Design del traliccio della scala mobile

Viene spiegata e dimostrata l'analisi numerica dei sottosistemi e dei carichi dei passeggeri rispetto alla travatura della scala mobile in conformità con la norma EN 115.

Le capriate delle scale mobili sono prodotte per l'installazione di sottosistemi, come il motore, il cambio e il pannello di controllo. Ogni flessione del traliccio non standard può influire su altri dispositivi e ridurre la durata delle parti e la sicurezza. La deflessione non standard può influenzare il sistema di tracciamento e causare un funzionamento irregolare e scomodo. In questo articolo, la flessione e la tensione nella travatura reticolare saranno calcolate secondo la EN 115, supponendo sottosistema e carichi passeggeri.

Introduzione

Molti elementi meccanici ed elettrici sono installati nelle scale mobili, rendendole complicate apparecchiature elettromeccaniche. I loro motori e riduttori sono le parti principali che producono potenza per muovere i loro pignoni sugli alberi principali: questa rotazione farà sì che le catene a gradini e i gradini agiscano sui binari. I pannelli di controllo e altri dispositivi di sicurezza controllano il funzionamento sicuro.

Un componente importante in ogni sistema meccanico è la struttura. Nei progetti complicati (come per aeroplani o veicoli spaziali), la struttura è molto importante. La capriata della scala mobile, come struttura principale, deve essere progettata secondo i criteri specificati dagli standard.

Nathan Ames, un avvocato specializzato in brevetti di Saugus, nel Massachusetts, è accreditato di aver brevettato la prima "scala mobile" nel 1859. Ha notato che i gradini potevano essere imbottiti o fatti di legno e ha suggerito che le unità potrebbero avvantaggiare gli infermi all'interno di una famiglia. Nel 1889, Leamon Souder brevettò con successo la "scala", un dispositivo di tipo scala mobile che presentava una "serie di gradini e collegamenti uniti". Nel 1892, Jesse W. Reno brevettò l'"Endless Conveyor o Elevator", che chiamò "ascensore inclinato".^[1] Nel 2004, Osman Altuğ Akyol ha descritto l'analisi della resistenza del telaio della scala mobile utilizzando il metodo degli elementi finiti e il calcolo del sistema di azionamento.^[2]. Nel 2016, K. Bhaskar e B. Subbarayudu hanno studiato il materiale del traliccio e l'analisi statica.^[3]

Specifiche tecniche della scala mobile

In questo studio, una tipica scala mobile e le sue specifiche tecniche sono state considerate come i parametri principali per la progettazione e l'analisi delle travi (Tabella 1). I parametri sono definiti come:

• Altezza: distanza verticale tra il piano superiore e inferiore con cui viene fabbricata la capriata
• Angolo (di inclinazione): angolo massimo tra gradino e linea orizzontale. Il traliccio è fabbricato in conformità con questa area inclinata.
• Larghezza gradino: larghezza dei gradini mobili, sui quali il carico dei passeggeri viene esercitato su di esso e trasferito al traliccio
• Larghezza traliccio: larghezza del traliccio fabbricato, dipendente dalla larghezza del gradino
• Lunghezza traliccio: lunghezza del traliccio fabbricato, dipendente dall'angolo e dall'altezza.

In accordo con la EN 115, il traliccio deve essere conforme alla formula di deflessione. Il traliccio sopporta due tipi di carico. Il primo è il carico esercitato dai sottosistemi, come il motore e il corrimano. Il secondo è il carico distribuito esercitato dai passeggeri. I carichi dei sottosistemi sono elencati nella Tabella 2 (sia carichi concentrati che distribuiti).

Il carico distribuito dovuto ai passeggeri, secondo le linee guida EN 115 per il carico distribuito è:^[5]

L'area di carico è calcolata come:

in cui Ws è la larghezza del gradino e L è la lunghezza del traliccio. In accordo con la Tabella 2, ogni forza con un numero di riga specifico sarà mostrata nei diagrammi (Figure 1 e 2).

Modello agli elementi finiti

Dopo la modellazione del traliccio, gli elementi trave e guscio vengono assegnati in ABAQUS/6.10. Gli elementi trave sono considerati angolari in acciaio e gli elementi shell sono considerati piastre per intradosso. Si presume che lo spessore della piastra dell'intradosso sia di 3 mm. I nodi e gli elementi sono mostrati in Figura 3.

vincoli

Ogni traliccio di scala mobile deve avere un minimo di due supporti definiti per sopportare i carichi. In questo studio tipico, un altro supporto nel mezzo è progettato come supporto intermedio. Il traliccio non ha spostamento nell'area dei supporti in direzione z.

Analisi di spostamento e tensione

Dopo la mesh e l'analisi in base al profilo di spostamento, la deflessione massima è di 8.47 mm.

L'analisi della tensione e i risultati sono suddivisi per le aree delle piastre dell'intradosso e dell'angolo in acciaio. La tensione massima del profilo di tensione si è verificata nell'acciaio angolare, che è 102.08 MPa.

Risultato

Spostamento della struttura

Secondo la EN 115, lo spostamento della struttura deve essere:

in cui è la deflessione massima e L è la lunghezza del traliccio. Così:

= 8.47

8.47 <18.89

Questo soddisfa la compatibilità.

Poiché il metallo utilizzato per la struttura è ST37, il fattore di sicurezza nell'analisi della tensione è calcolato come:

Questo soddisfa la compatibilità.

Conclusione

Con un supporto intermedio, il requisito tecnico standard è soddisfatto. I punti critici nel traliccio sono definiti, ed è meglio rinforzato. Questo metodo può essere applicato a qualsiasi altra domanda sulla necessità di ulteriore supporto. In studi futuri, questo metodo può essere sviluppato in un software di facile utilizzo e applicato per accorciare il traliccio, estendere il traliccio e progettare un enorme traliccio rinforzato senza supporto intermedio in progetti specializzati.

Referenze
[1] George R. Strakosch e Robert S. Caporale. Il manuale del trasporto verticale, quarta edizione. John Wiley e figli (2010).
[2] Osman Altuğ Akyol. Analisi della resistenza del telaio della scala mobile utilizzando il metodo degli elementi finiti e calcolo del sistema di azionamento. La Scuola di Dottorato in Scienze Naturali e Applicate (settembre 2004).
[3] K. Bhaskar e B. Subbarayudu. "Design and Analysis of Escalator Frame", International Journal of Advanced Scientific Technologies in Engineering and Management Sciences, Volume 2, Issue 9 (settembre 2016).
[4] Canny Group Co., Ltd. “Rapporto tecnico” (2007).
[5] Comitato europeo di normalizzazione. EN 115-1:2008: "Sicurezza di scale mobili e marciapiedi mobili — Parte 1: Costruzione e installazione" (2008).