扶梯设计计算书.docx
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扶梯设计计算书
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=23t=31.75
被动链轮z2=65t=31.75
梯级曳引链轮z3=16t=133.33d1=0.6341m
扶手带传动链轮z4=30t=25.40
扶手带驱动链轮z5=26t=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）
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
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
4.1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
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=4Ix’=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
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
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。
2.4.1Q前1对F点引起的挠度y1和弯矩M1
式中：
a=928b=13686
x=7306.5L=14613
y1=-（Q前a2b2/6EIL）*[2（l-x）/b+（l-x）/a-x3/ab2]
=-0.1663mm
M1=Q前a（L-x）/l
=
2.4.2Q从对F点引起的挠度和弯距
式中：
a=1062b=13551
x=7307l=14613
y2=-（Q人a2b2/6EIL）*[2（l-x）/b+（l-x）/a-x3/ab2]
=-0.109mm
M2=[Q人a（L-x）]/l
=
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=
2.4.4Q主对F点引起的挠度和弯矩
式中a=13293b=1320
x=7307l=14613
y4=-Q主a2b2/（6EIL）.[2x/a+x/b-（b-x）3/a2b]
=-0.143mm
M4=Q主bx/l=
2.4.5Q前2对F点引起的挠度和弯矩
式中a=13293b=928
x=7307l=14613
y5=-Q前2a2b2/（6EIL）.[2x/a+x/b-（b-x）3/a2b]
=-0.166mm
M5=Q前bx/l=
2.4.6Q动对F点引起的挠度和弯矩
式中a=14143b=470
x=7307l=14613
y6=-Q动a2b2/（6EIL）.[2x/a+x/b-（b-x）3/l]
=-0.064mm
M6=Q动bx/l=
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=19.48mm>18.55mm
F点处的弯矩MF
MF=M1+M2+M3+M4+M5+M6
=
所以最大应力为δmax
δmax=MF.y/Ix=2.874x108x500/1.67x109
=86.2N/mm2=8.62x107N/m2
允许应力[δ]=2.7x108N/m2>δmax=8.62x107N/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+2q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=nQ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
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=0.458mL7-8=0.602m
L9-10=9.852mL11-12=0.459m
L12-13=0.4mL0-1=1.271m
L2-3=9.840mL4-5=0.620m
直线段阻力系数C0
C0=[（μ级.d级+2f）/d].β
=（
=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+（
=1.017
链轮上的阻尼系数C链
C链=（μ链d链+μ轮d轮）/D0
=（
=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）
=1.0138S5+617
A=1.2（S5+S6）=4900
所以S5=1721.3NS6=2362N
S7=S6+q梯l6-7C0=2362+
S8=S7+（q梯+q人）l7-8C0=2372+（799+2643）
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+C0COSα）
=1665+（799+2643）x9.852x（SIN35°+0.028COS35°）
=19443N
S11=S10CR+（q梯+q人）R[αC0+（1-COSα）]
=19443x1.017+（799+2643）x1.79[（∏/6）x0.028+（1-COS35°）
=20689N
S12=S11+（q梯+q人）l11-12C0
=20689+（799+2643）
=20733N
S13=S12+q梯l12-13C0
=20733+
=20742N
S4=S5-q梯l4-5C0
=1721-
=1707N
S3=S4（CR-2μ链d链/R）+q梯R[（1-COSα）+αC0]
=1707x（1.017-COS35°）+
（∏/6）x0.028]=1940N
S2=S3+q梯l2-3（SINα-C0COSα）
=1940+799x9.840x（SIN35°-0.028COS35°）
=5680N
S1=S2（2-CR）+q梯R[（1-COSα）-C0α]
=5680x（2-1.017）+799x1.79x[（1-COS35°）-0.028x（∏/6）]
=5754N
S0=S1-q梯l0-1C0
=5754-
=5726N
P上=S13–S0+（S13+S0）C链-q梯De
=20724-5726+（20724+5726）x0.0069-799x0.777
=14578N
N梯=SV/（102x9.8）=（14578x0.495）/（102x9.8）
=7.21kw
4.2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
1
q人
乘客对扶手带的线载荷
4.5N/m
2
Q扶
每米扶手带的重量
25N/m
3
μ驱
驱动滑轮与扶手间磨擦系数
0.5
4
β
曲线段的包角
圆弧段为∏，其它∏/6
5
Fl1
扶手胶带对滑轮群滚动磨擦系数
0.5
6
μ0
滑轮承轴的磨擦系数
0.01
7
d1
滑轮轴颈
1.5cm
8
μg
扶手胶带与扶手导轨间磨擦系数
0.3
9
D1
滑轮群轴颈
3.5
10
fl2
扶手胶带对滑轮群的磨擦系数
0.3
11
d3
托辊轴的直径
12cm
12
D3
托辊的直径
7cm
13
fl3
fl3=fl1
0.5cm
L0-1=0.071mL1-2=10.652m
L2-3=1.50mL4-5=1.084m
L6-7=9.621mL8-9=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
μ=μg+0.01=0.31
CR=lμβ=l0.31x∏/6=1.17
（2）扶手胶带在滑轮群上运动时
μ=（2fμ+μ0d1）/D1+μ0=（2x0.5+
CR=lμβ=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=μg=0.3
（2）扶手带在托辊上运动时
C0=（2fl3+μ0d1）/D3=（2x0.5+
3.2.2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L2-3μg=0+
S4=S3CR+q扶（1-COSα）=11x2.57+25x0.352x（1-COS35°）
=46N
S5=S4+（q扶+q人）L4-5C0
=46+（25+45）x1.084x0.3
=69N
S6=S5CR+（q扶+q人）R（1-COSα）
=69x1.17+（25+45）x2.2x（1-COS35°）
=101N
S7=S6+（q扶+q人）L6-7（C0COSα+SINα）
=101+（25+45）x9.621x（0.3COS32°+SIN35°）
=613N
S8=S7CR+（q扶+q人）R（1-COSα）
=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-COSα）
=767x2.57-25x0.352x（1-COS35°）
=1954N
S0=S11+q扶L10-0C0
=1954+25x2.033x0.3
=1969N
S1=S2-q扶L1-12（C0COSα-SINα）
=0-25x10.652x（0.17xCOS35°-SIN35°）
=94N
S1-0=S1-q扶L0-1C0
=94-25x0.071x0.3
=93N
4.2.2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=1.856kw
4.3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/η扶）/η
式中：
η扶——驱动扶手带的链传动和磨擦传动的效率
η扶=η链η摩=
η——电机Z1曳引主轴的效率
η=η扶η链=
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/η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。
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