Проектирование эскалатора

Звёздочка.cdw

Радиус закругления головки зуба
Диаметр делительной окружности
Поверхность зубьев закалить до 43 45 HRC
Неуказанные радиусы скруглений 2 мм max.
Литейные радиусы 10 мм.
* Размеры обеспеч. инстр.
Неуказанные предельные отклонения валов h14
МГТУ им. Н.Э.Баумана

2002_11.doc

Устройство и основные параметры эскалатора ..5
Выбор конструкции ступени
1Требования предъявляемые к ступени и основные
геометрические параметры . .5
2Основные элементы ступени их назначение и конструкция 6
3Выбор схемы ступени 8
Определение производительности 8
Расчёт лестничного полотна
1Основные требования предъявляемые к лестничному полотну 8
3 Определение основных геометрических параметров
3.1 Назначение радиусов кривизны направляющих полотна 9
на верхнем и нижнем криволинейных участках
3.2 Определение длины горизонтального участка полотна
у приводной станции 10
3.3 Определение длины горизонтального участка полотна
у натяжной станции . 10
3.4 Назначение диаметра натяжной звёздочки ..11
4 Определение распределённых масс полотна и пассажиров ..11
5 Тяговой расчёт лестничного полотна
5.1 Определение коэффициентов потерь 11
5.2 Определение натяжения тяговых цепей полотна при работе
на подъём под пассажирской нагрузкой 12
5.3 Определение натяжения тяговых цепей полотна при работе
на подъём без пассажирской нагрузки . .13
6 Определение динамической составляющей натяжения тяговых цепей
7 Расчёт основных параметров тяговых звёздочек . 14
8 Расчёт бегунков на прочность 14
Расчёт поручневой установки
1 Общие сведения и назначение поручневой установки ..16
3. Трасса поручня 17
4 Назначение основных геометрических параметров 17
5 Тяговый расчёт поручневой установки
5.1 Определение коэффициентов потерь .18
5.2 Определение натяжения тяговых цепей поручня при работе
на подъём под пассажирской нагрузкой 18
5.3 Определение натяжения тяговых цепей поручня при работе
на спуск под пассажирской нагрузкой 20
6.4 Определение натяжения тяговых цепей поручня при работе
на подъём без пассажирской нагрузки 21
6 Выбор цепи для привода поручневой установки .22
1. Основные требования предъявляемые к приводу ..22
2 Выбор схемы привода .22
3 Главный привод эскалатора
3.1 Выбор электродвигателя и редуктора главного привода ..22
3.2 Проверка пригодности редукторов ..24
4 Выбор электродвигателя и редуктора малого привода 24
Тормозные и противоаварийные устройства 25
1 Выбор рабочего и дополнительного тормозов 25
2 Расчёт аварийного тормоза ..26
2.1 Расчёт параметров храпового колеса аварийного тормоза . 27
2.2 Расчёт пружины сжатия ..27
Расчёт главного вала 27
1 Построение эпюр 28
2 Расчёт статической прочности главного вала ..28
3 Расчёт сечения на сопротивление усталости 29
4 Выбор подшипников 29
Расчёт шпоночных соединений
1 Шпоночное соединение на тихоходном валу редуктора Ц2-1000 30
2 Шпоночное соединение на промежуточном валу редуктора Ц2-1000 .31
3 Шпоночное соединение на тихоходном валу редуктора Ц-600 31
Технологическая часть 32
Целью данного курсового проекта является проектирование эскалатора по следующим исходным данным:
скорость передвижения
угол наклона эскалатора
Данная работа содержит расчёты привода эскалатора а также сборочные чертежи привода натяжной станции полотна эскалатора и чертёж общего вида машины.
Устройство и основные параметры эскалатора
Эскалаторами называют наклонные цепные конвейеры предназначенные для перемещения людей. В соответствии с местом установки и интенсивностью людских потоков различают поэтажные эскалаторы и тоннельные. Первые используют для перемещения людей между этажами общественных зданий вторые - для подъема и опускания пассажиров в метрополитене.
Эскалаторы бывают обычно с одной и в исключительных случаях с двумя рабочими ветвями. Ступень эскалатора снабжена двумя парами колес (бегунками): рабочими (основными) насаженными на оси которые шарнирно связаны с тяговыми цепями и холостыми. Тяговые цепи приводятся в движение приводом через приводные звездочки насаженные на приводной вал называемый главным. Натяжение цепей обеспечивают натяжные устройства с натяжными звездочками. На всех участках рабочей ветви трассы как горизонтальных так и наклонных независимо от угла наклона к горизонту настилы ступеней остаются горизонтальными. Это достигается изменением расстояния между направляющими путями (рельсами) рабочих и холостых колес ступеней при переходе с горизонтального участка на наклонный и обратно. Для безопасности пассажиров при сходе с полотна настилы ступеней выполнены рифлеными а входные площадки сделаны с гребенками. Для удобства входа на полотно и обеспечения устойчивого положения на нем каждый эскалатор снабжают двумя поручневыми установками расположенными по обеим сторонам полотна. Направляющие рельсы для рабочих и холостых колес прикреплены к металлоконструкции собранной из отдельных сварных секций. Все элементы эскалатора кроме ступеней и поручней на его рабочей ветви а также входных площадок закрыты балюстрадой изготовляемой из декоративных металлических профилей и деревянных щитов.
Угол наклона полотна эскалатора к горизонту составляет 30 35°. Такие углы обеспечивают оптимальное соотношение глубины шага и высоты ступеней. У эскалаторов отечественного производства принят угол наклона 30° при котором глубина и шаг ступеней равны 400 405 мм высота - 200 мм. С увеличением угла наклона высота ступеней возрастает что затрудняет использование эскалатора как лестницу например при подъеме пассажиров по полотну в случае вынужденной остановки. Появляется также чувство высоты что небезопасно для пассажиров. С уменьшением угла наклона удлиняется полотно возрастает стоимость эскалатора и строительного сооружения что нерационально.
Скорость полотна принимают в пределах 05 1 мс. При большем значении снижаются безопасность использования эскалатора и коэффициент заполнения его полотна.
Радиус кривизны направляющих верхнего криволинейного участка лестничного полотна составляет 4 10 м нижнего криволинейного участка - 2 6 м.
