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自动扶梯基本原理与结构 赵艳锋高安特种设备检验中心 1 简介 最早由奥的斯公司设计制造 我国第一台自动扶梯 上海自动扶梯厂 1959年 北京火车站 没有上下水平梯级 2 定义 自动扶梯是带有循环运行梯级 用于向上或向下倾斜输送乘客的固定电力驱动设备 摘自国标GB16899 1997 动力 电力 轨道 向上或向下倾斜 固定路线 环运动梯路 用途 运载乘客 固定设备 特种设备 3 GB T7024 2008电梯 自动扶梯 自动人行道术语GB16899 2011自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范GB7588 2003电梯制造与安装安全规范GB21240 2007液压电梯制造与安装安全规范GB T18775 2009电梯 自动扶梯和自动人行道维修规范GB50310一2002电梯工程施工质量验收规范GB10060 1993电梯安装验收规范GB T20900 2007电梯 自动扶梯和自动人行道风险评价和降低的方法GB T24474 2009电梯乘运质量测量GB T24475 2009电梯远程报警系统GB T24476 2009电梯 自动扶梯和自动人行道数据监视和记录规范GB24803 1 2009电梯安全要求第1部分 电梯基本安全要求GB24804 2009提高在用电梯安全性的规范 4 5 6 地铁使用的自动扶梯属于公共交通重载型 含室内与露天 自动扶梯 7 公共交通型重载自动扶梯 GB16899 2011 自动扶梯与自动人行道制造与安装安全规范 每周运行140小时 在任何3小时的间隔内 持续重载时间不少于0 5小时 其载荷应达到100 的制动载荷 同时规定了桁架的饶度不小于1 100 普通扶梯不小于1 750 8 公交重载扶梯必须能适应的工作条件 1 地下和露天的环境条件2 持续重载的负载条件3 无监管的运行条件4 高寿命工作条件 9 1 地下和露天的环境条件 地铁车站多是地下建筑 扶梯需要适应地下的坏境条件 其特点是 机坑和井道周边有地下渗水和腐蚀性气体 对在没有顶盖的出入口工作的扶梯 还需要直接承受日晒雨淋和风沙侵袭 扶梯必须具有很好的耐水 耐蚀 耐沙尘的性能 10 2 持续重载的负载条件 地铁的扶梯除了需要每天20小时 每周七天 每年365天连续工作外 还存在客流高峰 客流高峰主要出现在上下班时段 高峰持续至少需按1小时考虑 高峰客流时的地铁车辆发车间隔是2分钟 此时的扶梯基本上是连续处于满载运行状态 因此要求扶梯必须具有持续重载1小时以上的能力 动力配置应有足够的裕度 11 3 无监管的运行条件 地铁车站的出入口分散 扶梯需要在无人员监管条件下工作 特别是到了夜深人静时 扶梯常会处于独自运行状态 要求扶梯必须具备更好的安全性 需要配置多于国标 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范 GB16899 1997 的安全装置 12 4 高寿命工作条件 地铁是政府投资项目的公交系统 是社会公益设施 自动扶梯作为车站的大型固定设备 必须具备有相当高的使用寿命 一般要求整机寿命在40年以上 大修周期不小于20年 要求部件必须有很高的强度 耐磨性和耐腐蚀性 13 公交重载扶梯的基本技术参数 1 额定速度2 倾角3 梯级宽度4 水平梯级数量5 上下导轨转弯半径 14 1 额定速度 宜采用0 65m s国标 地铁设计规范 GB50157 2003 中规定 地铁车站扶梯的额定速度应大于 0 5m s 地铁是快速运输系统 作为地铁车站垂直方向的运输工具 宜采用较高的速度 但从使用安全角度 还要考虑本地区人们对扶梯速度的适应能力 结合中国的国情 采用0 65m s中速扶梯是比较合适的速度 广州地铁的扶梯均采用0 65m s的额定速度 使用效果良好 广州地铁的扶梯均采用0 65m s的额定速度 使用效果良好 15 2 倾角 应采用30度国标 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范 GB16899 1997 规定 公交型扶梯不能采用大于30 的倾角 国标 地铁设计规范 GB50157 2003 规定 扶梯的倾角为30 16 3 梯级宽度 应采用1000mm自动扶梯的标准梯级宽度有0 6m 0 8m 1 0m 