扶梯构造与原理

扶梯构造与原理前言

国标GB/T7024-2008《电梯、自动扶梯、自动人行道术语》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（passengerconveyor）：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。由于其安全运行具有非常重要的意义，也将其划归为特种设备，与电梯产品采用相同管理方式。

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（ElishaGravesOtis）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)。

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必须保持水平，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。为最大程度地保证乘客安全，扶梯系统内装设了多种安全装置。自动扶梯具有单方向大量连续输送乘客能力，同时具有结构紧凑、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。

第一节自动扶梯与自动人行道的基本参数

自动扶梯和自动人行道的基本参数有提升高度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(riseofescalator)

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(ratedspeedofescalator)v:

自动扶梯设计所规定的空载速度。额定速度的大小，直接关系到乘客在梯上停留时间和输送能力。速度过快不能顺利登梯，过慢则影响输送效率。倾斜角（angleofinclination）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，运行速度不超过0.75m/s；倾角大于30°且小于35°时，运行速度不超过0.5m/s。名义宽度(梯级宽度)（nominalwidth）

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。

自动人行道的运行速度不得大于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。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：梯级运行速度（m/s）。一般情况下，t级是定值（0.4m/s），速度v应按照规范选取。自动扶梯或自动人行道的输送能力取决于参数k，按照国家标准要求：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。

第二节自动扶梯的基本结构

一、自动扶梯的类型自动扶梯可按不同的分类方法进行分类。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、按运行速度是否恒定分类：恒速式和可调速式；3、按梯级运行方向分类：直线型、螺旋型；4、按梯级宽度分类：1000、800和600mm等几类；5、按倾斜角度分类：30°、35°和27.3°等几类；直线型自动扶梯螺旋扶梯螺旋型扶梯

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，持续重载工作时间不小于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。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。此方式可有效降低能耗，属近年来快速发展的环保产品。节能型扶梯又分变速启动（velocityvariationstartup）和自动启动（automaticallystartup）型扶梯。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、梳齿板踏板(楼层板)扶手驱动轮金属护栏扶手带裙板驱动主轴张紧站主机前裙板(扶手入口)桁架油水分离器(室外梯)前沿板梳齿块导轨梯级链梯级

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。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。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），外形尺寸受到限制（直径70～180mm），所以决定车轮使用寿命的主要因素是轮圈材料和轴承。轮圈材料采用橡胶、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n<100r／min时：

[p]=50N/cm2；

车轮转速n>100r／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。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，使自动扶梯结构紧凑，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。短基距中基距长基距

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。（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，其质量及运行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。a、主轮在牵引链内侧b、主轮在牵引链两链片之间

牵引链条结构1、链片；2、套筒；3、主轮主轮置链条内、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，可以使用大尺寸的链片，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。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，价格便宜。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形尺寸，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。当自动扶梯向上运动时，在牵引链条的闭合环路中，牵引链轮绕入分支处所受拉力最大，因此，在该处牵引链条断裂的可能性最大，特别当扶梯满载时。牵引链条如果在此处断裂，则断裂点以下的梯级与牵引链条将一起急速向下移动并弯折，从而使该处出现一个空洞，使乘客受到伤害，因此必须得到有效控制预防。下图是防止断链导致事故一种结构：相邻牵引链片上各伸出一段相对布置的锁挡，两锁挡正常间距为１mm。

同时在梯级主轮上方装有反轨，在牵引链条上装有压链反板，断链时由于压链反板压着牵引链条，使它不能向上弯折，又由于两链片的锁挡相互顶着，使链条不能向下弯折，于是在断链的瞬间，牵引链条类似一个刚性的支撑物支撑在倾斜的梯路中，从而使一系列梯极基本保持在原来位置，确保乘客安全。牵引链条断链弯折结构

（2）、牵引齿条中间驱动装置所使用的牵引构件是牵引齿条，它多为一侧有齿。两梯级间用一节牵引齿条连接，中间驱动装置机组上的传动链条的销轴与牵引齿条相啮合以传递动力，下图所示的是中间驱动装置所用牵引齿条结构。牵引齿条的的另一种结构形式是：齿条两侧都制成齿形，一侧为大齿，另一侧为小齿。大齿用途如前所述，小齿则是用以驱动扶手胶带。牵引齿条构件必须选择合理可靠的安全系数，保证自动扶梯的正常可靠运行，安全系数ｎ的选择一般按如下原则进行：对于大提升高度自动扶梯

n=10；对于小提升高度自动扶梯

n=7，我国自动扶梯标准规定安全系数n不得小于5。

牵引齿条结构

3、梯路导轨系统（1）、自动扶梯导轨、反轨自动扶梯的梯级由牵引链（齿）条串联为一体，沿着金属结构内按要求设置的多根导轨运行，形成阶梯，因此从广义上讲，导轨系统也是自动扶梯梯路系统的组成部份。自动扶梯梯路导轨系统包括主轮和辅轮所用的全部导轨、反轨、反板、导轨支架及转向壁等。导轨系统的作用在于支承由梯级主轮和辅轮传递来的梯路载荷，保证梯级按一定的规律运动以及防止梯级跑偏等，因此要求导轨既要满足梯路设计要求，还必须光滑、平整、耐磨，并具备相应的制造精度。支撑导轨的导轨支架及异形导轨如图所示。导轨可用冷拉、冷轧角钢或异形钢材制作，反轨由于处于梯级控制运行状态区域，可用热轧型钢制作。在工作分支的上、下水平区段，导轨侧面与梯级主轮侧面的平均间隙要求小于0.5mm，以保证梯级能顺利通过梳齿板，其他区段的间隙要求小于1mm。导轨支架与异型导轨

