自動扶梯能耗測量方法

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Ⅱ 自動扶梯工作原理

我是山東自動扶梯廠家的找我能省3萬元奧。

一、梯級

梯級是特殊結構形式的四輪小車（圖1－2），有兩只主輪，兩只輔輪。梯級的主輪的輪軸與牽引鏈條鉸接在一起，而輔輪軸則不與牽引鏈條連接。這樣，全部梯級通過按一定的規律布置的導軌運行，可以做到在自動扶梯上分支的梯級保持水平，而在下分支的梯級可以倒掛。

在一台自動扶梯中，梯級是數量最多的部件。一台小提升高度自動扶梯的梯級約需50～100隻；大提升高度自動扶梯的梯級多達600～700隻梯級。由於梯級數量眾多，又是經常運動的部件，因此一台自動扶梯的質量在很大程度上取決於梯級的結構和質量。對梯級的要求是：自重輕；工藝性能好；裝拆維修方便。採用鋁合金整體壓鑄而成的梯級為整體式梯級（圖1－2（a））；採用鋁合金分零件壓鑄拼裝而成的梯級為分體式梯級（圖1－2（b））。

梯級的幾何尺寸包括：（1）梯級寬度B；（2）梯級深度也就是踏板深度；（3）主輪與輔輪基距,一般為310～350mm；（4）軌距也就是兩主輪間距離；（5）兩梯級間節距,一般為400～405mm。

對梯級結構形式影響較大的幾何尺寸是主輪輔輪間的基距l。一般分為短基距、長基距及中基距（圖1－3）三種。短基距梯級製造方便，能減小牽引鏈輪直徑，使自動扶梯結構緊湊。但是基距縮短之後，梯級不夠穩定，乘客在梯級邊緣上的上微小跳動，很容易引起梯級圍繞輔輪輪軸轉動。採用長基距梯級可以避免這一缺點，它在載荷作用下比較穩定，運轉平穩。但是，長基距梯級尺寸較大，自重增大，加大了牽引鏈輪直徑，從而使整個自動扶梯結構加大。中基距梯級兼有上述兩種梯級的優點，我國生產的自動扶梯採用中基距梯級。

分體式梯級由踏板、踢板、支架等部份拼裝組合而成，而整體式梯級集三者於一體整隻壓鑄而成。整體梯級加工速度快、精度高、自重輕。梯級裝有主輪與輔輪。以下對梯級踏板、踢板、梯級支架及車輪等進行討論。

1.梯級踏板

踏板表面應具有凹槽，它的作用是使梯級通過扶梯上下出入口時，能嵌在梳板齒中，以保證乘客安全上下。另外，可防止乘客在梯級上滑動。糟的節距應有較高精度。槽的尺寸：槽深為l0mm，槽寬為5～7mm；槽齒頂寬為2．5～5mm。一隻梯級的踏板由2～5塊踏板拼成，並固接於梯級骨架的縱向構件之上。

2.踢板

踢板面為圓弧面。小提升高度自動扶梯梯級的踢板面做成有齒的，而在梯級踏板的後端也做成齒形，這樣可以使後一個梯級踏板後端的齒嵌入前一個梯級踢板的齒槽內，使各梯級間相互進行導向。大提升高度自動扶梯踢板可做成光面。

3.梯級骨架

梯級骨架是梯級的主要支承結構，由兩側支架和以板材或角鋼構成的橫向連系件所組成。支架一般採用壓鑄件，骨架上面固接踏板，下面有裝主輪、輔輪心軸的軸套。整體梯級的骨架、支架、踏板與踢板等均整體壓鑄而成。

4.車輪

一隻梯級有四隻車輪，兩只鉸接於牽引鏈條上的為主輪，兩只直接裝在梯級支架短軸上的稱輔輪。

自動扶梯梯級車輪的特點是：工作轉數不高，一般在80～140r／min分范圍內，但工作載荷大（至8000N或更大），外形尺寸受到限制（直徑70～180mm）。

決定車輪使用壽命主要因素是車輪輪圈材料和軸承。輪圈材料可採用橡膠、塑料和壓制織物。橡膠輪緣可使梯級運轉平穩，減少雜訊。一般可以把梯級的運行阻力視作梯級車輪的運行阻力，因此，改進車輪輪圈材料可以降低運行阻力。可以採用復原性好的氨基甲酸乙醋橡膠代替過去常用的丁晴橡膠。