Выбор конструкции ступени эскалатора
1 Требования предъявляемые к ступени эскалатора и основные геометрические параметры
Ступени представляют собой тележку специальной конструкции опирающуюся на четыре бегунка. Два из них устанавливаются на оси связывающей ступень с тяговыми цепями и называются основными а два другие – поддерживающими или вспомогательными.
Конструкция ступени должна удовлетворять ряду специфических требований важнейшими из которых являются следующие:
- плавность движения и устойчивость под нагрузкой;
- удобство монтажа и обслуживания;
- простота изготовления.
К основным геометрическим параметрам ступени относятся:
- глубина (проступь) и ширина настила;
- расстояние между плоскостями настилов смежных ступеней на наклонном участке трасы полотна (подступь);
- продольная база т.е. расстояние между основными и вспомогательными бегунками;
- колея основных бегунков т.е. расстояние между основными бегунками.
Как упоминалось выше шаг ступеней пассажирских эскалаторов является величиной довольно постоянной и равен 400 или 405 мм.
С выбором шага тесно связан выбор глубины (проступи) настила. Она равна разности шага и зазора между ступенями. Зазор обычно принимают равным 5-7 мм.
Ширина настила ступени зависит от количества размещаемых на ней пассажиров. Наиболее широкое распространение получили эскалаторы со ступенями на двух человек. Ширину настила при этом принимают равной 900 или 1000 мм. В некоторых случаях применяют эскалаторы со ступенями на одного человека с багажом. Их ширина колеблется в пределах 500-650 мм. Устройство эскалаторов со ступенями рассчитанными на трех и более человек нецелесообразно из-за недостаточной их безопасности так как поручнями на таких эскалаторах могут пользоваться только пассажиры стоящие по краям ступени.
Подступь ступени зависит от её шага и угла наклона эскалатора к горизонту. При угле наклона равном 30о величина подступи составляет половину шага.
Продольная база ступени колеблется у различных эскалаторов в весьма широких пределах: от 280 до 540 мм.
Размер колеи основных бегунков зависит от ширины настила тяговых цепей и самих бегунков а также от расположения бегунков относительно тяговой цепи и каркаса ступени.
2 Основные элементы ступени эскалатора их назначение и конструкция
Основные элементы ступени эскалатора: каркас бегунки настил и подступенок. Рассмотрим каждый из этих элементов более подробно.
Каркас ступени является основным несущим элементом конструкции. Он представляет собой металлоконструкцию состоящую из двух боковин-кронштейнов соединённых продольными связями уголкового и листового профиля. Сверху каркас покрывают настилом на котором непосредственно располагаются пассажиры. Снизу каркас опирается осями на основные и вспомогательные бегунки. Сбоку к каркасу крепится подступенок.
Для обеспечения правильной кинематики движения ступеней каркас должен иметь достаточно точные и неизменяемые размеры. При несоблюдении этого требования ступени могут задевать за неподвижные части эскалатора и соседние ступени может также возникнуть боковое смещение полотна. Всё это в свою очередь ведёт к повреждениям и преждевременному износу деталей ступени а в некоторых случаях и к их поломке.
Повышенные требования к точности изготовления каркаса и особенно мест соединения его с другими деталями определяется также необходимостью обеспечения взаимозаменяемости как самих ступеней так и их отдельных деталей.
По способу изготовления кронштейнов различают каркасы со сварными литыми и штампованными кронштейнами.
Основным недостатком ступеней со сварными кронштейнами является коробление деталей после сварки вследствие чего первоначальные размеры даже правильно собранного и сваренного каркаса в процессе эксплуатации изменяются. Соединению сваркой сопутствуют нередко и другие дефекты: пережог свариваемого металла и трещины в швах.
Применение литых кронштейнов и соединение всех деталей заклёпками позволяют избежать недостатков свойственных ступеням со сварными кронштейнами. Однако клёпка дороже и сложнее сварки менее доступна в отдельных местах и обеспечивают меньшую надёжность при соединении тонких листов.
Ступень со штампованными кронштейнами во многом аналогична ступени с литыми кронштейнами. Достоинствами этой ступени является большая надёжность конструкции при минимальном весе.
В данной конструкции используются штампованные кронштейны.
Бегунки ступеней работают при сравнительно невысоких числах оборотов (80-140 в минуту). Однако по характеру нагрузки их работа оказывается как правило весьма напряжённой. Это относится в первую очередь к основным бегункам нагрузка на которые может достигать 800 кг.
Основными элементами определяющими длительность эксплуатации бегунков являются материал обода и конструкция подшипников.
В качестве материалов для ободов бегунков применяют пластмассу резину и прессованную ткань.
В данной конструкции в качестве основных и вспомогательных бегунков применяются бегунки с пластмассовым ободом которые имеют малый вес при достаточно высокой прочности и сравнительно низкой стоимости. Общим недостатком всех бегунков из пластмасс является значительный шум при работе и повышенный износ направляющих.
Кроме того для обеспечения нормальной работы бегунков из пластмасс весьма важно правильно выбрать форму обода. Это связано с тем что на бегунок помимо нормальных нагрузок действуют осевые касательные нагрузки которые вызывают опрокидывание бегунка относительно одной из его кромок. В том случае если бегунок имеет цилиндрическую форму это опрокидывание сопровождается быстрым и интенсивным разрушением рабочей поверхности обода и торцов. При выпуклой форме обода вредное влияние бокового смещение полотна на работу бегунков в значительной мере ослабляется. Помимо этого при выпуклой форме обода на работе бегунка меньше сказывается износ направляющих и неточность их установки.
Настил необходим для обеспечения безопасного схода пассажиров с эскалатора. Все современные эскалаторы имеют настилы ступеней только реечного типа.
Безопасность схода пассажиров с эскалатора достигается устройством на входных площадках специальных съёмных гребёнок с зубьями клиновидной формы. Концы зубьев утоплены во впадинах между рейками настила так что по мере прохода ступени под гребёнкой зубья последней начинают выступать над поверхностью реек настила и снимают с него ногу пассажира.
