扶梯构造与原理
直达型扶梯:扶梯跨层连接(扶梯进口与出口分 别位于不相邻的两个楼层),提升高度大的自动扶梯。 节能型扶梯:乘客使用扶梯时,扶梯按额定速度 运行,当经过某设定时间后扶梯未被使用,则扶梯自 动转入低速或停止运行的待机状态,直至乘客再次使 用而被激活。此方式可大大降低能耗,属近年来快速 发展的环保产品。节能型扶梯又分变速启动(velocity variation startup)和自动启动(automatically startup)型 扶梯。
对梯级结构影响较大的参数是基距,基距一般分 为短基距、长基距和中基距三种。短基距梯级制造方便, 能减小牵引链轮直径,使自动扶梯结构紧密相连,但梯级稳 定性差;长基距梯级避免了稳定性差的问题,运转平稳, 但整体结构尺寸变大,牵引链轮直径变大;我国目前多 采用中基距梯级。
2、牵引构件 自动扶梯的动力牵引装置根据其安装在扶梯上的位 置,分为采用牵引链条的端部驱动形式和采用牵引齿条 的中间驱动形式两种。 使用牵引链条驱动形式,端部驱动装置装设在扶梯 上端水平区段(缓冲区)的末端,即所谓端部驱动式。 使用牵引齿条驱动形式,则驱动装置装设在倾斜直 线区段上、下分支(金属桁架)的中间,并且在提升高 速较大时可设数组驱动装置,形成所谓中间驱动形式。
主轮置链条内、外侧结构特点: 主轮装于牵引链内、外侧的链条(a结构),可采用 较大的主轮,例如直径为100mm或更大。主轮能承受较 大的轮压,能够正常的使用大尺寸的链片,具有较大的工作能 力和寿命,且链片在进行调质处理后,适用于公共交通 型等长期重载工况的自动扶梯。 主轮置链条链片之间结构特点: 主轮于牵引链条两链片之间的链条(b结构),此时 主轮既是梯级的承载件,又是与牵引链轮相啮合的啮合 件,因而主轮直径受到限制,b结构图所示的主轮直径为 70mm。 主轮外圈由高强塑料(聚氨酯)或橡胶制成,既可满 足轮压要求又可降低噪声,内部则装设高质量轴承。
车轮是梯级上最重要的部分,一个梯级有四只车 轮,两只铰接于牵引链条(齿条)上的为主轮,另两 只直接装在梯级支架短轴上的称辅轮。 梯级车轮的特点是工作转速较低(约为80~140转 /分),工作载荷大(8000N或更大),外观尺寸受到 限制(直径70~180mm),所以决定车轮常规使用的寿命的 重要的因素是轮圈材料和轴承。轮圈材料采取使用橡胶、塑 料等制成,橡胶轮圈可使梯级运转平稳,减少噪声, 目前较多采用聚氨酯橡胶代替过去常用的丁晴橡胶。 公共交通型自动扶梯的主轮宽度多为50mm,以增 加车轮的耐用性;商用型自动扶梯的主轮宽度约为 30mm。
自动扶梯又称扶手电 梯、电动梯等。最初为游 乐场内的机动游戏,后经 电梯的发明人——美国人 伊莱莎· 格雷弗斯· 奥的斯 (Elisha Graves Otis)先生 与他人共同加以研制,并 在巴黎国际展览会上展示 成品,获头奖。该产品名 称“escalator”,即又是 「梯子」(escalade) 、又是 「升降机」(elevator)。
倾斜角(angle of inclination )α:梯级、踏板或胶 带运行方向与水平面构成的最大角度。 扶梯倾角不大于30°时,工作速度不超过0.75m/s; 倾角大于30°且小于35°时,工作速度不超过0.5m/s。 名义宽度(梯级宽度) (nominal width) z:对于自动 扶梯和自动人行道设定的一个理论上的宽度值。一般指 自动扶梯梯级或自动人行道踏板安装后横向测量的踏面 长度。 我国采用的梯级宽度单人为0.6m,双人为1.0m,另 还有0.8m宽度规格。 自动人行道的工作速度小于0.75m/s,但踏步宽 度不超过1.1m时,允许其最大速度达到0.9m/s。
扶手驱动 轮 主机 金属护栏 驱动主轴 梯级 链 导轨 桁架 前沿板 踏板(楼层 板) 油水分离 器(室外 梯) 扶手带 梯级 裙板 梳齿块