在自動扶梯負載向上運行時，牽引鏈條張力將急劇地增大。在接近牽引鏈輪時達最大值。在梯級主輪運行至上曲線段時，主輪所受輪壓為兩張力之和（圖1－4），達最大值。主輪輪壓即按該值計算。

車輪最大許用輪壓：

車輪轉速n<100r／min時：[p]＝50n／cm2

車輪轉速n>100r／min時：[p]＝45n／cm2

交通運輸型自動扶梯的主輪寬度一般較大，例如50mm，以增加車輪的耐久性；而普通型自動扶梯的主輪輪緣寬度約為30mm。

我國自動扶梯國家標准規定，工廠所生產的梯級應由指定的測試單位進行試驗，取得合格證後方能投入使用。試驗分為靜態試驗及動態試驗。有關試驗情況將於本書相應的章節中討論。

自動扶梯梯級在出入口處應有導向，使其從梳齒板出來的梯級前緣和進入梳齒板後緣至少應有一段0.8m長的水平移動距離，該距離從梳齒板的齒根部量起。在水平運動段內，兩個相鄰梯級之間的最大高度誤差為4mm，若額定速度大於0.5m／s或提升高度大於6m，該水平距離應至少為1.2m(始測點與上述相同)。

傾斜角大於6°的自動人行道，其上部出入口的踏板或膠帶在進入梳齒之前或離開梳齒之後應至少有一段長為0.4m，最大傾斜角為6°的運行距離。對踏板式自動人行道，離開梳齒的踏板前緣和進入梳齒的踏板後緣，至少應有0.4m以上的一段不改變角度的距離。

二、牽引構件

自動扶梯所用牽引構件有牽引鏈條與牽引齒條兩種。牽引構件是傳遞牽引力的構件。一台自動扶梯一般有兩根構成閉合環路的牽引鏈條（或稱梯級鏈）或牽引齒條。使用牽引鏈條的驅動裝置裝在上分支上水平直線區段的末端，即所謂端部驅動式的。使用牽引齒條的驅動裝置裝在傾斜直線區段上，下分支的當中，即所謂中間驅動式的。

二、下面分別討論牽引鏈條及牽引齒條。

1.牽引鏈條

端部驅動裝置所用的牽引鏈條一般為套筒滾子鏈，它由鏈片、小軸和套筒等組成。按聯接方法牽引鏈條分為可拆式和不可拆式兩種。可拆式的就是在任何環節都可分拆而無損於鏈條及其零件的完整性。不可拆的是僅在一定數目的環節處，也就是在一定的分段長度處可以拆裝。這種可拆裝的部分是專門供安裝或檢修用的。在我國自動扶梯製造業中，一般都採用第二種，因為這種結構具有較高的可靠性且安裝方便。目前所採用的牽引鏈條分段長度一般為1.6m。為了減少左右兩根牽引鏈條在運轉中發生偏差而引起梯級的偏斜，對梯級兩側同一區段的兩根牽引鏈條的長度公差應該進行選配，以使同一區段兩根牽引鏈條的長度累積誤差盡量接近。牽引鏈條出廠時應標明選配的長度公差。

牽引鏈條是自動扶梯主要的傳遞動力構件，其質量直接影響自動扶梯的運行平穩和雜訊高低。圖1－5所示的是常用牽引鏈條的結構。梯級主輪可置於牽引鏈條的內側如圖1－5（a）或外側；也可置於牽引鏈條的兩個鏈片之間如圖l－5（b）。梯級主輪置於牽引鏈輪內、外側的牽引鏈條的結構，可用較大的主輪，例如直徑為100mm或更大，能承受較大的輪壓。可以使用大尺寸的鏈片。鏈片要進行調質處理。適用於公共交通型的自動扶梯。置於牽引鏈條兩個鏈片之間的主輪既是梯級的承載件，又是與牽引鏈輪相嚙合的嚙合件，因而主輪直徑受到限制。圖1－5b所示的結構直徑為70mm。主輪外圈由耐磨塑料澆鑄而成，內裝高質量的滾珠軸承。這種特殊塑料的輪外圈既可滿足輪壓的要求，又可降低雜訊。適用於提升高度較低的普通型自動扶梯。

節距是牽引鏈條的主要參數。節距愈小，工作愈平穩，但是關節愈多，自重愈大，價格愈高，而且關節處的摩擦愈大。反之，節距愈大，自重愈輕，價格愈便宜。但為了使工作平穩，鏈輪直徑也要增大，這就加大了驅動裝置和張緊裝置的外形尺寸。一般自動扶梯兩梯級間的節距採用400～406.4mm。牽引鏈條節距有：67.7、100、101.6、135、200mm。大提升高度自動扶梯採用大節距牽引鏈條，例如提升高度60m的自動扶梯採用200mm節距的牽引鏈條；小提升高度自動扶梯採用小節距牽引鏈條，例如4m自動扶梯則可採用67.7mm節距。