Для изготовления настила применяют дерево твёрдых пород пластифицированную древесину легкие сплавы и пластмассы. Материал настила должен быть достаточно износостойким не скользким и должен обеспечивать красивый внешний вид покрытия.
В данной конструкции используется настил изготовленный из пластмассы. Такой настил обеспечивает достаточно безопасный сход пассажиров с эскалатора. Кроме того настил из пластмассы имеет меньший вес более красивый внешний вид легче поддаётся очистке и обладает повышенной износостойкостью. Его недостатком является коробление при хранении в сырых или открытых помещениях и высокая стоимость.
Подступенок служит для предохранения ног пассажиров от повреждения и одновременно для декоративных целей. Подступенок должен иметь цилиндрическую поверхность обеспечивающую постоянство зазора между ступенями при взаимном перемещении на криволинейных участках рабочей ветви полотна.
Облицовка подступенка может быть выполнена за одно целое с каркасом в виде изогнутого по радиусу металлического листа или в виде отдельной съёмной детали прикрепляемой к каркасу.
3 Выбор схемы ступени эскалатора
В данной конструкции применяются ступени с установкой основных бегунков на сквозной оси и с установкой вспомогательных бегунков на выносных кронштейнах (длиннобазовая модель). Тяговая цепь при этом размещается между каркасом и основным бегунком.
Отметим основные преимущества этой конструкции:
- при установке бегунков на сквозной оси каркас освобождается от изгибающих моментов и может быть сделан более легким и простым то есть общий вес ступени снижается;
- ступень со сквозной осью оказывается более удобной в эксплуатации так как съем и установку ступени можно производить на многих участках трассы а операции съема и установки становятся менее трудоёмкими;
- важным преимуществом ступени со сквозной осью является обеспечение соосности основных бегунков что имеет большое значение для правильной работы полотна;
- ступень с размещением вспомогательных бегунков на выносных кронштейнах более устойчива под нагрузкой и имеет более плавный и эластичный ход;
- при размещении тяговой цепи между каркасом и основным бегунком можно вести наблюдение за состоянием основных бегунков и не затруднена их замена.
Необходимо отметить и основные недостатки этой конструкции:
- длиннобазовая ступень является более сложной в изготовлении;
- применение такой модели ограничивает возможность уменьшения диаметров тяговых звездочек и соответствующих габаритов приводной и натяжной станции.
Определение производительности эскалатора
Производительность эскалатора определяется по формуле:
- количество пассажиров помещающихся на одной ступени;
- скорость движения лестничного полотна;
- коэффициент заполнения полотна учитывающий влияние ряда факторов: посадочной скорости пассажиров на эскалатор и движения людей по нему устройств способствующих или затрудняющих вход на эскалатор влияние величины скорости полотна влияние ширины ступени на заполнение эскалатора и т.д.
1 Основные требования предъявляемые к лестничному полотну
К полотну эскалатора предъявляются следующие особые требования гарантирующие удобства и безопасность пользования им:
Ступени рабочей ветви полотна должны образовывать лестницу полного профиля на всём протяжении наклонного хода.
На верхнем и нижнем криволинейном участках ступени должны постепенно складываться образуя лестницу с переменной подступь изменяющейся от максимума до нуля. На горизонтальных участках примыкающих к входным площадкам настилы ступеней должны находиться в одной горизонтальной плоскости.
При перемещении ступени по всей рабочей ветви полотна настил её должен сохранять горизонтальное положение.
При любых взаимных перемещениях двух соседних ступеней во время движения по рабочей ветви зазор между подступенком верхней ступени и затылком настила нижней ступени должен оставаться достаточно малым и неизменным во избежания защемления обуви пассажиров.
Транспортировка пассажиров происходит на участке трассы расположенном между точками 7-12.
Горизонтальные участки трассы 7-8 и 11-12 расположенные рядом с гребёнками входных площадок необходимы для того чтобы дать возможность пассажирам входящим на эскалатор или сходящим с него принять устойчивое положение на движущемся полотне до начала подъёма или опускания.
Криволинейные участки 8-9 и 10-11 соединяющие наклонный ход с горизонтальными участками служат для осуществления плавного складывания ступеней полотна.
Наконец прямолинейный участок 9-10 служит для перемещения пассажиров с одного уровня на другой.
Горизонтальные участки 6-7 и 12-13 необходимы для размещения механизмов.
На участке 13-0 ступени полотна движутся по тяговым звёздочкам главного вала и переходят с верхней ветви направляющих полотна на нижнюю а на участке 5-6 ступени полотна движутся по натяжным звездочкам и переходят с нижней ветви полотна на верхнюю.
Нижняя ветвь полотна (участок 0-5) служит для реверсирования ступеней.
3.1 Назначение радиусов кривизны направляющих полотна на верхнем и нижнем криволинейных участках
Величины радиусов кривизны направляющих колеблются от 4 до 10 м для верхнего криволинейного участка рабочей ветви и от 2 до 6 м для нижнего криволинейного участка рабочей ветви.
Радиусы кривизны криволинейных участков холостой ветви обычно принимают равными радиусам соответствующих участков рабочей ветви.
В связи с этим принимаем .
3.2 Определение длины горизонтального участка полотна у приводной станции
Для эскалаторов у которых длина горизонтального участка полотна у приводной станции определяется по формуле:
- расстояние по горизонтали от вертикальной оси основного бегунка до затылочной части настила
- расстояние на котором произойдёт понижение уровня настила на 15 мм при движении ступени вниз по криволинейному участку направляющих. Величина его зависит от радиуса кривизны траектории центров основных бегунков на верхнем криволинейном участке рабочей ветви и определяется по формуле: .
Так как по Правилам ГГТН длина горизонтального участка полотна у приводной станции для эскалаторов со скоростью полотна должна быть не менее 12 м примем .
3.3 Определение длины горизонтального участка полотна у натяжной станции
Для эскалаторов у которых длина горизонтального участка полотна у натяжной станции определяется по формуле:
- расстояние по горизонтали от вертикальной оси основного бегунка до линии смыкания настила и подступенка
- расстояние на котором произойдёт повышение уровня настила на 15 мм при движении ступени вверх по криволинейному участку направляющих. Величина его зависит от радиуса кривизны траектории центров основных бегунков на нижнем криволинейном участке рабочей ветви и определяется по формуле: .