（2）、转向壁端部驱动（牵引链条驱动）转向壁：

当牵引链条经过驱动端牵引链轮和张紧端张紧链轮转向时，梯级主轮已不需要导轨及反轨导向，该处是导轨及反轨的终端。导轨及反轨的终端不允许超过链轮的中心线，并需制成喇叭口型式易于导向。辅轮经过驱动端与张紧端时仍然需要转向导轨，这种将辅轮的终端转向导轨做成整体式的结构，即为转向壁，转向壁将与上分支辅轮导轨和下分支辅轮导轨相连接。端部驱动转向壁中间驱动（牵引齿条驱动）转向壁：中间驱动装置位于自动扶梯的中部，因而在扶梯上下水平区段两端未设置驱动和张紧轮，梯级主轮行至上、下两个端部时，就需要经过如辅轮转向壁一样的转向导轨。这两个转向轨道通常各由两段约为四分之一弧段长的导轨组成，其中下部一段需要略可游动，以补偿由于长400mm的牵引齿条从一分支转入另一分支时在圆周上所产生的误差。中间驱动转向壁

4、桁架桁架是扶梯的基础构件，起着连接建筑物两个不同楼层面、承载各种载荷及安装支撑所有零部件的作用。桁架一般由型材、矩形管等焊接而成，对于小提升高度的自动扶梯桁架，多将驱动段、中间段和张紧段等在厂内拼装或焊接为一体，作为整体式桁架出厂；对于大、中提升高度的扶梯，出于安装和运输方面的考虑，桁架多采用分体焊接，分段结构并现场组装，同时为保证桁架的刚性和强度，往往在桁架下弦处设有一系列支撑，形成多支撑结构。桁架是自动扶梯各部件的安装基础，它的整体和局部刚性的好坏对扶梯性能影响较大，因此一般规定它的挠度控制在两支撑距离的1/750范围内，对于公共型自动扶梯要求控制在两支撑距离的1/1000范围内。扶梯桁架结构示意图

5、梳齿、梳齿板、前沿板为了确保乘客上下自动扶梯的安全，必须在自动扶梯进、出口设置梳齿前沿板，它包括梳齿、梳齿板、前沿板三部分，如图所示。梳齿的齿与梯级齿槽相啮合，齿宽度不小于2.5mm，端部修成圆角，保证在啮合区域即使乘客的鞋或物品在梯级上相对静止，也会平滑地过渡到楼层板上。一旦有物品不慎阻碍了梯级的运行，梳齿被抬起或位移，触发微动开关切断电路使扶梯停止运行。梳齿的水平倾角不超过40°，梳齿可采用铝合金压铸而成，也可采用工程塑料制作。工程塑料梳齿板因梳齿较细，所以更为安全，缺点是较易破损，破损后更不安全；而金属梳齿板则较为耐用。

梳齿板被固定支撑在前沿板上并固定梳齿，水平倾角小于10°，梳齿板的结构为可调，保证梳齿啮合深度大于6mm。梳齿前沿板示意图1、前沿板；2、梳齿板；3、梳齿；4、梯级踏板

自动扶梯梯级入、出口处应设有导向，也称为扶梯的导向段。该段是从梳齿至梯级由水平运行转入曲线运行时所处点之间的距离。此平直导向段长度至少为0.8m（该距离从梳齿根部量起），并且与扶梯运行速度有关。当扶梯额定速度大于0.5m/s或提升高度大于6m，该平直段至少为1.2m。在平直运动段内，两个相邻梯级之间的最大高度误差为4mm。速度小于0.5m/S扶梯缓冲区较短速度大于0.5m/S扶梯缓冲区较长

三、自动扶梯驱动装置根据自动扶梯使用场合、负荷特点和工况要求，扶梯必须具备如下的特点：首先自动扶梯应有较高的强度和刚度，以保证在短期过载的情况下使用可靠；其次是所有零部件具有较高的使用寿命，保证扶梯长期正常工作；第三是自动扶梯（尤其是驱动装置）因受到安装位置的限制，要求机构尽量紧凑，并装拆维修方便。

