自动扶梯和自动人行道(上)

1、自动扶梯和自动人行道,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,一、种类 自动扶梯和自动人行道的种类主要是按照运送乘 客的载体形式来区分，有踏板式自动扶梯和踏板式自 动人行道以及胶带式自动人行道。 踏板式是指乘客站立的踏面为金属或其他材料制 作的表面带齿槽的板块。胶带式是指乘客站立的踏面 为表面覆有橡胶层的连续钢带的自动人行道。胶带式 自动人行道运行平稳，但制造和使用成本较高，适用 于长距离速度较高的自动人行道。目前多见的是踏板 式自动人行道。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,二、形式 1、按载重形式区分：重载型和普通型（苗条型） 2、按结构形式区分：直线型和曲线型 3、按牵引方式区分：

2、链条式和齿条式 4、按安装场所区分：户内式和户外式 5、按驱动装置布置位置区分：有端部驱动和中间驱 动 6、按运行速度区分：有速度不变和变速,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,三、组成 1、按装配方式 由上驱动端站、倾斜段和下回转端(下涨紧段)站组成。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,2、按工作系统和结构装置 桁架，由上弦杆、腹杆、横梁、下弦杆和底板等组成。 梯路系统，由梯级、牵引链条及链轮组成。 动力系统，包括电动机、减速装置、制动器及中间传动环节等组成。 梯路张紧装置，由鱼形板及张紧弹簧等组成。 扶手系统，由扶手带、导向装置、驱动装置、张紧装置、护壁板、围裙版、内盖板以及外盖

3、板和围板等组成。 梳齿板，由梳齿、梳齿板以及支架组成。 电气系统，由拖动及控制系统组成。 安全保护系统，由电气安全装置、含有电子回路的安全电路及含电子元件和（或）可编程电子系统的安全电路组成。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,四、规格及参数 1、型号，可以用来区别适用的场所以及最大的提升高度 2、倾斜角，根据建筑物预留空间来选择，由跨距和提升高度的综合数据进行确定。 3、梯级宽度，根据使用场所预留空间尺寸以及流量确认。 4、扶手类型，按照扶梯的用途进行选择。 5、提升高度/长度（m），根据建筑物预留空间来选择，由跨距和倾斜角度的综合数据进行确定。 6、速度（m/s），根据提升高度以及使

4、用场所的流量选择 7、适用范围，对提升高度以及场所进行限制。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,五、提示 1、重载型与公共交通型及普通型的关系 GB16899-2011中对公共交通型自动扶梯进行了定义：是公共交通系统包括出入口的组成部分；属高强度的使用，即每周运行时间约140h，且在任何3h的间隔内，其载荷达100%制动载荷的持续时间不少于0.5h. 由定义可知，公共交通型自动扶梯与普通型不同，属高强度的使用，因此从结构上要求必须是重型扶梯，否则无法满足使用。因此，可以得出公共交通型自动扶梯均属于重载型扶梯,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,2、公共交通型与重载型的不同 我国标准只

5、有公共交通型自动扶梯的定义而并没有重型 的定义。重载型的说法一般是应用在地铁项目之中即地铁建 设的相关标准对公共交通型自动扶梯提出的进一步的要求。其要求主要表现在： a、支撑结构设计：GB16899规定，公共交通型金属结 构最大扰度不应大于支承距离的1/1000，而国际上一些著名 地铁多采用的扰度为1/15001/2000，广州地铁一期采用的 是1/2000，后期改用1/1500。 b、梯级驱动链：GB16899规定，每根链条的安全系数 不应小于5。该要求是对所有型式自动扶梯的要求，并没有对 公共交通型提出特殊要求。而国内一些地铁扶梯梯级链的安 全系数多采用8，如香港地铁、广州地铁等。,第一部

6、分 设备原理（组成）分析 - G,c、电动机功率：GB16899规定，公共交通型自动扶梯使 用条件是在3h的时间内，持续重载（载荷达100%制动载荷） 的时间不少于0.5h。对于地铁中使用的重载型自动扶梯，需 要考虑在3h的时间内，持续重载（载荷达100%制动载荷）的 时间不少于1.0h，因此其电动机的功率配置应高于一般公共 交通型的自动扶梯。足够的电动机功率配置不仅能保证高峰 期客流时动力需要，还能保证电动机的工作寿命。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,d、扶手装置：GB16899并没有对公共交通型自动扶梯的 扶手装置中的护壁板作出要求，也就是说采用玻璃或不锈钢 板都是被允许的，但对