Так как по Правилам ГГТН длина горизонтального участка полотна у натяжной станции для эскалаторов со скоростью полотна должна быть не менее 12 м примем .
3.4 Назначение диаметра натяжной звёздочки
Диаметр натяжной звёздочки является функцией от числа зубьев которое согласно выработанным практикой данным колеблется от 24 до 40. В данном случае принимаем .
4 Определение распределенной массы полотна и распределённой массы пассажиров
При определении расчетной нагрузки масса одного пассажира в соответствии с Правилами Госгортехнадзора принимается равной 80 кг. Следовательно распределённая масса пассажиров:
Распределенную массу ходовой части (ступени и цепи) принимают по аналогии с выполненными конструкциями или рассчитывают. Ориентировочно для тоннельного эскалатора с шириной ступеней 900 мм она составляет 200 275 кгм. Примем .
5 Тяговый расчёт лестничного полотна
5.1 Определение коэффициентов потерь на различных участках трассы полотна
Трассу полотна можно разделить на группы участков на протяжении которых полотно работает в сравнительно неизменных условиях. Таких групп три.
Прямолинейные участки (наклонные и горизонтальные) на которых элементы полотна работают в условиях различающихся между собой только величиной погонной нагрузки.
Криволинейные участки трассы условия работы на которых различаются между собой величиной погонной нагрузки и радиусом кривизны беговых дорожек.
Участки на которых полотно движется по тяговым или натяжным звёздочкам. На этих участках условия работы различаются по величине натяжения цепей и по углу перегиба последних в момент набегания или сбегания со звёздочек.
Для всех перечисленных групп участков можно определить коэффициенты потерь соответствующие конкретным условиям работы.
Все коэффициенты потерь на различных участках трассы сведены в таблицу 1.
Таблица 1 “Определение коэффициентов потерь при расчёте лестничного полотна”.
Коэффициент трения скольжения бегунков с пластмассовым ободом по направляющей
Плечо сил трения возникающих между торцом бегунка и ребордой. Назначается в зависимости от формы обода бегунка (в данном случае коническая) и положения рабочей плоскости реборды.
Коэффициент учитывающий изменение в связи с деформацией обода под влиянием осевого усилия возникающего при боковом смещении лестничного полотна. Назначается в зависимости от формы обода бегунка (в данном случае бегунки с пластмассовым ободом).
Угол перекоса оси бегунка от теоретически правильного.
Коэффициент трения в подшипниках качения приведённый к диаметру шейки оси. Назначается в зависимости от типа устанавливаемых подшипников и наличия осевых сил.
Коэффициент трения качения пластмассовых бегунков эскалаторов по направляющим.
Коэффициент учитывающий потери на звездочках
Коэффициент выражающий изменение тягового усилия на криволинейном участке от вредных сопротивлений. Назначается в зависимости от формы обода бегунка.
Определим коэффициент учитывающий вредные сопротивления:
5.2 Определение натяжения тяговых цепей полотна при работе на подъём под пассажирской нагрузкой
Для эскалатора высотой 65 метров принимаем предварительное натяжение тягового органа:
Принимаем после чего определяем натяжения тяговых цепей полотна на всех участках путём последовательного обхода трассы.
5.3 Определение натяжения тяговых цепей полотна при работе на подъём без пассажирской нагрузки
По сравнению с предыдущим случаем изменятся уравнения содержащие значение которое при работе вхолостую равно нулю.
6 Определение динамической составляющей натяжения тяговых цепей и выбор цепи лестничного полотна
Динамическое усилие возникающее в ветви от неравномерности скорости движения цепей определяется по формуле:
- число зубьев тяговой звёздочки;
- вес всей рабочей ветви полотна определяемое по формуле:
- вес всех пассажиров на эскалаторе определяемое по формуле:
Определим максимальное натяжение цепи лестничного полотна:
Определим величину разрушающей нагрузки которая должна быть не менее семикратной величины максимальной действующей нагрузки:
После этого выбираем тяговую пластинчатую втулочно-роликовую цепь по ГОСТ 588-54 со следующими параметрами:
разрушающая нагрузка
распределённая масса
7 Расчёт основных параметров тяговых звёздочек
Определим параметры звёздочек:
Диаметр окружности выступов
Диаметр окружности впадин
Радиус закругления зуба
8 Расчет бегунков на прочность
В условиях эксплуатации наиболее сильно нагружены основные бегунки ступеней вспомогательные бегунки испытывают в несколько раз меньшие нагрузки чем основные бегунки однако практически мало отличаются от последних по своим размерам. Поэтому вспомогательные бегунки можно не рассчитывать.
Расчёт бегунков из пластмасс сводится к определению к определению максимальных приведенных напряжений в зоне контакта рабочей поверхности обода с направляющей.
У хрупких материалов к числу которых относятся пластмассы приведённые напряжения достигают максимума в том случае когда соприкасающиеся тела нагружены одновременно нормальной и значительной по величине касательной нагрузками. Появление касательных нагрузок вызывается боковым смещением полотна. Поскольку это явление наблюдается почти на всех эскалаторах то такой случай и является расчётным.
Максимальные приведенные напряжения в зоне контакта выпуклого бегунка с плоской направляющей определяются по формуле:
- соотношение между осевой касательной и нормальной нагрузками; для бегунка с выпуклым ободом со шлифованной поверхностью направляющей
- отношение пределов прочности при растяжении и сжатии для волокнита с наполнителем из обрезков хлопчатобумажной ткани
- радиус выпуклости обода бегунка
- коэффициент зависящий от отношения диаметра бегунка к радиусу выпуклости
- приведенный модуль упругости на растяжение и сжатие
- максимальная нормальная нагрузка на бегунок определяема по формуле:
- давление тяговой цепи на ось основного бегунка
- часть веса нагруженной ступени передаваемая на оба основные бегунка.
Давление тяговой цепи на ось равно:
- вес участка цепи приходящийся на одну ступень т.е.
- давление цепи на ось ступени вследствие сгибания натянутой цепи на криволинейных участках трассы:
- радиус кривизны рабочей поверхности направляющей
- натяжение тяговой цепи на данном криволинейном участке.