驱动装置输出动力，并将其传递给梯级系统和扶手系统。它通常由电动机、减速器、制动器、传动链条及驱动主轴等组成。由于电动机轴与梯级踏板间有一定的高度差，所以驱动装置的传动比一般为1∶46～1∶48。根据驱动装置在自动扶梯上的安装位置不同，可分为端部驱动和中间驱动两种类型。端部驱动适用于链条传动方式，又称链条式自动扶梯，驱动装置的安装处称为机房。当扶梯提升高度较小时，多采用内机房形式；在提升高度较大或有特殊要求时，可采用外机房形式，即将驱动装置装设在扶梯金属结构之外的建筑物基础上。

端部驱动结构因采用时间较长，工艺成熟，维修方便，所以目前我国大多数企业均生产这种形式结构。中间驱动结构具有结构紧凑，能耗低的特点，尤其是在大提升高度时，可以采用多级驱动形式。由于驱动装置装在有载梯级的下面，因而应注意驱动装置所产生的振动与噪声。中间驱动装置位于扶梯的中部，将动力传递给牵引齿条；中间驱动自动扶梯一般不需要机房，而是将驱动装置装在自动扶梯梯路中部的上、下分支之间。

1、端部驱动装置端部驱动是自动扶梯中最为常用的一种驱动方式，见下图所示。电机的动力首先经过蜗杆减速箱增力减速后，由驱动机组输出轴通过传动链条传递给驱动主轴。主轴上装有两个牵引链轮、两个扶手带驱动轮、传动链轮以及紧急制动器等。牵引链条串接装有所有的梯级，并被主轴上的牵引链条驱动实现正常运行；主轴上的扶手带驱动链轮通过扶手带传动链条，使扶手带驱动轮驱动扶手胶带；另有扶手压紧装置用以增加扶手胶带与扶手带驱动轮间的摩擦力，防止打滑。端部驱动扶梯结构1、扶手带；2、护壁板；3、牵引链轮；4、控制箱；5、驱动机组；6、传动链轮；7、传动链条；

8、驱动主轴；9、扶手带驱动轮；10、扶手带压紧装置；11、牵引链条；12、梯级

驱动装置主轴1、传动链轮；2、扶手带驱动链轮；3、牵引链轮；4、主轴端部驱动装置常使用蜗轮减速器，图示驱动机组是采用立式蜗轮减速器和双侧制动臂式制动器的结构。

蜗轮减速双侧制动臂驱动装置1、驱动电机；2、制动臂；3、制动电磁铁；4、立式蜗杆减速箱；5、传动链轮

图示亦为立式蜗轮减速器驱动机组，但其采用了带式制动器。上述两种蜗轮减速器具有运转平稳、噪声及体积小等优点，但蜗轮减速器的机械效率较低，发热量大，能量消耗高。蜗轮减速带式制动驱动装置1、带式制动器；2、驱动电机；3、传动链条；4、传动链轮；5、立式蜗杆减速箱上述两种蜗轮减速器具有运转平稳、噪声及体积小等优点。然而，蜗轮减速器的效率较低，增加了能量消耗。下图所示的是采用平行轴线的圆柱斜齿轮减速器，电动机装设在减速器上部，通过皮带将动力传递给减速器输入轴。此种结构中，应采取降低噪声措施，此外驱动装置要采用防振装置，机架部件采用吸振材料等，使振动噪声降到与蜗轮减速器相当的水平。采用此种方式机械效率高，传递功率大。但传动平稳性变差，减速装置结构不紧凑，体积及重量大；传动齿轮的数量多，成本较高；另为保证其传动平稳和低噪音，必须提高齿轮精度，增加了制造成本和难度。凡是驱动机组与牵引链轮之间的传动不是由轴、齿轮等来完成，即不是使用啮合传动来完成时，则从安全角度考虑，自动扶梯在紧急状态下的制动作用施加在驱动主轴上是必要的，紧急制动器应该装在驱动主轴上。不用链条传动而用齿轮啮合传动的端部驱动装置如下图所示。这一结构有两个电机1分别与蜗杆相连，两蜗轮3各通过一组圆柱斜齿轮8直接与两个牵引链轮10及两个扶手驱动轮6、7连接。采用盘式制动器4，其优点是结构紧凑。