在国标 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范 GB16899 1997 中 对公交型扶梯应采用哪个宽度没作规定 但在国标 地铁设计规范 GB50157 2003 中规定重载公交扶梯的梯级宽度为1 0m 17 4 水平梯级数量 在水平梯级数量的规定上 国标 地铁设计规范 GB50157 2003 对重载公交扶梯的规定 与国标 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范 GB16899 1997 对公交扶梯的规定是相同的 对于0 65m s的扶梯 都规定上 下端都不能少于3块 但水平移动段是乘客进入和离开扶梯时的过渡段 增加水平梯级的数量 能有效提高乘客登上和离开扶梯时的平稳性 对国内地铁扶梯使用情况了解 0 65m s的扶梯 采用3块水平梯级是不够的 易发生乘客的失稳 特别是在上端部 广州地铁0 65m s的扶梯均采用4块水平梯级 多于标准规定1块 经10多年的运行 从未发生过乘客在出入扶梯时因站立不稳而导致安全事故 18 5 上下导轨转弯半径 应采用大的转弯半径倾斜段至上 下水平段的曲率半径 习惯上称为上 下导轨转弯半径 梯级通过这段弯转导轨从水平运动变为倾斜运动 或反之 而产生离心力 或向心力 这种力不利于人在梯级上的站立稳定性 因此转弯半径不能太小 国标 地铁设计规范 GB50157 2003 对此没有做出规定 国标 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范 GB16899 1997 只是对额定速度高于0 65m s的公交型扶梯 建议上部导轨最小转弯半径增至2 6m 下部增至2m 其标准规定是 速度大于0 5m s时 上部的转弯半径不小于1 5m 下部不小于1m 对国内地铁扶梯使用情况了解 对0 65m s的扶梯 采用这个标准是不够的 对于大客流 全天候运行的重载公交扶梯 采用大的转弯半径是很有必要的 广州地铁0 65m s扶梯 均采用如下较大的转弯半径 增加上下水平梯级的数量和采用大的转弯半径 能有效提高扶梯的使用安全性 在广州地铁已为10多年的大批量使用所证明 19 八个系统曳引系统 井道和机房导向系统 井道和机房轿厢 井道门系统 井道重量平衡系统 井道电力拖动系统电气控制系统安全保护系统 八个系统驱动系统梯路系统骨架扶手系统梯级系统电力拖动系统电气控制系统安全保护系统 基本要求安全性和可靠性 自动扶梯依附的建筑物两层楼之间 20 自动扶梯主参数自动扶梯结构组成 21 自动扶梯是一种由电力驱动的 连续运动扶梯 适用于垂直交通繁忙的场合 在这些场合中 电梯的运送能力已无法满足其需求 自动扶梯由三个主要的系统组成 行架 扶栏和梯级 行架由钢管组成 它连接上下两个端站 所有的机械部件和扶栏都安装在行架上 梯级两侧装有梯级链 驱动马达通常安装在自动扶梯的上平台 通过梯级链带动梯级运动 梯级随梯级链连续不断地在一个闭环回路中转动 扶栏安装在行架上 给乘客提供移动的扶手 并与梯级的运动保持同步 扶栏的侧面由玻璃和钢结构制成 位于上平台的马达沿着安装在行架上的导轨拖动梯级链运行 梯级链依次拖动梯级向上或向下运动 22 自动扶梯组成 1 金属结构架2 驱动部分3 梯路部分4 扶手部分5 控制部分6 其他部分 23 1 金属结构架 24 矩形钢管制作材料规格 120 60 5100 60 560 60 4Q235 A有缝高频焊管挠度测试结果 XO21G型0 38 XO21S型0 5 25 2 驱动部分 驱动机组牵引链条或齿条工作制动器机房 保护及空间尺寸 照明 26 驱动机组 减速箱 传统的扶梯减速箱多采用蜗轮副传动 结构简单 但传动效率低 一般都在0 85以下 采用齿轮副传动则效率可在0 95以上 传动效率提高了10 以上 具有可观的节能意义 特别对动力配置较高的重载扶梯 提高减速箱的传动效率 更具有节能的意义 电机功率配置 公交型扶梯在3小时的时间间隔内 持续重载间时不少于0 5小时 其载荷应达到100 的制动载荷 由于电机需要考虑对于公交重载扶梯 需要考虑在3小时的时间间隔内 1小时的持续重载 因此其电机的功率配置应高于一般的公交型扶梯 电机的功率配置需要满足1小时持续重载的需要 功率的配置需要有足够的裕度 对0 65米 秒 提升高度5米的重载公交型扶梯 电机功能一般不应小于15Kw 