Так как наибольшего значения величина достигает на верхнем криволинейном участке рабочей ветви то это значение и следует принимать при расчёте осей основных бегунков на прочность.
Нагрузка воспринимаемая обоими основными бегунками для длиннобазовой модели определяется следующим образом:
- собственный вес ступени
- нагрузка на ступень от веса пассажиров
Итак определим максимальное приведенное напряжение в зоне контакта выпуклого бегунка с плоской направляющей:
Максимальное приведенное напряжение не должно превышать допускаемого напряжения для данного материала бегунка равного . Очевидно что в данном случае условие прочности выполняется
Расчет поручневой установки
1 Общие сведения и назначение поручневой установки
Поручни служат опорой для пассажиров на движущемся полотне особенно в моменты входа и схода с него.
Поручневая установка представляет собой две замкнутые ленты специального профиля движущиеся по бокам полотна на таком расстоянии от ступеней чтобы пассажиры могли не нагибаясь опираться руками на верхнюю ветвь любого из поручней. Скорость движения поручня должна быть одинаковой со скоростью движения полотна. Поскольку практически невозможно полностью синхронизировать эти скорости правилами Котлонадзора регламентируется их отклонение в пределах не более 3%.
Каждая из двух замкнутых лент поручней получает движение от самостоятельного ведущего блока приводимого от главного вала через систему цепных передач.
Неизменяемость очертаний трассы поручня в поручневых установках обеспечивается системой ведущих огибных и отклоняющих блоков поддерживающих и отклоняющих роликов и специальных фасонных направляющих верхней ветви поручня.
Для того чтобы обеспечивать натяжение поручня не изменяя расстояния между верхним и нижним концевыми блоками замкнутая лента поручня помимо основной петли образующейся в результате огибания поручнем концевых блоков делает вторую вспомогательную петлю меньшего размера получающуюся путём огибания поручня вокруг неподвижного и подвижного блоков натяжного устройства. Чтобы образовать дополнительную петлю участок поручня выводится из плоскости ведущего блока. В связи с этим подвижной натяжной блок выполняется наклонным.
Огибной блок натяжной станции устанавливается в одной плоскости с ведущим блоком. Переход отклонённой наклонным блоком нижней ветви поручня в плоскость огибного блока происходит постепенно на протяжении всей трассы нижней ветви поручня между этими блоками с весьма незначительным углом отклонения от продольной оси эскалатора и поэтому безвреден. Менее благоприятны для долговечности поручня условия работы на участке между подвижным и неподвижным блоками натяжки. Поскольку расстояние между ними невелико поручень на этом участке трассы закручивается по винтовой линии на значительный угол что приводит к истиранию внутренних кромок бортов поручня об ободья блоков. Это основной недостаток конструкции поручневой установки.
Поручень представляет собой многослойную ленту с загнутыми внутрь краями. Такая конфигурация вызвана необходимостью надёжной фиксации поручня на направляющих в особенности на нижнем криволинейном участке где равнодействующая усилий натяжения поручня стремится сорвать его с направляющей.
Конструкция и материал поручня должны обеспечивать:
-достаточную прочность
-низкий коэффициент трения между поручнем и направляющей
-высокий коэффициент трения между поручнем и ведущим блоком
-небольшие остаточные деформации при длительной работе в натянутом состоянии
-красивый внешний вид.
Поручень изготовляется из высококачественной полотняной ткани. Отдельные слои белтинга склеены между собой. Чтобы уменьшить остаточные деформации поручня прокладки до склейки подвергаются мокрой вытяжке под нагрузкой. С лицевой стороны поручень покрыт слоем цветной резины толщиной 3-4 мм.
В данной конструкции применяются С-образный поручень который состоит из нескольких прокладок ткани о одного слоя облицовочной резины. Нижняя трущаяся по направляющей прокладка заканчивается в месте стыка с облицовочной резины.
4 Назначение основных геометрических параметров
диаметры ведущего и нижнего огибного блоков ;
диаметры отклоняющих блоков ;
диаметры отклоняющих и поддерживающих роликов ;
радиус криволинейного участка направляющей ;
длины горизонтальных участков ;
длина наклонных участков ;
расстояние по наклону между соседними поддерживающими роликами составляет около 15м;
количество отклоняющих роликов на перегибе : ;
скорость движения поручня ;
материал направляющих - сталь.
5.1Определение коэффициентов потерь на различных участках трассы поручневой установки
Все расчётные коэффициенты необходимые для тягового расчёта поручневой установки сведены в таблицу 2.
Таблица 1 “Определение коэффициентов потерь при расчёте поручнеаой установки”.
расчетного коэффициента
Дополнительные данные характеризующие работу поручня
Показатель сцепляемости поручня с блоком
Блок с обрезиненным цилиндрическим ободом
Коэффициент трения скольжения поручня по направляющим из стали
Для поручня с проклеенными внутренними прокладками
Коэффициент потерь в поручне при огибании блоков
Для блоков диаметров 600-650 мм с цилиндрическим ободом
Коэффициент потерь в поручне при огибании роликов на угол не превышающий
Для роликов диаметром 80-100 мм
Коэффициент потерь в блоках
Для блоков диаметров 600-850 мм при любой радиальной нагрузке
Коэффициент потерь в роликах
Для роликов диаметром 80-1600 мм при любой радиальной нагрузке
Вес 1 пог. м. поручня в кг
Пассажирская нагрузка полотна на 1 пог. м. поручня в кг
Коэффициент заклинивания поручней на направляющих
Для эскалаторов всех высот
Наименьшая разрушающая нагрузка
Для С-образных поручней
5.2 Определение натяжения тяговых цепей поручневой установки при работе на подъём при пассажирской нагрузке
Обход трассы по участкам производится от точки по часовой стрелке. Предварительное натяжение холостой ветви поручня принимается в зависимости от типа поручня и высоты эскалатора. В данном случае для эскалатора высотой 65 м с С-образным поручнем .
На участке натяжение в поручне остается неизменным т.е. .
Определим окружное усилие на ведущем блоке по формуле:
Определим крутящий момент на ведущем блоке по формуле:
Энергия необходимая для приведения поручня в движение:
Соотношение между натяжением в набегающей и сбегающей ветвях:
- показатель сцепляемости для поручня и блока данной конструкции.