当提升高度较大时，这种驱动装置可以不使用外机房。该驱动装置集中在自动扶梯金属结构较高处，可以工厂内装配完成进行试车后，运往工地，因而可使现场安装工作量降至最低。与常用外机房结构的驱动装置相比，这种结构与金属结构连成一体。只有内力作用在驱动装置上，金属结构和基础部份都没有受到由链传动所引起的作用力，避免了噪声增大。啮合传动端部驱动装置1、电动机；2、弹性联轴节；3、蜗轮减速器4、盘式制动器；5、微驱动（检修）装置；6、7、扶手带驱动轮；8、圆柱齿轮传动；9、主轴；10、牵引链轮；11、扶手带驱动装置2、中间驱动装置将驱动机组置于自动扶梯金属桁架长度方向的中间部位（即不处于端部），并且在桁架上、下两分支之间，此种驱动装置的布置形式被称为中间驱动。这种驱动装置可节省端部驱动装置所占用机房的空间，而且简化自动扶梯两个端部的结构，同时非常合理地利用了扶梯的空间。中间驱动装置必须用牵引齿条来代替引链条。下图为中间驱动装置的结构图。电动机通过减速器将动力传递给两侧的两根构成闭合环路的传动链条，每侧的两根传动链条之间铰接一系列滚子，滚子与牵引齿条的牙齿啮合，驱使自动扶梯运行。制动器装在减速器的高速轴上。中间驱动装置的一大特点是能够实现自动扶梯多级驱动。当自动扶梯提升高度较大时，端部驱动的牵引链条的张力在有载分支上升时急剧地增大，尤其是牵引链条开始绕入上端牵引链轮处会达到最大值，为保证扶梯正常安全运行，牵引链条尺寸及电动机功率也相应加大。此时，如果将上述的中间驱动机组改设成几组，形成多级驱动的自动扶梯，可以有效降低牵引齿条张力中的峰值，就能够选择较小型号的齿条，使扶梯结构变得小巧紧凑。采用多级驱动时，牵引齿条在与驱动机作用点后组受推力，作用点前受拉力，而链条无法承受压力，所以必须使用刚性的牵引齿条传动。

中间驱动装置1、驱动电机；2、从动传动链轮；3、传动链断链（松弛）开关；4、传动链张紧轮；5、主动传动链轮；6、传动链条；7、齿条传动滚子；8、主轴；9、主减速器中间驱动自动扶梯示意图

两级驱动自动扶梯示意图四、张紧装置

1、概述张紧装置的作用是：（1）、使自动扶梯的牵引链条获得必要的初张力，以保证自动扶梯正常运转；（2）、补偿牵引链条在运转过程中的伸长；（3）、牵引链条及梯级由一个分支过渡到另一分支的改向功能；（4）、梯路导向所必须的部件，如转向壁等均装在张紧装置上。2、张紧装置的结构重锤式张紧装置是利用重锤受重力作用，上下移动自动调节牵引构件张紧力的一种装置。这种结构复杂和自重大，在自动扶梯中已很少使用。目前多采用弹簧张紧装置。这种结构形式的张紧装置链轮两端各自装在滑块内，滑块可在固定的滑槽中滑动，以调节牵引链条的张力。由于张紧链轮除张紧作用外还具有改变链条运转方向功能，牵引链条的链节与张紧链轮的轮齿需要不断地进行啮合和脱开，增加了阻力，也使结构与工艺复杂化了。

如果将张紧链轮改为没有链齿的轮子；或是将张紧链轮改为类似辅轮转向壁一样的、但仍可在滑槽中滑动的转向构件，同样都可起张紧与改向作用。目前较多企业已采用了这种结构，如下图为类似辅轮转向壁的张紧转向壁的示意图，这种结构适用于轻型自动扶梯。中间驱动的自动扶梯没有张紧链轮和牵引链轮，因而自动扶梯的上端与下端设置具有与辅轮转向壁作用相同的主轮转向壁。这种主轮转向壁由两个约1/4圆弧段的导轨组成，其中有一个为可摆动导轨，这种结构的自重较轻。弹簧张紧装置结构张紧转向壁五、自动扶梯制动器自动扶梯所承运的是乘客，提升高度大，所以其工作的安全可靠性就显得非常重要。自动扶梯必须保证当设备发生各种故障、停电、发生地震等自然灾害时，有效并最大程度地保证乘客及周边人员的安全，所以自动扶梯采用了一系列的安全制动装置，其中包括：工作制动器、紧急制动器和辅助制动器等。

1、工作制动器工作制动器一般装设在驱动电机高速轴上，它必须使自动扶梯在停止运行过程中，以人体能够承受的，几乎是匀减速度停止运转并保持可靠的停住状态。

工作制动器动作应灵敏迅速且无延迟。工作制动器必须为常闭式，即自动扶梯不工作时保持可靠的停住，在自动扶梯正常工作时，通过持续通电由释放器（电磁铁装置）将制动器打开。

在释放器（电磁铁装置）电路断开后，工作制动器立即制动。制动器的制动力必须由有带导向机构的压缩弹簧或重锤来产生。工作制动器的释放器应不能自激。此类制动器也被称为机电一体式制动器。自动扶梯的工作制动器常使用块式制动器、带式制动器或盘式制动器等几类。（1）、制动臂式制动器

制动臂式制动器又称为块式制动器，由制动轮，制动瓦块及铆接于其上的高摩擦系数的衬垫、制动臂和释放器等组成，见下图所示。它在制动时，电磁铁3因失电而电磁力消失，制动臂2被制动弹簧作用，紧密地压向位于驱动电机高速轴上的制动轮外圆柱面，制动臂上安装的摩擦块和制动轮表面间产生很大的摩擦阻力，保证驱动装置不能继续运转。制动臂式制动器制动力是径向的，制动块成对安装，制动块压力相互平衡，制动轮轴不受弯曲载荷。这种制动器构造简单，制动与安装都很方便，因此在自动扶梯中获得广泛应用。

