24332N RB=26946N RA=RB=1250N 水平面内的弯矩为: M1=0.17×RA=0.17×24332=4136Nm M2=0.17×RB=0.17×26946=4581Nm 垂直面内的弯矩为: M1= M2=RA 

19、15;0.17=0.17×1250=212.5Nm合成弯矩为Mt1=（M12+M12）1/2=41362+212.521/2=4141Nm Mt2=（M22+M22）1/2=45812+212.521/2=4586Nm Mt1< Mt2 强度=136MPa< 所以轴是安全的。2.轴套扭转强度： 轴套采用途Q235钢管为材料, 剪切许用应力 117MPa. 利用前面主驱动链强度的计算。 轴套所受的最大扭矩为M轴ma×=0.5×Ff×d4+0.25×Ft×d2=0.5×6547×0.243+0.25

20、5;30063×0.6834=5932Nm 轴套的横截面尺寸：=0.685 抗扭截面模量：Wn= =615176×10-9m3 轴套的最大剪应力为：ma×= =9.6MPa< 所以轴套是安全的。3.螺栓强度：（1）.主驱动链轮与踏板链轮的连接螺栓: 根据主驱动链轮与踏板链轮之间的连接方式，在直径D=464mm圆周上均匀分布的6只，M16螺栓通过拉力使主驱动链轮与踏板链轮之间产生足够的摩擦力传递扭矩。 单个螺栓拉力P=4.789Mn 主驱动链轮与梯级链轮之间的摩擦系数(钢与钢) ，=0.15； 根据高强度螺栓预拉力和连接副扭矩系数(一个连接副包括一个螺母，一个

21、螺栓，二个垫圈)。 对于M16高强度螺栓，拉力Pmin=126KN MpreM16高强度螺栓预拧紧力矩(我们采用的预拧紧力矩为200Nm) K连接副扭矩系数，K=0.15； P单个螺栓拉力 P=4.789Mn =4.789×11068=53KN<Pmin 预拧紧力矩Mpre=K×P×d=0.1×53×103×0.016=85Nm<Mpre（2）.轴套与踏板链轮的连接螺栓: 轴套所受的最大力矩为M轴ma× =5932Nm 根据轴套与踏板链轮之间的连接方式，在直径D=205mm圆周上均匀分布的12只， M16螺栓通过

22、拉力使轴套与踏板链轮之间产生足够的摩擦力传递扭矩。 单个螺栓拉力P=30KN<Pmin 预拧紧力矩 Mpre=K×P×d=0.1×30×103×0.016=48Nm<200 Nm 所以采用M16高强度螺栓能满足要求。十.有载自动人行道制动距离的计算目的：GB16899-2011规定人行道在额定速度为0.5m/s时空载和有载向下运行的制停距离应在0.21m的范围内。方法：根据动能定理，可导出制动时间t：空载时：×t1=t1=満载下行时：（-0.5×W1××v×sin12°）&

23、#215;t2+(W1+W2)××cos12°××v×0.5×t2=××v2+ 制动距离s=其中H提升高度（mm ），H=6000mm； Mb制动力距（N.m ），Mb =110N.m； n电机转速（转/分），n =960转/分； 转动惯量系数，=2； G飞轮质量（kg），G =32kg； D飞轮直径（m），D =0.42m； W1作用在0.4m长度上的载荷（N），W1=1000N； W2作用在0.4m长度上的链条与踏板的自重（N），W2=200N； 踏板链条主轮与导轨的摩擦系数，=0.02；1.当空载时t1=1.29秒制动距离s1=0.323m 满足GB16899-2011标准要求2.当满载下行时（-0.5×1000××0.5×sin12°）×t2+1200&#