电机与减速箱之间的传动 在电机与减速箱之间采用皮带等磨擦传动 就有可能出现传动打滑 打滑将会使扶梯超速 下行时 或倒转 上行时 这是重载扶梯必须严防的 电机与减速箱之间的传动应采用联轴器 27 OTISEC2 7曳引机 28 OTISEC 7曳引机 主机自带保护装置 热保护 动作温度155 速度传感器 可作速度检测 防逆转检测 超速限速器 29 30 驱动主机 31 驱动和张紧装置 驱动和张紧装置全都采用链轮驱动链轮要求轮齿同步驱动张紧轴应保证平行 32 驱动系统简图 33 驱动系统简图 34 张紧系统简图 35 3 梯路部分 梯级梯级传动链条梯路导轨围裙板 36 梯级 整体铝合金压铸或不锈钢梯级 选用 重量轻精度高 外表美观梯级滚轮采用高强度进口聚氨酯制作 37 梯级 38 梯级传动链条 重型扶梯专用链条链条节距131 33链板厚度5mm 链条破断强度180KN 链滚轮内置高强度聚氨酯制作轮体 轴承选用80206聚氨酯耐油 耐磨损单个滚轮受力较链外结构小 39 梯级传动链条 40 梯路导轨 上下圆弧段导轨采用大侧板 鱼尾板 焊接扁钢导轨导轨10 3515 3510 40喷漆防锈倾斜段采用中部导轨支撑板支撑导轨中部导轨支撑板用数控设备切割制成中部导轨用型材制作镀锌防锈 41 围裙板 梯级侧面有一防偏滑块 与围裙板间隙0 5mm围裙板同时起到梯级防偏的作用起到反轨的作用 防止梯级翻转和下滑用发纹不锈钢制作围裙板应是对接缝的 42 4 扶手部分 扶手结构扶手工作原理及驱动相关尺寸 43 扶手结构 扶手驱动扶手栏板扶手支架和扶手导轨内外盖板扶手带 44 扶手驱动 直线压辊驱动驱动装置有四个驱动轮 四个压轮没有大的反向弯曲 减小僵性阻力 延长使用寿命提高传动效率 45 直线扶手驱动 46 大摩擦轮扶手驱动 47 扶手栏板 10mm钢化玻璃制作垂直式布置 48 扶手支架和扶手导轨 G型铝合金制作扶手支架偏置式G型Q235 A型材制作扶手导轨 表面镀锌处理S型扶手支架和导轨合二为一 采用发纹不锈钢制作 49 扶手支架和扶手导轨 50 内外盖板 发纹不锈钢制作也称平斜盖板 51 扶手带 橡胶钢带或钢丝内芯帆布内衬 52 5 控制部分 控制柜面板操纵盒安全装置变频功能简介 53 控制柜 采用PC控制 可靠性较继电器控制高 智能化程度高 控制柜内电路保护 空气开关 熔断器相位继电器 热保护器电源应为三相五线 54 面板操纵盒 含一个钥匙开关 一个STOP按钮 一块数码管显示器正常工作时显示 P 检修时显示 L 发生故障时显示故障代码 方便维护保养 55 自动扶梯的控制1 继电器控制2 PLC控制3 微机控制自动扶梯的拖动1 星型 三角型控制2 VVVF控制 56 电源三相五线制 推荐 TN S三相四线TN C 不选用 上述两种混合TN C S相序绝缘电气装置安全保护GB16899第14 1条规定安全触点要求 57 自动扶梯的安全装置 驱动链断链开关 驱动链过度伸长和破断时 能使扶梯停止 梯级下陷开关 梯级任何一部分下陷时 能使扶梯停止 梯级运行开关 两梯级之间卡入异物影响梯级滚轮运行迹象异常时 能使扶梯停止 梯级链张紧装置 在梯级链过度伸长或不正常收紧或破断时 能使扶梯停止 梳齿板开关 能在水平和垂直两个方向对扶梯进行保护 水平动作力达900 1200N时水平开关动作 垂直动作力达100 200N时垂直开关动作 扶梯均能停止 裙板开关 当有异物卡入梯级与裙板之间时 使裙板受异常压力 能使扶梯停止 扶手带断带开关 在扶手带破断时 使扶梯停止运行 超速开关 扶梯超速至1 15倍额定速度时 工作制动器动作 超速至1 3倍时 附加制动器动作 扶手带入口开关 对扶手带入口部施加10 30N的压力 能令该开关动作 扶梯停止 主 附制动器开关 制动器未完全释放或调整不当 扶梯不能启动 断相 错相保护装置 主电源发生断相 错相时 扶梯停止运行 58 地板安全开关 当扶梯地板被非正常打开时 扶梯停止运行 防逆转装置 在扶梯速度意外降低至额定速度的20 时 工作制动器动作 扶梯出现逆方向运行时 在速度为0前 附加制动器动作 使扶梯停止 室外扶梯水位开关 当室外扶梯的下部水位上升到一定位置时 自动扶梯水位开关动作 扶梯停止运行 室外扶梯防盗报警开关 当室外扶梯的机房踏板非正常打开时 扶梯的防盗报警开关发出报警 相关信息发送到车站控制室 59 60 61 裙板安全装置 62 梯级塌陷或断裂安全装置 63 变频功能简介 无人时低速或停止运行节