蜗轮减速双侧制动臂驱动装置1、驱动电机；2、制动臂；3、制动电磁铁；4、立式蜗杆减速箱；5、传动链轮（2）、带式制动器带式制动器（见下图所示）的制动摩擦力是依靠制动杆及张紧的钢带作用于制动轮外圆柱表面上的压力而产生的，在钢带上铆接着制动摩擦衬垫以增加摩擦力和增强耐热耐磨性能。带式制动器结构简单、紧凑、包角大，所以制动能力较强。但存在着正反两个方向运转时制动力矩不相等现象，而且制动轮轴上有较大的弯曲载荷等问题。目前，带式制动器也是自动扶梯中常用的一种制动器。

带式制动器在工作时，通过一个专用制动电机带动小齿轮转动，小齿轮与扇形齿轮啮合，扇形齿轮固定在转动臂上，当小齿轮使转动臂逆时针转动时，压簧被压缩，制动钢带放松，此时驱动电机正常工作。当出现停电时，压簧释放，产生的弹簧力使转动臂顺时针转动，制动钢带与制动轮之间的摩擦力使驱动系统制停。

带式制动器1、小齿轮；2、扇形齿轮；3、转动臂；4、机架板；5、钢带；6、制动轮；7、导杆；8、压簧（3）、盘式制动器盘式制动器制动力成对并相互平衡作用，制动力对主轴产生制动力矩的大小可按制动块对数多少而定。自动扶梯正常工作时，制动器激磁线圈通电，电磁力大于弹簧弹力，制动器的运动与固定部分分离，制动器释放；当制动器的激磁线圈断电时磁场消失，弹簧弹力大于电磁力，制动器的运动部分与固定部分紧压为一体，制动器呈制动状态。盘式制动器的特点结构紧凑，与块式制动器比较，制动办的转动惯量相同时制动力矩大；制动平稳，盘式制动器制动动作为平面压合，易于跑合；制动灵敏，散热性能好。2、紧急制动器在驱动机组与驱动主轴间使用传动链条进行动力连接时，一旦传动链条突然断裂，两者之间即失去联系。此时，即使有安全开关使电源断电，电动机停止运转，工作制动器可靠刹车，也无法使自动扶梯梯路停止运行。特别是在有载上升时，自动扶梯梯路将突然反向运行和出现超速向下运行，导致乘客受到伤害。在这种情况下，如果在驱动主轴上装设一制动器，用机械方法来使驱动主轴，也就是整个自动扶梯停止运行的话，则可以防止上述情况发生。这个制动器被称为紧急制动器。

紧急制动器在下列情况下设置：（1）、工作制动器和梯路系统间是以传动链条连接的；（2）、工作制动器不是使用机电式制动器的；（3）、公共交通型自动扶梯。紧急制动器的功能是在制动力作用下，有载自动扶梯以有明显感觉的减速度停止下来，保持在静止状态；并不需要保证工作制动器的制动距离；紧急制动器的动作要能在紧急情况下切断控制电路；紧急制动器应该是机械式的，利用摩擦原理通过机械结构进行制动。紧急制动器应在下列两种情况的任一种起作用：（1）、在速度超过额定速度的40%之前；（2）、梯路突然改其规定的运行方向时。

下图为装在一只牵引链轮上的紧急制动器，采用棘轮原理，这是利用轴向力进行制动的一种结构。其中棘轮与牵引链轮间垫以高摩擦系数的制动衬垫并加以压紧，以便产生足够的摩擦力。另在传动链条上压一重块（见下图所示），重块通过杠杆系统与装在该牵引链轮处的棘爪相连。一旦传动链条断裂，重锤下坠，杠杆系统使棘爪嵌入棘轮齿，棘轮固定，通过制动衬垫片，即对牵引链轮进行制动，从而使自动扶梯停止运行。由于棘轮与牵引链轮之间夹有制动衬垫，并被弹簧压紧在一起，所以制动时棘轮和牵引链轮间可能产生少许相对滑移，使紧急制动时不至于过于减速过快。紧急制动器

3、辅助制动器辅助制动器的作用是在于自动扶梯停车时起保险作用，另外当扶梯满载下降时，其作用更为显著。下图所示是其中一种辅助制动器结构形式，位于上侧的制动钢带是辅助制动器，下侧制动钢带是工作制动器，它们的结构一样，功能相同。工作制动器是必备的，而辅助制动器则是根据用户的要求增加的。在自动扶梯正常工作时，辅助制动的电磁铁4上的卡头将拉杆卡住，使制动器处于释放状态不起制动作用，当需要辅助制动器动作时，监控装置发出信号，电磁铁4将卡头收回，拉杆在压弹簧3作用下动作，制动带拉杆上的弯件2驱动开关，使自动扶梯停止运行。

