自动扶梯设计计算书H=99m
自动扶梯设计计算书
一. 速度计算： (1) 梯级运行速度校核： 电动机转速n=960r/min 减速机输出转速n 1=39.18r/min 梯级运行速度V=πd(Z 1×n 1/Z 2)÷60
=3.14×0.683(23×39.18/65)÷60 =0.495(m/s)
与额定速度偏差
%5%5.0005.05
.05
.0495.0<==- 满足标准(GB16899-1997第12.2.3条要求) (2) 扶手带运行速度校核：
扶手带速度Vf=π(d 5+10)(Z 1×n 1×Z 3/Z 2×Z 4)÷60
=3.14×(587+10)(23×39.18×30/65)÷60
=0.499(m/s)
与额定速度偏差
%2%4.0004.0495
.0495
.0499.0<==-
满足标准(GB16899-1997第7.1条要求) 二. 功率计算：
(1) 乘客载荷：每节梯级载荷：W 1=1200N
承载梯级数量：H/X 1=9.9×1000/200 =49.5 因此W=1200×49.5=59400N
(2) 由运动部件的摩擦所引起的能量损耗系数η1：
当α=30°时，η1=0.12
(3) 电动机效率η=0.83，满载系数φ=1
P=FV/(1-η1)×η
=Vw φsin30°/(1-η1)×η =20.33(KW)
考虑扶手带消耗功率1.6KW 选用11×2=22(KW) 双驱动
三. 梯级链及驱动链安全系数计算：
梯级链与驱动链破断载荷为180KN
梯级链涨紧装置的弹簧涨紧力为2600N(单侧1300N) (1) 梯级链安全系数计算
根据EN115;1995第9.1.2条规定计算链条安全系数的乘客载荷为：W=5000ZH/tg30°(Z=1m 、H=9.9m)
=5000×1×9.9/ tg30°
=85736(N)
梯级链条所受拉力：Fs=Wsin30°+2600
=85736×0.5+2600 =45468(N)
梯级链条的安全系数：fs=180000/(Fs/2)
=7.92>5
满足标准(GB16899-1997第9.1.2条要求)
(2) 驱动链安全系数计算
设定在驱动扶手带消耗功率为1.6KW 因此P 扶手=F h ×V 则F h =P 扶手/V
=
60
/)105.0216(8
.91026.1????π
=4548(N)
驱动链所受拉力：F d =(Fs ·d+F h ·d 3)/d2
=(45468×0.683+4548×0.243)/0.657 =48950(N)
驱动链安全系数：f d =180000×2/F d
=7.35>5
满足标准(GB16899-1997第9.1.2条要求) 四. 传动轴强度计算： (1) 轴管的强度计算：
扭矩：2
3
2max d Fh d Fs T ?+?=
2
243
.045482683.045468?+
?=
)
.(14010553
13457m N =+=
轴管要求强度：d 空=17.2×[]
3
4
3
11
α
τ-?
T
(d 空=159mm)
[])
/(7.17)2.17159()159109(114010
234mm N =??????-=
τ 根据Q235-A 《机械设计手册》化学工业出版社第3版Q235-A
的[]τ值在18～25之间，满足要求。
轴管的扭转角：d 空=9.3×[]
4
4
4
11
α
θ-?
T
(d 空=159mm)
[][])
/(25.0)/(21.0)159109(1)
1593.9(14010244
m mm οο=<=??
