扶梯桁架设计

根据 EN 115 解释和演示了子系统和乘客负载对自动扶梯桁架的数值分析。

自动扶梯桁架用于安装子系统，例如电机、齿轮箱和控制面板。 任何非标准的桁架挠度都可能影响其他设备并降低零件的使用寿命和安全性。 非标准偏转会影响跟踪系统并导致操作不顺畅和不便。 在本文中，桁架的挠度和张力将根据 EN 115 计算，假设子系统和乘客载荷。

介绍

自动扶梯中安装了许多机械和电气元件，使它们成为复杂的机电设备。 他们的电机和齿轮箱是产生动力以在主轴上移动链轮的主要部件：这种旋转将导致梯级链和梯级在轨道上运行。 控制面板和其他安全装置控制安全操作。

每个机械系统中的一个主要组成部分是结构。 在复杂的设计中（如飞机或航天器），结构非常重要。 扶梯桁架作为主体结构，必须按照标准规定的标准进行设计。

来自马萨诸塞州索格斯的专利律师内森·艾姆斯 (Nathan Ames) 于 1859 年为第一台“自动扶梯”申请了专利。他指出，台阶可以是软垫或木制的，并建议这些单元可能使家庭中的体弱者受益。 1889 年，Leamon Souder 成功地为“楼梯”申请了专利，这是一种自动扶梯式设备，其特点是“一系列台阶和链接连接起来”。 1892 年，Jesse W. Reno 为“无尽传送带或电梯”申请了专利，他称之为“倾斜电梯”。^[1] 2004 年，Osman Altuğ Akyol 使用有限元方法和驱动系统计算描述了自动扶梯框架的强度分析。^[2]. 2016 年，K. Bhaskar 和 B. Subbarayudu 研究了桁架材料和静力分析。^[3]

自动扶梯技术规格

在本研究中，典型的自动扶梯及其技术规格被视为桁架设计和分析的主要参数（表 1）。 参数定义为：

• 高度：制造桁架的上下地板之间的垂直距离
• 角度（倾角）：台阶与水平线之间的最大角度。 桁架就是按照这个倾斜区域制造的。
• 台阶宽度：移动台阶的宽度，乘客的载荷施加在台阶上并转移到桁架上
• 桁架宽度：制造桁架的宽度，取决于台阶宽度
• 桁架长度：制造的桁架长度，取决于角度和高度。

根据 EN 115，桁架必须符合挠度公式。 桁架承受两种类型的载荷。 第一个是子系统施加的负载，例如电机和扶手。 二是乘客施加的分布载荷。 子系统的负载如表 2 所示（集中负载和分布式负载）。

根据 EN 115 分布式负载指南，乘客造成的分布负载是：^[5]

装载面积计算如下：

其中 Ws 是步长，L 是桁架长度。 根据表 2，每个具有特定行号的力将显示在图表中（图 1 和图 2）。

有限元模型

桁架建模后，梁和壳单元在 ABAQUS/6.10 中指定。 梁单元被视为角钢，壳单元被视为拱腹板。 假定拱腹板厚度为 3 mm。 节点和元素如图 3 所示。

限制

每个自动扶梯桁架必须至少有两个用于承受载荷的支撑。 在这个典型的研究中，中间的另一个支撑被设计为中间支撑。 桁架在 z 方向的支撑区域没有位移。

位移和张力分析

按照位移轮廓进行网格剖分分析后，最大挠度为8.47 mm。

张力分析和结果分为拱腹板和角钢区域。 张力轮廓最大张力出现在角钢上，为102.08 MPa。

成果

结构位移

根据 EN 115，结构位移必须为：

其中 ω 是最大挠度，L 是桁架长度。 因此：

ω = 8.47

8.47 < 18.89

这满足兼容性。

由于用于结构的金属为 ST37，张力分析中的安全系数计算如下：

这满足兼容性。

结语

一个中间支撑，满足标准技术要求。 定义了桁架中的关键点，并更好地加固。 这种方法可以应用于是否需要额外支持的所有其他问题。 在未来的研究中，这种方法可以开发成用户友好的软件，并应用于缩短桁架、延长桁架和设计大型钢筋桁架，而无需专门的项目中的中间支撑。

案例
[1] George R. Strakosch 和 Robert S. Caporale。 垂直运输手册，第四版。 约翰威利父子 (2010)。
[2] 奥斯曼·阿尔图·阿克奥尔。 使用有限元方法对自动扶梯框架进行强度分析和驱动系统计算。 自然与应用科学研究生院（2004 年 XNUMX 月）。
[3] K. Bhaskar 和 B. Subbarayudu。 “自动扶梯框架的设计与分析”，国际工程与管理科学先进科学技术杂志，第 2 卷，第 9 期（2016 年 XNUMX 月）。
[4] 康力集团有限公司《技术报告》（2007）。
[5] 欧洲标准化委员会。 EN 115-1:2008：“自动扶梯和自动人行道的安全 - 第 1 部分：施工和安装”（2008 年）。