如前所述，自動扶梯向上運動時，在牽引鏈條的閉合環路上，牽引鏈輪繞入分支處受力最大。因此，在該處牽引鏈條斷裂的可能性最大，特別在滿載時。如果牽引鏈條在該處斷裂，則該斷裂處以下的梯級與牽引鏈條將一起急劇地向下移動而彎折，從而使該處產生一空洞，不能確保乘客安全。這一情況必須防止。圖1—6所示的是防止牽引鏈條斷鏈彎折的一種結構。在與梯級主輪鉸接的鏈片上各伸出一段相互對著的鎖擋，其間隙為1mm。同時，在梯級主輪上方裝有反軌，在牽引鏈條上裝有壓鏈反板。當斷鏈時，由於壓鏈反板壓著牽引鏈條，使它不能向上彎折，又由於兩鏈片的鎖擋相互頂著，使鏈條不能向下彎折，於是在斷鏈的瞬間，牽引鏈條類似一個剛性的支撐物支撐在傾斜的梯路中，從而使一系列梯極基本上保持在原來位置，確保乘客安全。

2.牽引齒條

中間驅動裝置所使用的牽引構件是牽引齒條，它的一側有齒。兩梯級間用一節牽引齒條連接，因此，牽引齒條的節距應為400mm。中間驅動裝置機組上的傳動鏈條的銷軸即與牽引齒條的牙齒相嚙合以傳遞動力。圖1－7所示的是中間驅動裝置所用的牽引齒條。

牽引齒條的另一種結構形式是：齒條兩側都製成齒形，一側為大齒，另一側為小齒。牽引齒條的大齒用途如前所述；小齒是用以驅動扶手膠帶的。

牽引構件的安全系數n可取為：

對於大提升高度自動扶梯n＝10

對於小提升高度自動扶梯 n＝7

我國自動扶梯國家標准規定不小於5。

三、導向軌道系統

1.概述

如前所述，自動扶梯的梯級沿著金屬結構內按一定要求設置的多根導軌運行，以形成階梯。因此，從廣義上講導軌系統也是自動扶梯梯路系統的組成部份。

自動扶梯梯路導軌系統包括主輪和輔輪的全部導軌、反軌、反板、導軌支架及轉向壁等。導軌系統的作用在於支承由梯級主輪和輔輪傳遞來的梯路載荷，保證梯級按一定的規律運動以及防止梯級跑偏等。因此，要求導軌既要滿足梯路設計要求，還應具有光滑、平整、耐磨的工作表面，並具有一定的尺寸精度。

在導軌系統中，導軌及反軌等在梯路各區段中應按結構要求進行配置。表1－1列出了自動扶梯導軌及反軌等配置情況。

傾斜直線區段是自動扶梯的主要工作區段，也是梯路中最長的部分。圖1－8是我國生產的自動扶梯傾斜直線區段的導軌系統剖面結構圖的一種。由圖可知：這種結構上分支主輪導軌及輔輪在同一平面內，給安裝調試帶來了方便。

在曲線區段內，各導軌、反軌之間的幾何關系較復雜。為了准確地控制各導軌間的尺寸，通常在各區段金屬結構內的上、下端兩側各裝附加板，將同一側有關導軌、反軌固定在該板上，形成一個組件。該組件在專用胎具上組裝竣事後，再整體裝入自動扶梯金屬結構的固定部位處。

支撐各種導軌的導軌支架及異形鋼材導軌如圖1－9所示。導軌的材料可用冷拉或冷軋。角鋼（圖1－8）或異形鋼材（圖1－9）。反軌可用熱軋型鋼（圖1－9）。

在工作分支的上、下水平區段處，導軌側面與梯級主輪側面的間隙要求小於0.5mm，以保證梯級能順利通過梳齒板。其他區段的間隙要求小於1mm。

2.轉向壁

當牽引鏈條通過驅動端牽引鏈輪和張緊端張緊鏈輪轉向時，梯級主輪已不需導軌及反軌了，該處將是導軌及反軌的終端。該導軌的終端不允許超過鏈輪的中心線，同時，應製成喇叭口。但是輔輪經過驅動端與張緊端時仍然需要轉向導軌。這種輔輪終端轉向導軌做成整體式的，即為轉向壁（圖1－10）。轉向壁將與上分支輔輪導軌和下分支輔輪導軌相連接。