Определим запас прочности в поручне: .
Таким образом при работе на подъём данная поручневая установка обеспечивает все предъявляемые к ней технические требования.
5.3 Определение натяжения тяговых цепей поручневой установки при работе на спуск при пассажирской нагрузке
При работе на спуск предварительное натяжение в верхней точке холостой ветви является максимальным натяжением поручня. В любой другой точке трассы натяжение поручня меньше рассматриваемого.
Как и при работе на подъём при работе на спуск обход трассы по участкам производится от точки по часовой стрелке причём знаки выражающие потери будут изменяться на обратные а изменение натяжения выразится не путём умножения а путём деление на соответствующие коэффициенты.
При работе на спуск наличие вертикально направленной пассажирской нагрузки на рабочей ветви уменьшает значение необходимого натяжения холостой ветви по сравнению с работой без нагрузки поскольку угол трения поручня по направляющим во всех случаях меньше угла подъёма эскалатора. Поэтому при работе на спуск наиболее неблагоприятным является режим холостого хода определяющий предварительное натяжение поручня необходимое для работы без пробуксования.
Определим окружное усилие на ведущем блоке:
Энергия необходимая для приведения поручня в движение без пассажирской нагрузки:
Запас сцепляемости:
Запас прочности в поручне:
Таким образом при работе на спуск данная поручневая установка также является работоспособной.
5.4 Определение натяжения тяговых цепей поручневой установки при работе на подъём без пассажирской нагрузки
6 Выбор тяговой цепи для привода поручневой установки
Подберём тяговую цепь для привода поручневой установки. Для поручневых установок применяются обычные пластинчатые втулочно-роликовые цепи.
Наибольшее окружное усилие на ведущем блоке:
При коэффициенте запаса прочности в цепи получаем:
Выбираем стандартную тяговую цепь ПР-45-17240 со следующими параметрами:
расстояние между внутренними плоскостями пластин
разрушающая нагрузка .
1 Основные требования предъявляемые к приводу эскалатора
К приводу эскалатора предъявляются следующие основные требования:
Высокая прочность всех элементов гарантирующая полную эксплуатационную надёжность при возможных кратковременных перегрузках.
Повышенная износоустойчивость деталей обеспечивающая многочасовую ежедневную работу машины в течение ряда лет.
удобство монтажа демонтажа и обслуживания при предельной компактности механизмов (из-за стеснённых габаритов машинных помещений).
Повышенные требования к надежности привода определяются исключительной ответственностью назначения эскалаторов особенно при установке их на станциях метрополитена.
2 Выбор схемы привода эскалатора
В данной конструкции используется привод состоящий из электродвигателя эластичной муфты с тормозами и двух цилиндрических редукторов – двухступенчатого и одноступенчатого соединенных зубчатой муфтой. Соединение одноступенчатого редуктора с главным валом осуществляется также зубчатой муфтой. Все механизмы привода смонтированы на массивной плите состоящей из нескольких отдельных частей скреплённых болтами.
Главный вал в сборе при такой схеме имеет наименьший вес и более удобен в монтаже. Однако вследствие наличия в конструкции данного привода фундаментальной плиты а также из-за размещения зубчатых передач в массивных корпусах его вес в сборе значительно больше по сравнению с другими конструкциями.
Наличие цилиндрических редукторов вместо червячных способствует увеличению КПД привода а также уменьшению уровня шума.
3.1 Выбор электродвигателя и редуктора главного привода эскалатора
Определим полный крутящий момент приведенный к главному валу:
- приведённый крутящий момент на главном валу эскалатора от поручневой установки определяемый по формуле:
- приведённый крутящий момент на главном валу эскалатора от лестничного полотна определяемый по формуле:
Определим потребляемую мощность:
- угловая скорость главного вала.
Определим требуемую мощность электродвигателя:
- КПД привода определяемое по формуле:
- потери в опорах каждого вала с цилиндрическими зубчатыми колёсами
- потери на трение в зубчатом зацеплении
- потери на перемешивание масла одной парой колёс
- потери в каждой зубчатой муфте.
Таким образом требуемая мощность электродвигателя:
По каталогу выбираем электродвигатель МТВ 713-10 со следующими параметрами:
продолжительность включения ПВ=100%
масса электродвигателя .
Находим необходимое общее передаточное отношение .
По каталогу выбираем двухступенчатый цилиндрический редуктор Ц2-1000 со следующими параметрами:
передаточное отношение
наибольшая мощность
максимально допустимый момент на тихоходном валу
допустимая консольная нагрузка .
По каталогу выбираем цилиндрический редуктор Ц-600 с передаточным отношением .
3.2 Проверка пригодности редуктора
Проверка пригодности редуктора заключается в том чтобы наибольший момент передаваемый редуктором не превышал :.
Для двухступенчатого редуктора:
где - кратность пускового момента в зависимости от группы режима работы.
Очевидно что в данном случае .
4 Выбор редуктора и электродвигателя малого привода
Малый привод служит для медленного проворачивания полотна эскалатора в ненагруженном состоянии во время монтажа ремонта осмотра смазывания цепей и т.д.
Малый привод состоит из электродвигателя эластичной муфты червячного редуктора кулачковой муфты и механизма переключения кулачковой муфты. Специального тормозного устройства не требуется так как для затормаживания эскалатора могут быть использованы тормозы основного привода.
- приведённый крутящий момент на главном валу эскалатора от поручневой установки при холостом ходе определяемый по формуле:
- приведённый крутящий момент на главном валу эскалатора от лестничного полотна при холостом ходе определяемый по формуле:
- угловая скорость главного вала при холостом ходе
Определим требуемую мощность электродвигателя малого привода:
По каталогу выбираем электродвигатель МТF 211-6 со следующими параметрами:
продолжительность включения ПВ=60%
По каталогу выбираем червячный редуктор РЧП-120 со следующими параметрами:
Тормозные и противоаварийные устройства
Эскалаторы обычно снабжаются двумя видами тормозов: рабочими и аварийными. Рабочие тормоза служат для остановки исправного эскалатора а также при любой его неисправности исключая нарушение кинематической связи между электродвигателем привода и главным валом (обрыв приводной цепи поломка вала передачи и т. д.). В последнем случае остановку полотна обеспечивает аварийный тормоз. По Правилам технической эксплуатации Московского метрополитена каждый эскалатор должен быть оборудован двумя рабочими тормозами причем каждый тормоз в отдельности должен обеспечить нормальную остановку при полной загрузке эскалатора пассажирами. Один из этих тормозов является основным а второй дополнительным. Последний предназначается для остановки эскалатора при отказе в работе основного тормоза.