辅助制动器1、开关；2、弯件；3、弹簧；4、电磁铁；5、拉杆

六、扶手装置1、概述扶手装置是供站在自动扶梯梯路上的乘客扶手所用的。最初使用的自动扶梯没有扶手装置，导致不被乘客接受，自从有了活动扶手之后，才真正进入实用阶段。自动扶梯的活动扶手是重要的安全装置。扶手装置由扶手带驱动系统、扶手胶带、栏杆等组成。扶手装置可认为是装在自动扶梯梯路两侧的两台特种结构形式的胶带输送机。自动扶梯在空载运行情况下，能源主要消耗于克服梯路系统的运行阻力和扶手系统的运行阻力。其中空载扶手运行阻力占空载总运行阻力的80%左右。所以减少扶手带运行阻力，可以大幅度地降低能源消耗。常用的扶手系统有摩擦轮驱动和压滚驱动型式两种。2、扶手带扶手带是一种边缘向内弯曲的橡胶带，由橡胶层、帘子布层、钢丝、摩擦层等组成，多为黑色，但为了美观，现也出现了红、蓝等彩色扶手带供业主选择。扶手带按照内部衬垫不同可分为如下几种：（1）、多层织物衬垫扶手胶带：此种结构具有延伸率大的特点，在使用时必须注意调整带的张紧装置。（2）、织物夹钢带扶手胶带：此结构在工厂生产时制成闭合环形带，不需在工地拼接，延伸率小，调整工作量小；缺点是长期使用后钢带与橡胶织物间易脱胶，脱胶后钢带会在扶手胶带内隆起，甚至戳穿帆布造成扶手胶带损坏。（3）、夹钢丝绳织物扶手胶带：此带在织物衬垫层中夹一排细钢丝绳，既增加扶手胶带的强度，又可控制扶手胶带的延伸。此扶手胶带在工厂生产时制成闭合环形，不需在工地拼接，综合性能良好。我国生产的自动扶梯多采用这种结构，并且扶手胶带宽度一般为b=80～90mm，厚度δ=10mm。

扶手胶带结构1、橡胶外层；2、帘子布层；3、钢丝层；4、摩擦层

3、扶手支架与导轨装置扶手支架（护壁板）是自动扶梯展示给乘客“外貌”，自动扶梯的外形美观程度及与建筑物内部的色彩、装修结构的协调性，都通过其展示出来。扶手支架结构分为全透明无支撑式、半透明支撑式及不透明有支撑式等，其中全透明无支撑式占绝大部分。全透明无支撑结构一般由高强度钢化玻璃构成。

为了进一步提高扶梯的装饰性和改善扶梯部分的照明亮度，扶手支架上还可装设一系列的照明灯具。这些照明灯具安装在扶手支架下，给扶手带和梯级照明。为防止发生意外碰触，照明灯外侧必须设置透明灯罩。下图分别展示了带照明装置扶手支架（左侧）和不带照明的苗条型扶手支架装置。扶手导轨一般采用冷拉型材或不锈钢型材制成，安装在扶手支架上，对扶手带起支撑和导向作用。

扶手支架装置及导轨

扶手带装置结构图1、扶手带；2、扶手带导轨；3、扶手带支架；4、玻璃垫条；5、护壁板（钢化玻璃）；6、外盖板；7、内盖板；8、斜盖板；9、围裙板；10、安全保护装置常用的扶手系统有摩擦轮驱动和压滚驱动型式两种。4、摩擦轮驱动扶手装置下图所示的是在小提升高度自动扶梯上较为多用的摩擦轮驱动扶手系统。扶手胶带围绕若干组导向滚柱、进出口的改向滚柱及特种型式的导轨构成闭合环路的扶手系统。扶手与梯路由同一驱动装置驱动，并应保证两者速度基本相同，其差值不能大于2%。这种扶手系统采用手动的张紧装置。其特点是结构紧凑，但张紧行程小，要求扶手胶带延伸率小。

摩擦轮驱动带装置

扶手胶带压紧装置1、扶手胶带；2、压紧带；3、扶手带驱动轮；4、滚轮组；5、扶手带张紧装置进出口改向滚轮进出口改向滚轮5、压滚驱动装置这种扶手带驱动系统由包围在扶手胶带上、下两侧的两组压滚组成。上侧压滚组由自动扶梯的驱动主轴获得动力驱动扶手胶带，下压滚组从动，仅压紧扶手胶带（见下图）。这种结构的扶手胶带基本上是顺向弯曲，较少反向弯曲，弯曲次数大大减少，降低了扶手胶带的僵性阻力。由于不是摩擦驱动，扶手胶带不再需要起动时的初张力，调整装置只是用以调节扶手胶带长度的制造误差而设，因此能大幅度减少运行阻力，同时也延长了扶手胶带的使用寿命。测试结果表明：这种结构型式较摩擦轮驱动型式的运行阻力减少约50%左右。