1、梯级 梯级属特殊结构的小车,有主轮、辅轮各2只。梯 级的主轮轮轴与牵引链条或牵引齿条铰接在一起(辅 轮轴不连接),梯级沿事先布置制作的导轨运行,使 梯级在扶梯上层分支导轨上运行时保持踏板水平,在 下层分支导轨上运行时则梯级倒挂运行。 梯级是扶梯中数量最多的部件,一般小提升高度 的扶梯有50~100个梯级,大提升高度扶梯多达600~ 700只梯级。由于梯级数量众多、工作负荷大、运转时 间长,梯级的质量决定了自动扶梯的性能和质量。梯 级应具有自重小、装拆维修方便、工艺性好、使用安 全可靠等特点,目前梯级多采用铝合金或不锈钢整体 压铸生产。
二、自动扶梯结构概述 下图为较常见的链条驱动式自动扶梯的结构图。 它一般由梯级、牵引链条、梯路导轨系统、驱动装 置、张紧装置、扶手装置和金属桁架结构等组成,其中 梯级、牵引链条及梯路导轨系统广义上可称为自动扶梯 梯路。
自动扶梯结构图 1、楼层板;2、扶手带;3、护壁板;4、 梯级;5、端部驱动装置;6、牵引链轮; 7、牵引链条;8、扶手带压紧装置;9、 扶梯桁架;10、裙板; 11、梳齿板
自动扶梯或自动人行道的输送能力取决于参数k, 依照国家标准要求: 名义宽度z1=0.6m时,k=1.0; 名义宽度z1=0.8m时,k=1.5; 名义宽度z1=1.0m时,k=2.0。
一、自动扶梯的类型 自动扶梯可按不同的分类办法来进行分类。自动扶 梯的驱动装置由电动机和减速器构成,动力传递给驱 动主轴和链轮,再由链轮驱动牵引链条和梯级运行。 1、按驱动方式分类:链条式(端部驱动)驱动、齿轮 齿条式(中间驱动)驱动; 2、按工作速度是否恒定分类:恒速式和可调速式; 3、按梯级运行方向分类:直线、按倾斜角度分类:30°、35°和27.3°等几类;
梯级根据其功能分为梯级踏板、踢板、车轮等部分, 每个部分的结构特点见下图所示。 梯级踏板表面具有凹槽,作用是使梯级通过扶梯出 入口时,能嵌在梳齿板中实施梯级导向并防止脚或物品 卡入受伤,另外增大摩擦力,防止乘客在梯级上滑倒。 槽的节距应有较高精度,一般槽深为10mm,宽为 5~7mm;槽齿顶宽为2.5~5mm;踢板面为圆弧面,小 提升高度扶梯的梯级踢板做成有齿的,而在梯级踏板的 端部也做成齿形,使后一个梯级踏板端的齿嵌入前梯级 踢板的齿槽内,保证各梯级间相互导向。 大提升高度自动扶梯踢板可做成光面。
6、按提升高度分类:小提升高度(3~10m)、中等 提升高度(10~45m)、大提升高度(45m以上)等。 根据自动扶梯的使用场合、工作特点及负载情况, 可分为公共交通型和商用型两类。 公共交通型扶梯:指该扶梯属于公共交通系统的 一个组成部分,适应每周运行140小时,且在任意3小 时的间隔内,持续重载上班时间不小于0.5小时,同时 其载荷应达到100%制动载荷的自动扶梯。 公共交通型以外的扶梯均称为商用型。 自动扶梯还可根据其外形结构特点、是否跨层运 行及能量消耗情况,还可继续做出分类。 苗条型扶梯:采用全玻璃护壁板、无扶手带照明 装置、具有隐藏式扶手带支撑的自动扶梯。
自动扶梯重载上行时,牵引链条张力急剧地增大, 在接近牵引链轮时达最大值。梯级主轮运行至上曲线段 时,主轮所受轮压达到最大值。 车轮最大许用轮压: 车轮转速 n100 r/min时: [p]=50N/cm2; 车轮转速 n100 r/min时: [p]=45N/cm2。
梯级重要尺寸参数: (1)、梯级宽度:600、800、1000mm等; (2)、梯级深度:即梯级踏板的深度,是乘客双脚与 梯级接触的部位,为保证乘客能够稳定的站立,此尺寸 须大于380mm; (3)、梯级基距:主轮与辅轮之间距离,多为310~ 350mm之间; (4)、轨距:即梯级两主轮之间的距离; (5)、梯级间距:一般为400~405mm之间。