1 Выбор рабочего и дополнительного тормоза
Рабочие тормоза эскалаторов должны быть нормально замкнутыми. Под действием электромагнита такой тормоз размыкается а при обесточивании магнита замыкается.
Основной и вспомогательный тормоза устанавливаются в месте соединения вала электродвигателя главного привода с входные валом редукторам где крутящий момент имеет минимальное значение. В качестве тормозного шкива обычно используется полумуфта посаженная на конце входного вала редуктора. Дополнительный тормоз включается в работу или с определенным интервалом после срабатывания основного тормоза или одновременно с ним. Последний режим работы более удобен так как он позволяет избежать рывков возникающих при включении дополнительного тормоза до полной остановки эскалатора. Исключается также разгон эскалатора при работе на спуск в случае отказа в работе основного тормоза.
Определим необходимый тормозной момент. Согласно нормам ГГТН при установке в механизме стопорного и грузоупорного тормоза – запас торможения для стопорного тормоза должен быть не менее 125 а для грузоупорного- не менее 11. Таким образом
По каталогу выбираем тормоз ТТ-320 со следующими параметрами:
наибольший тормозной момент
наибольший отход колодки
тип гидротолкателя ТГ 50.
2 Расчёт аварийного тормоза
Аварийными тормозами оборудуются все эскалаторы. Местом их установки обычно служит тяговая звездочка главного вала. Это грузоупорные тормоза.
Механизм тормоза состоит из винта храпового колеса с гайкой пальцев с пружинами тормозных обкладок собачки и других деталей. К механизму тормоза относится и тяговая звездочка являющаяся одновременно элементом других механизмов эскалатора.
Работа аварийного тормоза заключается в следующем. Звёздочка приводимая во вращение тяговой цепью эскалатора в случае разрыва кинематической связи в системе привода одновременно используется в качестве тормозного диска. К звездочке неподвижно крепится винт на который навёрнута гайка помещённая внутри барабана. Наружная поверхность барабана представляет собой храповое колесо а бокоавя поверхность – тормозной диск с обкладкой. Гайка связана с барабаном шлицевым соединением так что она может перемещаться поступательно вдоль оси барабана. Внутри барабана помещены сжатые пружины которые прижимают тормозной диск к диску звездочки.
При нормальной работе привода барабан и гайка вращаются вместе с тяговой звездочкой. При нарушении кинематической связи в системе привода собачка падает на барабан храповик и гайка останавливаются а звездочка и связанный с ней винт вместе с пальцами и пружинами продолжают вращаться. В результате винт выкручивается по резьбе из храповика-гайки увлекая за собой пальцы которые сжимают пружину. Усилие пружины через резьбу передается на храповик-гайку которая увеличивает давление на тормозные обкладки и эскалатор затормаживается. В данной конструкции при торможении не гайка входит в глубь тормоза а винт выходит из тела гайки. Гайка в этой конструкции тормоза не должна двигаться.
Пружины предварительно прижимающие тормозной диск барабана к звёздочке служат для обеспечения совместного вращения барабана со звёздочкой и для создания первоначального тормозного момента.
Такой тормоз создает переменный тормозной момент зависящий от величины действующего крутящего момента: чем больше внешние статический и динамический крутящие моменты тем больший тормозной момент создается тормозом. Благодаря этому тормоз при правильной его регулировке обеспечивает необходимую плавность торможения при любом режиме работы эскалатора.
2.1 Расчет параметров храпового колеса аварийного тормоза
Определим модуль храпового колеса:
- крутящий момент действующий на валу храпового колеса
- относительная ширина зуба для стали 3
- число зубьев храпового колеса
- допускаемое линейное давление.
Определяем остальные параметры храпового колеса:
диаметр храпового колеса:
2.2 Расчет пружины сжатия
Усилие в пружине определяется следующим образом:
- коэффициент трения при работе всухую;
Так как число пружин – 6 то:
Выбираем пакет из тарельчатых пружин.
Давление на рабочих поверхностях обкладок:
- наружный диаметр обкладок;
- внутренний диаметр обкладок;
- допускаемое давление.
Расчет главного вала
Узел главного вала состоит из вала тяговых звёздочек подшипников элементов передач от главного вала к ведущим блокам поручневой установки. В некоторых случаях на главном валу размещается аварийный тормоз предназначенный для остановки полотна в случае нарушения кинематической связи между приводом и тяговыми звёздочками.
В данном случае главный вал приводится во вращение через зубчатую муфту. Консольная часть вала испытывает незначительные изгибающие усилия и передает полный крутящий момент. Тяговые звёздочки совсем не имеют ступиц. Они посажены на фланцы откованные за одно целое с валом и закреплены на них призонными болтами. Звёздочка привода поручня выполнена из двух половин с разъёмом в диаметральном сечении и установлена по середине вала.
Необходимо провести проверку статической прочности главного вала в целях предупреждения пластических деформаций в период действия кратковременных перегрузок (например при пуске).
Так как редуктор является высоконапряженным и ответственным элементом привода то в качестве материала используем легированную сталь 40ХН. Выпишем её характеристики:
Определим реакции в опорах:H; H.
2 Расчет статической прочности главного вала
Рассчитаем осевой момент сопротивления сечения:
Эквивалентное напряжение:
Коэффициент запаса прочности по текучести при коэффициенте перегрузки :
что больше допустимого коэффициента запаса
Таким образом статическая прочность сечения обеспечивается.