压滚驱动装置

1、扶手带驱动装置

2、滚子组

3、导向轮

压滚驱动装置

压滚驱动装置6、端部轮式驱动装置端部轮式驱动装置具体结构，见下图所示。从工作原理上来讲，端部轮式驱动也属于摩擦轮驱动方式，所不同的是将驱动轮置于扶梯的端部，可有效地加大扶手带在驱动轮上的包角，提高驱动能力，并且不需对扶手带施加过大的张紧力。采用此种驱动装置具有驱动效率较高、较易保证扶手带与梯级运行的同步、扶手带伸长量小、带寿命较长等特点，但此方式不适合于透明护壁板扶梯。

端部轮式驱动装置1、驱动轮；2、张紧弓；3、扶手带七、自动扶梯安全装置自动扶梯运行是否安全可靠，直接关系到每一个乘员的生命安全，所以必须在设计、生产、安装、使用等过程中，将可能发生的危险情况全面周到地考虑清楚，并采用有效的措施加以防范和控制。目前在自动扶梯中，设置了较多的安全装置。自动扶梯常设置的安全装置一般可分为两大类，一类是必备的安全装置；一类是辅助的安全装置，这些安全装置在扶梯上的安装位置见下图所示。

安全装置安装位置示意1、驱动链安全装置；2、梯级链安全装置；3、扶手带入口安全装置；4、电磁制动器；5、限速器；6、裙板安全装置；7、弯曲部导轨安全装置；8、梯级滚轮安全装置；9、不反转装置；10、急停按钮；11、梳齿安全装置；12、梯级滚轮安全装置开关装置示意1急停开关与钥匙启动开关2扶手入口安全装置3梯级链条断裂保护装置4梳齿板安全装置5主断路器6梯级丢失保护装置7防逆转装置(电气装置，位于电机上)7电机过热保护9工作制动器(闸瓦式，集成在主机上)10检修插座11梯级断裂安全装置12辅助制动器(提升高度>6m)13接地14错相继电器(在控制器内)(选配)15

超速限速装置(集成在主机上)16前沿板打开保护开关

10.梯级链张紧开关5.工作制动器(抱闸)安全装置总布置图6.驱动链监控11.松闸检测装置12.辅助制动器(棘轮)17.运行状态显示3.急停开关15.裙板安全开关4.扶手入口保护装置7.梯级运行安全装置14.扶手带速度监控16.裙板刷9.梳齿板安全开关13.扶手带断带保护装置19.踏板保护开关1.控制柜1）相序保护

2）电机过热保护3）过载保护4）超速保护

5）防逆转保护6）漏电保护7）故障诊断

8）监控系统接口8.扶手带去静电装置18.故障显示屏2.钥匙开关20.梯级缺失检测开关21.水位保护开关1、必备的安全装置（1）、工作制动器工作制动器是自动扶梯正常停车时使用的制动器。一般采用块式（制动臂式）制动器、带式制动器或盘式制动器（已在前章节做过介绍）。这类制动器应持续通电保持正常释放打开，在制动电路断开后，制动器应立即制动，也称为机—电一体式制动器。（2）、紧急制动器紧急制动器是在紧急情况下起作用的。在驱动机组与驱动主轴间采用传动链条进行连接时，应设置紧急制动器；为了确保乘客的安全，即使提升高度在6m以下也应设置。（3）、速度监控装置自动扶梯在超过额定速度或低于额定速度时都是危险的。如果发生上述情况，速度监控装置应能切断自动扶梯的电源，详见辅助制动器章节中的介绍。下图所示是速度监控装置的一种。与制动轮2同轴装有飞轮1，在飞轮下面装有磁块3。另有脉冲接收器装在底架上，与开关相联。飞轮轴转动时，磁块产生脉冲，就能控制速度。当自动扶梯速度高于额定速度1.2倍之前或低于额定速度时立即停车。速度监控装置也有用离心式的。速度监控装置（4）、牵引链过度伸长或断裂保护设备牵引链条由于长期在大负荷状况下传递拉力，不可避免地要发生链节及链销的磨损、链节的塑性拉伸、链条断链等情况，而这些事故在发生后，将直接威胁到乘客的人身安全，所以在牵引链条张紧装置的张紧弹簧端部装设触点开关，如果牵引链条磨损或其他原因伸长、断链时，触点开关能切断主机电源，使自动扶梯停止运行。（5）、梳齿板保护装置梳齿板安全保护装置是当异物卡在梯级踏板与梳齿板之间，导致梯级无法与梳齿板正常啮合时，梯级的前进力将梳齿板抬起移位，使微动开关动作，导致扶梯停止运行，达到安全保护的作用。（6）、扶手胶带入口防异物保护装置为防止有异物随扶手带进入其入口（特别是小孩由于好奇而用手抓扶手带时，手被带入），在扶手带的入口处安装有安全保护装置，当位于扶手带入口的橡胶套受到30～50N的压力时，微动开关动作，使扶梯停止运行。梳齿板保护装置（7）、梯级塌陷保护装置梯级是运载乘客的重要部件，如果损坏则直接威胁到乘客的安全。在梯路上下曲线段处各装一套梯级塌陷保护装置，在梯级辅轮轴上装一角形件，另在金属结构上装一立杆，与一六方轴相连，其下为开关。当梯级因损坏而下陷时，角形杆碰到立杆，六方轴随之转动，碰击开关，自动扶梯停止运转。排除故障后，六方轴复位，自动扶梯重新运转。