7、于重载型自动扶梯其扶手装置只能采 用不锈钢材质的护壁板。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,3、直线型和曲线型的不同形式,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,4、 端部驱动和中间驱动的不同,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,5、自动扶梯与自动人行道在结构上的主要区别 自动人行道就是将自动扶梯的倾角从30减至 12或0，同时将自动扶梯所用的特殊结构的小车 梯级，改为普通平板式小车踏板，使各踏板间 不形成梯级状而形成一个平坦的路面。因此，它们 之间的主要区别就是倾角与小车的不同。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,6、带式自动人行道的特点 带式自动人行道的原始结构就是工业用的

8、带式输送机，由 于用于运输人，它需要比带式输送机要安全和平稳。其最重要 的部件就是输送带，它由冷拉、淬火的高强度钢带制成，在钢 带的外面覆以橡胶层。橡胶覆面也是一种保护层，以防止钢带 的机械损伤和抵御潮湿。 钢带的支承可以是滑动的，也可以是用托辊的。如果是滑 动支承，钢带的另一面不需要覆盖橡胶，如果是用托辊的，钢 带的两面均覆以橡胶带。托辊的间距一般较小。 带式自动人行道的长度一般为300350m。当长度为10 12m时，可以采用滑动支承。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,7、自动扶梯的梯级在出入口处保持水平运行的实现 方式 是由梯级主轮、辅轮分别沿不同的梯级导轨（主轨和副 轨）行走来

9、实现的。 8、中间驱动自动扶梯的特点 驱动装置置于自动扶梯上驱动端站和下回转端之间的倾 斜段内，并以齿条为牵引构件来带动梯级进行循环运行。一 台自动扶梯可以装有多组驱动装置，也称多级驱动组合式自 动扶梯。由于其驱动装置的数量可以扩展，因此，非常适合 大提升高度的场所使用,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,9、举例说明主要的指标范围（见表-1）,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,10、技术指标间的关系 倾斜角与水平支承距离和提升高度的关系 a、一般情况，倾斜角度在设计时是确定的，而上下机仓 的长度各厂家也是设计有标准值的，随着提升高度的变化， 只需改变中间倾斜段的尺寸即可。如下图所示

10、。 b、 GB16899规定，对于倾斜角为35的自动扶梯，其 提升高度不应超过6m。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G, 倾角与速度的关系 GB16899规定，倾斜角不大于30 时，名义速度不应大 于0.75m/s；倾斜角大于30 但不大于35 时，名义速度不 应大于0.50m/s。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G, 倾斜角与名义速度、上回转半径之间（倾斜区段到上水平 区段过渡的曲率半径）的关系 GB16899规定： 名义速度不大于0.5m/s时，其半径不小于1.50m（倾斜 角最大35 ）； 名义速度大于0.5m/s，但不大于0.65m/s时，其半径不小 于1.50m（倾斜角最

11、大30 ）； 名义速度大于0.65m/s时，其半径不小于2.60m（倾斜角 不大于30 ）,第一部分 设备原理（组成）分析 - G, 倾斜角与名义速度、下回转半径之间（倾斜区段到下水平 区段过渡的曲率半径）的关系 GB16899规定： 名义速度不大于0.65m/s 时，其半径不应小于1.00m 名义速度大于0.65m/s 时，其半径不应小于2.00m,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,11、自动扶梯倾斜角度的选择特点 30度最适合人机工程。台阶的阶高和阶距比为17/29 35最有效率，它占据的空间较小而制造成本也较低，但 提升高度超过6米时不允许使用35，因为下行时容易使乘客 产生眩晕而

12、导致事故。 27.3度最人性化。其台阶阶高和阶距比为16/31。适合于 老年人。目前只有少数厂家生产。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,12、运行速度的选择 0.45m/s和0.5m/s是通常设计的标准速度。0.65m/s和 0.75m/s是在较大提升高度或公共运输场合推荐使用速度。提 高速度并不能成比例地提高运输能力（见下图），因为乘客 在踏入梯级前的时间由于其犹豫、准备的时间变长而延长， 因此说提高速度并不能成比例地提高运输能力。,第一部分 设备原理（组成）分析 - G,13、梯级（踏板）宽度的选择 自动扶梯梯级宽度可提供600、800、1000mm三种规格。 最常用的梯级宽100