3 Расчет сечения на сопротивление усталости
Уточненные расчеты на сопротивление усталости отражают влияние разновидности цикла напряжений статических и усталостных характеристик материалов размеров формы и состояния поверхности. Расчет производим в форме проверки коэффициента запаса прочности. Расчетный коэффициент запаса прочности S должен быть больше допускаемого значения [S] которое обычно принимают 1.3 2.1
Определим амплитуду напряжений цикла в опасном сечении:
Внутреннее кольцо подшипника качения устанавливается на валу с натягом поэтому концентратор напряжений в сечении - посадка с натягом:
Посадочная поверхность вала под подшипник шлифуется (Ra=0.4 мкм) . Поверхность вала подвергается закалке с нагревом .
Определяем коэффициенты концентрации напряжений в рассматриваемом сечении:
Пределы выносливости вала:
Коэффициенты запаса по нормальным и касательным напряжениям:
Таким образом сопротивление усталости вала в опасном сечении обеспечивается.
Реакции в опорах вала: H H. Следовательно наиболее нагружена опора А. Принимаем значение реакции за расчетное. Предварительно принимаем роликовые сферические двухрядные подшипники серии 3630. Для этих подшипников находим:
Осевое нarpyжение отсутствует . Вычисляем эквивалентную динамическую нагрузку:
- коэффициент вращения; при вращении внутреннего кольца подшипника относительно радиальной нагрузки;
- радиальная нагрузка Н
- коэффициент безопасности при нагрузке со значительными толчками и вибрациями
- температурный коэффициента при температуре до ;
Определяем расчетную долговечность подшипника.
- частота вращения кольца обмин* ;
- показатель степени для роликовых подшипников;
- коэффициент характеризующий совместное влияние на ресурс подшипника качество металла колец тел качения условий эксплуатации для обычных условий применения сферических двухрядных роликоподшипников принимают .
ч. что больше заданной долговечности ч. Следовательно подшипники пригодны.
Расчёт шпоночного соединения
1 Шпоночное соединение на тихоходном валу редуктора Ц2-1000
Соединение зубчатого колеса с тихоходным валом осуществляется с помощью призматической шпонки. Для вала диаметром 220мм выбираем шпонку со следующими размерами:
Глубину врезания шпонки в ступицу принимаем: .
Рабочую длину шпонки определяем из расчёта на смятие:
- крутящий момент на тихоходном валу
- допускаемое напряжение смятия.
Полная длина шпонки: .
Принимаем по ГОСТ 23360-78.
“Шпонка 50х28х180 ГОСТ 23360-78”.
2 Шпоночное соединение на промежуточном вале редуктора Ц2-1000
Соединение зубчатого колеса с промежуточным валом осуществляется с помощью призматической шпонки. Для вала диаметром 180 мм выбираем шпонку со следующими размерами:
“Шпонка 45х25х80 ГОСТ 23360-78”.
3 Шпоночное соединение на тихоходном вале редуктора Ц-600
Соединение зубчатого колеса с тихоходным валом осуществляется с помощью призматической шпонки. Для вала диаметром 180 мм выбираем шпонку со следующими размерами:
“Шпонка 45х25х310 ГОСТ 23360-78”.
Список использованной литературы
Бовин Г.М. Эскалаторы. –М.: Машгиз 1955.-351с.
Зенков Р.Л. Машины непрерывного транспорта. – М.: Машиностроение 1987.-310с.
Спиваковский А.О. Транспортирующие машины. Атлас конструкций. – М.: Машиностроение.-116с.
Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин. – М.: Высшая школа 2000.- 446 с.
Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя 3т. – М.: Машиностроение 1980.
Орлов П.И. Основы конструирования 3т. – М.: Машиностроение 1977.
Бурцев В.М. Васильев А.С. и др. Технология машиностроения 2т. – М.: МГТУ им. Баумана 1999.
Корсаков В.С. Основы технологии машиностроения. – М.: Машиностроение 1977.-415 с.
Варламова Л.П. Расчёт на прочность валов и осей редукторов му. – М.: МГТУ им. Н.Э.Баумана 1975.
Иванов В.И. Выбор и расчёт подшипников качения. – М.: МГТУ им. Баумана 1981.- 31с.
Перель Л.Я. Подшипники качения справочник. – М.: Машиностроение 1983.-532с.
Косилова А. Г и др. Справочник технолога-машиностроителя 2т. - М.: Машиностроение 1986.

Привод.cdw

Куссовой проект.Эскалатор Н=65м.
МГТУ им. Н.Э. Баумана
аварийный тормз - грузоупорный
основной и дополнительный тормоз ТТ-500
Тормозные устройства :
количество зубьев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
делительный диаметр . . . . . . . . . . . . . . 1850 мм
Приводная звездочка
передаточное число 16
Редуктор дополнительного привода РЧ-300
передаточнле число 19.88
Редуктор основного привода Ц2-1000
Двигатель МТВ 713-10 n=580 обмин Р=250 кВт
Двигатель МТН 211-6 n=910 обмин Р=6 кВт

Натяжная станция.cdw

Общий вид.cdw

00(ход натяжки 500)
Курсовой проект. Эскалатор Н=65м.
Техническая характеристика :
Производительность . . . . . . . . . . 10800 пассчас
Скорость подъема . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.75 мс
Высота подъема . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 м
Угол наклона . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30 град
Ширина полотна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 900 мм
Ширина ступени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 мм
Двигатель МТВ 713-10 n=580 обмин Р=250 кВт
Двигатель МТВ 311-6 n=970 обмин Р=7 кВт
Редуктор основного привода Ц2-1000
передаточнле число 19.88
Редуктор дополнительного привода РЧ-300
передаточное число 16
Приводная звездочка
количество зубьев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
делительный диаметр . . . . . . . . . . . . . . 1850 мм
Тормозные устройства :
основной и дополнительный тормоз ТТ-500
аварийный тормз - грузоупорный
тормозной момент . . . . . . . . . . . . . . 3200 Нм

Технология.cdw

Операция 005 Заготовительная.
Операця 010 Токарно-карусельная.
Операция 015 Транспортная.
Операция 020 Термическая обработка НВ 200 240.
Операция 025 Транспортная.
Операция 030 Горизонтально-фрезерная.
Операция 035 Термическая обработка.
Операция 040 Радиально-сверлильная.
Операция 045 Слесарная.
Операция 050 Контрольная.
Маршрут изготовления
МГТУ им. Н.Э. Баумана

Полотно.cdw