由於中間驅動裝置是在自動扶梯的中部，因而在驅動端和張緊端都沒有鏈輪。梯級主輪行至上、下兩個端部時，也需要經過如輔輪轉向壁一樣的轉向導軌。這兩個轉向軌道通常各由兩段約為四分之一弧段長的導軌組成，其中下部一段需要略可游動，以補償由於長400mm、的牽引齒條，從一分支轉入另一分支時在圓周上所產生的誤差（見圖1－11）。

四、驅動裝置

1.概述

由於自動扶梯是運載人員的，往往用於人流集中之處；特別是服務於公共交通型的自動扶梯更是如此，而且每天運轉時間很長。因此，對驅動裝置提出較高的設計要求。主要要求為：

（1）所有零、部件應進行詳細計算，都需有較高的強度和剛度，以保證在短期過載的情況下，機器具有充分的可靠性。

（2）零件具有較高的耐磨性，以保證機器在若干年內，每天進行長期工作。

（3）由於驅動裝置設置地點位置的限制，要求機構盡量緊湊，並需裝拆維修方便。

驅動裝置的作用是將動力傳遞給予梯路系統及扶手系統。一般由電動機、減速器、制動器、傳動鏈條及驅動主軸等組成。由於電動機軸與梯級踏板間有一定的高度差，所以驅動裝置的傳動比在這一范圍內：1∶46～1∶48。按驅動裝置所在自動扶梯的位置可分為端部驅動裝置和中間驅動裝置兩種。端部驅動裝置以牽引鏈條為牽引件，又稱鏈條式自動扶梯。這種驅動裝置裝在自動扶梯的端部。我們稱安裝驅動裝置的地方為機房。小提升高度自動扶梯使用內機房，在提升高度相當大時或特殊要求時，端部驅動自動扶梯需要採用外機房，也就是驅動裝置裝在自動扶梯金屬結構外建築物的基礎上。中間驅動裝置裝在自動扶梯的中部，以牽引齒條為牽引件，又稱為齒條式自動扶梯。中間驅動自動扶梯小需要內、外機房，而將驅動裝置裝在自動扶梯梯路中部的上、下分支之間，而該處是自動扶梯未被利用的空間。

端部驅動結構形式生產時間已久，工藝成熟，維修方便。我國絕大多數企業均生產這種形式結構。中間驅動形式結構緊湊，能耗低，特別是大提升高度時，可以進行多級驅動。由於驅動裝置裝在有載梯級的下面，因而應注意驅動裝置所產生的振動與雜訊。

為節省能源消耗，自動扶梯要降低梯路系統、扶手系統及照明系統的用電。由於自動扶梯連續運載乘客，因而不論乘客多少，常需持續運轉，特別是設有若乾颱自動扶梯的企業，更加感到降低能耗的必要。自動扶梯的能源消耗在上述的三個方面，其中照明部份所費不多，例如提升高度為4m的自動扶梯約消耗600W電量。因此，關鍵在於驅動梯路系統及扶手系統的電力消耗。

下面分別討論端部驅動裝置、中間驅動裝置和制動器等。

2.端部驅動裝置

端部驅動裝置是常用的一種驅動裝置。圖1－12是端部驅動自動扶梯上部結構的一種形式。由圖可知：驅動機組通過傳動鏈條帶動驅動主軸（見圖1－13），主軸上裝有兩個牽引鏈輪、兩個扶手驅動輪、傳動鏈輪以及緊急制動器等。牽引鏈條上裝有一系列梯級，由主軸上的牽引鏈輪帶動。主軸上的扶手驅動輪通過扶手傳動鏈條使扶手驅動輪驅動扶手膠帶。另有扶手膠帶壓緊裝置，以增加扶手膠帶與扶手驅動輪間的摩擦力，防止打滑。

端部驅動裝置常使用蝸輪蝸桿減速器，如圖1－14所示的驅動機組是採用立式蝸輪減速器和雙塊式制動器的結構。出軸小鏈輪亦於圖中示出。圖1－15所示的亦為立式蝸輪減速器驅動機組，但是應用帶式制動器。圖中示出帶式制動器所用制動電磁鐵及制動帶，圖的中部為牽引電機，下方為蝸輪減速器、減速器出軸及其上的傳動鏈輪。

