自动扶梯设计计算书

X……弹簧变形量，X=
3.2.4曳引链所受的总载荷
F总=F1+F2+F3= 34280.65 N
3.2.5单片链片所受的拉力
如图7，尺寸如下：
B=
133.33 mm
R=
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20.00 mm
D=
20.00 mm
H=
40.00 mm
t=
5.00 mm
单片链片受力：
F=F总/8=
4285.08 N
3.3曳引链的强度校核
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H
8.5 m
扶梯自重P
115000 N
GB16899-1997要求安全系数不小于5
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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：
齿面接触强度：
σH＝ZEZHZε（（Ft/bd1）×（（u＋1）/u）×KAKVKβKα）^（1/2）≤σHP
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Ps……自动扶梯负荷（kg）
Ps=
84219.31 N
E……拉压弹性模量（Mpa）
E=
210000.00 Mpa
I……惯性矩（mm^4）
I=
1.61E+09 mm^4
G……剪切弹性模量（Mpa）
G=
80000.00 MPa
Aа……与承重结构相当的垂直方向上的受力截面（mm^2）
σHP＝σHlimZNZW/SHlim
齿根弯曲强度：
σF＝FtKAKVKβKαYFαYεYβ/bmn≤σFP
σFP＝σFlimYNYX/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 mm
43.00 mm
8.00 mm
b…… 齿宽
34.00 mm
15.50 mm
2565.50 mm^2
а2……两支点连线与水平线夹角（° а2=
26.79 °
n……安全系数
n=
1.20
δf=
21.78 mm
按GB16899-1997要求，自动扶梯骨架最大挠度为跨度的1/750
[δf]=Lc/750
[δf]=
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：[τ]
30.00 Mpa
每米许用扭转角：[Φ]
1.00 °
电动机功率：P=
15.00 kw
6.00 mm
下主梁、斜撑、立柱的惯性矩 Iz1=bh^3/12= 4381632.00 mm^4
其中： b= h= a=
80.00 mm 120.00 mm
6.00 mm
相对于骨架Z轴的惯性矩 Iz=(Iz1+a^2×A)+Iz2+a'^2×A'）=
804315712.00 mm^4
其中：
a……上横梁中心至Z轴的距离 a=
GB16899-1997要求安全系数不小于5
5.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。
1.3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 上主梁的惯性矩
图2
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Iz1=bh^3/12= 8936512.00 mm^4
其中： b= h= a=
80.00 mm 160.00 mm
1844.72 N
S10=S9+(q扶＋q人）L9-10C0=
1869.60 N
S11=S10Cr=
2257.20 N
S12=S11+q扶L11-12C0=
2261.62 N
S13=S入=S12Cr=
2446.32 N
5.4扶手带驱动滑轮圆周力
P扶=S13-S0=
1933.82 N
5.5驱动链受力计算
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=300＋q扶H
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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滑＝
0.3
扶手带在滚子上滚动时取C0滚＝
0.025
Cr……曲线区段阻力系数 Cr=e^（μβ）
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图6 4.28 kg/mm 由查表得知 40.00 mm 由产品图得知
图7
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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 mm^2
链片的拉应力为： σ=F/S=
链片的材料为： 链片材料抗拉强度σs 安全系数：n=
a'……下横梁中心至Z轴的距离 a'=
A……上横梁的截面面积
A=
A'……下横梁的截面面积
A'=
390.00 mm 410.00 mm 2736.00 mm^2 2256.00 mm^2
整个骨架的惯性矩
I=2Iz=
1608631424.00 mm^4
1.4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。
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： τ=Q/(Л(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： σj=Pj/Aj=
9.75 Mpa
式中：
Pj=F为挤压力 Aj为销轴一端的挤压面积：Aj=
a)乘客载荷：F1
b)梯级和曳引链载荷:F2
c)曳引链的初张力：F3
3.2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=
26239.50 N
式中：
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a……扶梯倾角