(1)、牵引链条 端部驱动所采用的牵引链条一般为套筒滚子链,它由 链片、小轴和套筒等组成。在我国自动扶梯行业中,一 般都采用普通套筒滚子链,这种链条具有较高的可靠性 且安装方便。
目前所采用的牵引链条分段长度一般为1.6m,为了 减少左右两根牵引链条因制造原因使长度存在偏差,最 后导致扶梯运行中梯级的偏斜,所以在扶梯安装前,必 须对梯级两侧同一区段两根牵引链条的实际长度进行选 配,保证同一区段中的两根牵引链条的长度累积误差尽 量接近。 牵引链条在生产后出厂时,均应标明该段链条的长 度误差值,以方便扶梯生产和维修企业。 牵引链条是自动扶梯主要的传递动力构件,其质量 及运作情况直接影响到自动扶梯的运行平稳性和噪声。 下图所示分别为梯级主轮置于牵引链条的内侧(或 外侧)及置于牵引链条的两链片之间,较为常用的牵引 链条结构。
理论输送能力 Ct :扶梯每小时具备的输送乘客人 数。当自动扶梯或自动人行道各梯级被乘客占满时, 理论上的最大输送能力计算公式为: Ct = 3600kv / t级 式中: t级:一个梯级的平均深度或与此深度相等的踏板 的可见长度(m); K:一个梯级或每段可见长度为t级的踏板上能承 载的乘客人数; v:梯级工作速度(m/s)。 正常的情况下,t级是定值(0.4m/s),速度v应按照 规范选取。
自动扶梯由一系列的梯级与两根牵引链条连接在一 起,沿事先制成的闭合导轨运行,构成梯路。 各梯级在梯路工作段和过渡段一定要保持水平,供乘 客站立,扶梯两侧装有与梯路同步运行的扶手带,供乘 梯时扶持用。 为最大限度地保证乘客安全,扶梯系统内装设了多 种安全保护装置。 自动扶梯具有单方向大量连续输送乘客能力,同时 具有结构紧密相连、安全可靠、安装维修方便等特点,因此 在车站、码头、机场、商场等人流密度大的场合得到了 广泛应用。 自动扶梯能较好地与外界环境搭配,起到对周边建 筑及环境的美化作用。
道术语》中做出了如下规定。 自动扶梯(escalator):带有循环运行梯级,用于 向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备。 自动人行道(passenger conveyor):带有循环运行 (板式或带式)走道,用于水平或倾斜角不大于12°, 输送乘客的固定电力驱动设备。 自动扶梯和自动人行道都承担垂直方向输送乘客的 任务,但从定义上讲,它们不能被认定为电梯。由于其 安全运行有很重要的意义,也将其划归为特定种类设备, 与电梯产品采用相同管理方式。
节距是牵引链条的主要参数,节距小链条工作平稳, 但是关节增多,链条自重和成本加大,而且关节处的摩 擦损失大;反之,节距大则自重轻,价格实惠公道。 为保持扶梯工作平稳,在链节距较大时,就必须增加 链轮齿数和链轮直径,于是就加大了驱动装置和张紧装 置的外观尺寸,造成结构不紧凑。 目前自动扶梯两梯级间节距多采用400~406.4mm。 牵 引 链 条 节 距 一 般 采 用 67.7 、 100 、 101.6 、 135 、 200mm等几种。 大提升高度扶梯多采用大节距牵引链条,如提升高度 60m 的自动扶梯采用 200mm 节距的牵引链条;小提升高 度自动扶梯多采用小节距牵引链条,例如4m提升高度的 自动扶梯则可采用67.7mm节距链条。
自动扶梯和自动人行道的基本信息参数有提升高度H、 输送能力Q、扶梯额定速度v、梯级宽度z、梯路倾角α等。 提升高度(rise of escalator) H:自动扶梯进出口两楼 层板之间的垂直距离。根据此高度一般将其分为小、中、 大三种高度分类。 扶梯额定速度(rated speed of escalator) v: 自动扶梯 设计所规定的空载速度。 额定速度的大小,必然的联系到乘客在梯上停滞时间 和输送能力。速度过快不能顺利登梯,过慢则影响输送 效率。