梯级塌陷保护装置（8）、裙板保护装置如下图所示，自动扶梯正常工作时，裙板2与梯级4间保持一定间隙，单边为4mm，两边之和为7mm。为保证乘客乘行自动扶梯的安全，在裙板的背面安装C形钢，离C形钢一定距离处设置开关。当异物进入裙板与梯级之间的缝隙后，裙板发生变形，C形钢也随之移位并触发开关，自动扶梯立即停车。

裙板保护装置1、微动开关；2、裙板；3、加强型钢；4、梯级（9）、梯级间隙照明装置在梯路上下端的水平运行区段与曲线运行区段的过渡处，我们通常称其为过渡段，梯级在此段形成阶梯，或处在阶梯的消失过程中，乘客往往因的脚踏在两个梯级结合处而发生危险。为了避免上述情况的发生，在上下水平区段的梯级下面各安装一个绿色荧光灯（见下图所示），使乘客经过该处看到绿色荧光灯时，即时调整在梯级上站立的位置。梯级间隙照明装置（10）、电机保护当超载或电流过大时，开关自动断开使自动扶梯停车。在充分冷却后，开断装置自动复位。直接与电源连接的电动机应进行适中保护，该电动机应采用手动复位的自动开关进行过载保护，该开关应切断电动的所有供电电源。（11）、相位保护当电源相位接错或缺相时，自动扶梯应不能运行。（12）、急停按钮在扶手盖板上装有一个红色紧急开关，其旁边装有钥匙开关，可以按要求方向打开。紧急开关装在醒目而又容易操作的地方。在遇有紧急情况时，按下开关，即可立即停车。急停开关

2、辅助的安全装置（1）、辅助制动器，见前章节中关于辅助制动器的介绍。（2）、机械锁紧装置在自动扶梯运输过程中，或长期不用时，为保险起见，按用户要求可将驱动机组锁紧。（3）、梯级上的黄色边框梯级是运载乘客的重要部件，为确保乘客安全，有的国家和地区还要求在梯级上具备黄色边框，以告知乘客只能踏在非黄色边框区域，以保证安全。梯级上黄色边框（4）、裙板上的安全刷为防止梯级与裙板之间夹住异物例如伞尖等，除上述安全措施外，某些国家还要求有安全刷（见下图）。安全刷2安装在裙板上的底座上，会触及到乘客的脚或腿部，提醒乘客需与毛刷保持距离，因而消除夹住的危险。图中1为梯级，3为裙板。（5）、扶手胶带同步监控装置扶手胶带正常工作时应与梯级同步。如果速度相差过大，作为重要的安全设施的活动扶手就会失去意义，特别是在扶手胶带过分慢时，会将乘客的手臂向后拉。为此，要求设置扶手胶带速度监控装置。扶梯裙板上的安全刷

1、梯级；2、安全刷；3、裙板

第三节多级驱动自动扶梯一、概述为了减轻自动扶梯自重、降低能耗、充分利用自动扶梯本身所占空间，使其布置更为紧凑，将前述的中间驱动装置放置于自动扶梯上、下分支的中间，即成为中间驱动自动扶梯。在大提升高度的自动扶梯中，有载梯路沿倾斜区段上升时，牵引链条的张力急剧地增加，在主牵引链轮绕入端达最大值。电动机功率及牵引链条规格即据此确定，因而导致电动机功率和牵引链条强度尺寸的增大。

中间驱动自动扶梯结构中间驱动装置使自动扶梯采用多级驱动成为可能。对于大提升高度自动扶梯，采用多级驱动可使牵引构件张力大大地降低，从而使牵引构件尺寸减少。两级驱动自动扶梯二、多级驱动自动扶梯的特点及应用由于驱动机组布置于自动扶梯中部，故与梯级相连的牵引齿条先受推力向上运行，尔后通过转点改受拉力。在牵引构件磨损情况下，受推力区段内的梯级与梯级间的间隙不是加大，而是减小。下图表示了十级驱动自动扶梯各驱动机组牵引齿条受力分布情况，其中虚线为理论值，实线为实测量，两者有一定差异。多级驱动自动扶梯要求各驱动机组保持同步，均衡各驱动机组间牵引齿条的受力，避免出现异常载荷，从而增加乘客舒适感。十级驱动扶梯简图上述十级驱动自动扶梯的各驱动机组在沿长度方向布置时，它们间的间距作了调整。同时，为了降低各驱动机组中电动机产生较大的起重电流，这台自动扶梯采用了自耦变压器降压起动方式，收到较好效果。上述十级驱动的大提升高度自动扶梯，设置了较多的安全装置，安全功能完备。除自动扶梯应有的各种安全装置外，还增加了若干安全措施如下：加长上下出入口的水平区段；加大制动力矩；增加扶