m1……乘客总载荷
Km……满载系数，Km= 0.9
29.30 mm
d0…… 分度圆直径
213.00 mm
725.61 mm
251.00 mm
u…… 齿数比
4.02
1.00
1.20
Ft…… 分度圆上的额定圆周力 18310.00 N
16633.00 N
4996.00 N
KA…… 使用系数
0.75
0.75
0.75
KV…… 动载系数
1.00
1.20
1.70
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其中：
V……泊松系数
0.30
S1……上主梁型材截面
2736.00 mm^2
S2……立柱型材截面
2256.00 mm^2
S3……斜撑型材截面
2256.00 mm^2
Lm……立柱间宽度
1200.00 mm
Ho……上下主梁中心线间距
800.00 mm
Ld……斜撑长度
1442.22 mm
Aα=
2565.50 mm^2
名义宽度Z1
1000 mm
升角а1
35 °
沿斜面方向的梯级间距
400 mm
L1
2668 mm
L2
2028.6 mm
每平方米载荷
5000 N
1.2与承重结构相当的垂直方向上的受力面积计算
计算公式：
Aα=4×（1＋V）×S3×（Lm/Ho）/（（S3/S2）＋（Ld/Ho）^3）
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剪变模量：G=
78400.00 Gpa
2.3强度校核
τ=T/(2Wp)=
9.89 Mpa
驱动主轴的剪切应力
式中：
T=9.55×10^6×Pη减η链η轴承/n2= 8693668.25 Nmm 主轴扭矩
Wp=ЛD^3/16×（1-（d/D）^4）=
439644.03 mm^3 主轴扭转系数
判定： 符合要求
450.87 N
S3=S2Cr=
467.69 N
S4=S3+q扶L3-4C0=
474.95 N
S5=S4Cr=
573.41 N
S6=S5+(q扶+q人）L5-6C0=
594.18 N
S7=S6Cr=
695.19 N
S8=S7+(q扶＋q人）L7-8(sina+C0cosa)=
1576.69 N
S9=S8Cr=
42.85 Mpa 35CrMo 833.00 MPa 19.44
GB16899-1997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：[τ]=
80.00 Mpa
许用挤压应力：[σj]=
439.60 mm^2
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判定： 符合要求
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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： η减=
0.80
滚动轴承的机械传动效率： η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 N
4.2驱动链的拉力
驱动链的扭矩为：
T=9550000×P×η减×η轴承^2/n= 2809133.23 Nmm
驱动链拉力为：
F=T/(d/2)=
26373.12 N
4.3驱动链的安全系数
Sf=Q/F=
6.58
判定： 符合要求
2.4刚度校核
Φ=TL/GIp=
0.0030 rad=
0.17 ° 驱动主轴的扭转角度
式中：
Ip=ЛD^4/32×（1－（d/D）^4）= 37369742.88 mm^4 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：
减速器的效率：η减=
0.80
链条的效率：η链=
0.98
轴承的效率：η轴承=
0.98
减速机输出转速：n1=
39.20 r/min
图5
共13页 第4页
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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
120 1.13
2-3
35 1.04
4-5
180 1.21
6-7
30 1.17
8-9
30 1.17
10-11 180 1.21
12-13
75 1.08
图9
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S0=S出=300＋q扶H=
512.50 N
S1=S0Cr=
581.09 N
S2=S1-q扶L1-2（sina-C0cosa)=
扶手带在导轨上滑动时取μ滑＝
0.3
扶手带在滚子上滚动时取μ滚＝
0.06
β……包角（弧度）
q扶……扶手带的线载荷，取q扶＝
25 N/m
q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 m
a……扶梯倾角
a=
35 °
5.3扶梯扶手带各点的张力计算
Cr数据
区段 β Cr
0-1
2（P扶×D摩/2）＝F链×d链/2
F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 mm
5.6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
3.2.2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 梯级与链条的质量。
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=
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：
δf=((5×Ps×L^3×cosа2)/(8×48×E×I)+(Ps×L×cosа2)/(8×G×Aа)×cosа2
其中：
δf……两支点间距最大挠度（mm）
L……两支点间距离（mm）
L=
18867.05 mm
Kβ…… 载荷分布系数
0.80
0.70