上述兩種蝸輪減速器具有運轉平穩、雜訊小及體積小等優點。然而，蝸輪減速器的效率較低，增加能量消耗。圖1－16所示的是採用平行軸線的圓柱斜齒輪減速器，效率可以提高。在設計中，選用這種圓柱斜齒輪的參數與精度時，要考慮降低雜訊問題。此外，驅動裝置採用防振裝置，機架部件採用吸振材料等可以使振動雜訊降到與蝸輪減速器相同的水平。圖1－16所示的是電動機裝在減速器的上方，通過幾根三角皮帶傳給減速器入軸。採用盤式制動器的驅動機組，其優點是結構緊湊。

上述三種驅動機組，兩種用蝸輪減速器（見圖1－14，圖1－15），一種用圓柱斜齒輪減速器，（見圖1－16）都具有運轉平穩、振動小及雜訊低的特點。但圖1－16中的驅動結構多了一級三角皮帶傳動。三種結構有一個共同點，就是與牽引鏈輪的連接採用了鏈條傳動

三、鏈條傳動依靠鏈輪帶動鏈條進行動力傳遞。驅動力作用在鏈輪和鏈條上。由於鏈條在鏈輪旋轉過程中不斷地與鏈輪嚙合和脫開，於是其間產生摩擦，其結果出現能量損耗，鏈條磨損，致使鏈輪的齒距增加△t，鏈條也將伸長。於是出現鏈條不在理想的節圓直徑上，而在比節圓直徑大的直徑上進行運動。這樣就會出現鏈條在鏈輪上「爬高」的現象。在極端情況下，傳動鏈條在鏈輪的頂圓直徑上運動，鏈條會在輪齒上跳躍。

皮帶傳動存在一個打滑問題。皮帶傳動效果與作用在皮帶輪上的摩擦力、皮帶的張力、皮帶的強度及摩擦系數等有關。溫度、濕度會影響皮帶的張力。灰塵、油污、潮濕也會影響摩擦系數。在承受載荷的情況下，原有皮帶張力將隨之增加，可能導致皮帶在皮帶輪上的滑動，並因而造成皮帶的損壞。

根據以上分析，凡是驅動機組與牽引鏈輪之間的傳動不是由軸、齒輪等來完成，也就是不是使用嚙合傳動來完成時，從安全形度考慮，自動扶梯在緊急狀態下的制動作用在驅動主軸上是必要的，也就是緊急制動器應該裝在驅動主軸上。

不用鏈條傳動而用齒輪傳動的端部驅動裝置如閣1－17所示，這一結構有兩個電機1分別與蝸桿相連，兩蝸輪3各通過一組圓柱斜齒輪8直接與兩個牽引鏈輪10及兩個扶手驅動輪6、7連接。採用盤式制動器4，其優點是結構緊湊，在大提升高度時，這種驅動裝置可以不使用外機房，使金屬結構支反力少一個分量（見圖1－18）。該驅動裝置集中在自動扶梯金屬結構較高處，可在工廠內裝配進行試車後運往工地，因而可使現「滄骯ぷ髁拷抵磷畹停氤S猛飠拷峁溝那爸孟啾齲庵紙峁褂虢鶚艚峁沽梢惶澹揮心諏ψ饔迷誶爸蒙希鶚艚峁購突〔糠荻濟揮惺艿接閃創鸕淖饔昧Γ苊飭嗽肷齟蟆

3.中間驅動裝置

如前所述，將驅動機組置於上、下兩分支之間時即為中間驅動裝置。這種結構可節省端部驅動裝置所佔用內機房的空間，而且簡化自動扶梯兩個端部的結構。中間驅動裝置必須用牽引齒條來代替牽引鏈條，圖1－19為中間驅動裝置的結構圖。電動機通過減速器將動力傳遞給兩側的兩根構成閉合環路的傳動鏈條，每側的兩根傳動鏈條之間鉸接一系列滾子，滾子與牽引齒條的牙齒嚙合，驅使自動扶梯運行。制動器裝在減速器的高速軸上。

中間驅動裝置的一大特點是有可能進行自動扶梯的多級驅動。當自動扶梯提升高度相當大時，端部驅動的牽引鏈條的張力在有載分支上升時急劇地增大，牽引鏈條尺寸及電動機功率也相應加大。此時，如果將上述的中間驅動機組多設幾組，則形成多級驅動自動扶梯，可以大大降低牽引齒條的張力。另一特點是牽引齒條在驅動機組出端受推力，以後經過一個轉點之後變成承受拉力。