????-?=
θθ (2) 主轴的强度计算
作用在主轴上的力有通过轴承传递的力及两端支反力组成
N BY=［1.077F s/2+F h(1.077-0.2475)-0.5F d·cos55°×1.077］/1.077 =［1.077×45468/2+4548×(1.077-0.2475)-0.5×48950×cos55°×
1.077］/1.077
=(24485+3743-15119)/1.077
=13109(N)
N DY= F s+ F h -( N BY+ F d·cos55°)
=45468+4548-(13109+28077)
=8830(N)
N BZ= N DZ= F d·sin55°/2=48950×0.819/2
=20045(N)
N AY=［N BY(1.077+0.15)+0.15 N DY］/1.377
=(16085+1325)/1.377
=12643(N)
N EY= N BY＋N DY－N AY
=13109＋8830－12643
＝9296(N)
N EZ=(1.227 N DZ+0.15 N BZ)/1.377
=(1.227×20045+0.15×20045)/1.377
=20045(N)
N AZ= F d·sin55°－N EZ
=48950×0.819－20045
=20045(N)
作用在A点及E点合力：
N A 合=22AZ AY N N +
=222004512643+
=23699(N)
N E 合=22EZ EY N N +
=22200459296+ =22096(N)
作用在主轴上的力矩：
3555N.m 3314N.m
A
B D
E
M B = N A 合×0.15 (合成后) =23699×0.15 =3555(N.m)
M D = N E 合×0.15 (合成后) =22096×0.15
=3314(N.m) 轴的强度校核：
根据 S s =
Z
M Z M B s
B s
/)
/(2
σσ=
=32
714.335552253
?? =2.13 (一般轴在1.2～1.5之间)
五. 自动扶梯制动器计算 1、 参数
电机额定转速m p r N m ..960= 主轴转速m p r N s ..86.13= 自动扶梯额定速度s m V n /495.0= 自动扶梯制动距离2.0=S ～m 0.1 2、 飞轮矩的计算
a) 上部梯级链轮以后的飞轮矩)(20014422kgm H CD s += b) 换算到制动器轴上
)(0417.003.0)960
86.13()200144()(
22
222kgm H H N N CD CD m s s k +=?+=?= c)上部梯级链轮以后的载荷折算飞轮矩
)(008.0)96086.13(408.0772)(
2
2222
2
kgm H H N V Q
CD m n KQ =??==
π
π d)上部梯级链轮以前的折算飞轮矩22
1kgm CD m
≈ e)总飞轮矩的计算 空载总折算飞轮矩:
)(0417.103.022
221kgm H CD CD CD m k +=+=
满载总折算飞轮矩:
)(0417.1038.0222222kgm H CD CD CD CD m KQ k +=++=
7.3乘客保持的扭矩T p
)(434.0960
777.086
.132777.030sin 77408.02kgm H H T P =?????=πο
7.4制动器设定制动扭矩 设定制动扭矩m N T B .60= 7.5制动停止距离计算
空载向上制停距离B
m n n T CD n V t V S 49602212
1??+='π
式中t 为动作延迟时间取s t 15.0=
)
(0743.0417
.103.0508.00743
.0508.049609602495.021
15.0495.02121m T H T CD T CD S B
B B ++?=+=?????+?='∴π
当H=9.9m 时
)(22.00743.00
.6417
.19.903.0508.0m S =++??
='
满载向下制停距离计算
)
(0743.0434.00417
.1038.0508.00743
.0508.0)(4960221
2
222m H
T H T T CD T T CD n t V S B p
B p B m n +-+?
=+-?=-???+=''π
当H=9.9m 时
=''S
0.508[（0.038×9.9+1.417）/（6.0—0.434×9.9）]+0.0743
=0.61(m)
即制动距离均在0.2～1.0m 范围内,合格。
提升高度9.9米自动扶梯金属骨架
刚度的Ansys应用分析
一．金属骨架的有限元分析
1．自动扶梯金属骨架的相关数据：
提升高度 9.9M
倾角 30°
梯级宽度 1M
扶梯水平跨距 24.072M
中间支撑弹簧刚度 5.67E6 N/M
2．金属骨架建模和划分网格
建模和计算都使用Ansys软件进行。模型图见图1。
金属骨架采用梁单位（beam-189）进行网络划分，金属骨架腹板采用壳单元（shell-93），将自动扶梯金属骨
架的梁横截面预设为4种。网络划分为0.1M。
弹簧单元采用COMBIN14单元，刚度系数设为5.67E6。
在金属骨架材料特性中，设定弹性模量为210E9 Pa，泊松比为0.29。
3．受力分析
GB16899-1997《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》规定的乘客载荷（其值为5000N/m2）,标准要
求扶梯在乘客载荷下变形不大于1/1000。
金属骨架受乘客载荷作用的受力图，如图2 5．分析结果
水平方向位移 1.106mm
垂直方向位移 4.619mm
矢量和 4.75mm
从附图3、4、5中可知，自动扶梯在乘客载荷的作用下，最大总位移为4.75mm。
4.75/24072=1/5068<1/1000
所以，金属骨架符合标准要求。
图1
图2
图3
图4
图5