13、0mm的扶梯。 这种宽度可使乘客很方便地 踏上梯级，即使带了行李或购物车也无妨。另外二种宽度主 要用于客流量小或地方局促的场所。 各种规格梯级上所站的人数分别为： 600mm 1 人/每个梯级 800mm 1.5人/每个梯级(指1个大人与1个小人) 1000mm 2 人/每个梯级 常见的人行道踏板宽度为1000mm，这种宽度的人行道适 合于运送行李，购物车，故常用于购物中心、火车站等。还 有800mm、1200mm和1400mm三种规格的踏板宽度。目前，机场 趋向于采用踏板宽为1400mm的自动人行道，因为这种宽度可 使乘客随身携带行李（行李在身旁也感到很舒适）,第二部分 设备系统 - E,一

14、、金属结构 1、型式 金属结构是一种开口式的桁架结构，所以常常被称作桁 架。见下图。其制造所使用的材料主要有热轧角钢和冷弯方 钢两种，采用焊接的方法制造。,第二部分 设备系统 - E, 小提升高度自动扶梯的金属结构通常由3段组成，即上段 （驱动段）、中间段和下段（张紧段）。三段拼装成金属结 构整体。提升高度小于6m时，两端支撑在建筑物的不同高度 上，超过6m时则设置三个或三个以上支座，以保证金属结构 有足够的刚度。 大提升高度自动扶梯的金属结构常由多段结构组成。除驱 动段和张紧段外，还有若干中间结构段。中间结构段的下弦 杆的节点支承在一系列的安装基础上，形成多支撑结构。见 下图。,第二部分 设

15、备系统 - E,第二部分 设备系统 - E,2、组成（见桁架总成图） 支承梁(组件1），用于搭接在建筑物承重梁上预留的钢 板上固定桁架的角钢，支承角钢与钢板之间垫有防震橡胶垫 立柱(组件3），在桁架上下两端端部，与支承角钢、上 下弦杆通过连接板焊接连接，形成整体结构。通常采用与弦 杆同规格的材料。 上弦杆(组件5）和下弦杆(组件41） ，由上段、中段、下 段弦杆组成，其材料有两种，一种是125mm x 80mm x 10mm 的角钢，还有一种是110mm x 80mm x 10mm 的矩形方管。,第二部分 设备系统 - E, 垂直支撑(组件19），垂直连接上、下弦杆的支撑。其材 料有槽钢和角钢

16、，在上、下段使用槽钢，在中间段使用角钢 斜拉支撑(组件6） ，倾斜连接上、下弦杆的支撑。其材 料使用槽钢，只是中间段的斜拉支撑规格要小于上、下段的 规格。 腹杆(组件16），用于连接左右下弦杆，通常采用扁钢 横梁(组件18） ，在桁架中间连接左右垂直支撑，用于 安装各种导轨的支架。其材料采用6号槽钢。 底板(组件38），用于封闭左右下弦杆之间，采用钢板,第二部分 设备系统 - E,3、作用 用于安装和支承自动扶梯的各个部件、承载各种负荷以 及连接建筑物两个不同高度的层面。 其主要承载的载荷有： 自重载荷 包括梯级、牵引链条、导轨系统、驱动装 置、张紧装置、扶手装置和金属结构本身等部件的自重。根

17、 据实际的受载情况分别以集中力和均布力的形式作用在结构 体上。 乘客载荷 根据国家标准要求，乘客载荷应为5000N/m2 在此力作用下，乘客载荷不需要增加动载系数。,第二部分 设备系统 - E, 集中的活动载荷 由于自动扶梯大多数用于商场、地铁 等人流密度较大的场所，这些场所存在着集中的活动载荷， 如乘客携带的旅行箱等。 偏载载荷 自动扶梯使用中，有可能出现乘客集中与自 动扶梯的某一侧，由此产生了与上述各种载荷性质不同的偏 载载荷。这是一种在极限状态下的载荷分布情况。,第二部分 设备系统 - E,4、失效的形式与分析 桁架结构的受力特点 桁架中的各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹

18、杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对两端支撑产生水平推力。在抗弯方面，由于将受拉与受压的截面集中布置在上下两端，增大了内力臂，使得以同样的材料用量，实现了更大的抗弯强度。在抗剪切方面，通过合理布置腹杆，能够将剪力逐步传递给两端支撑。这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥。,第二部分 设备系统 - E,4、失效的形式与分析 桁架失效的可能原因 桁架的设计已经很成熟，从强度和刚度两方面入手，通过CAD软件进行草绘和建模，然后利用应力线图或有限元软件进行强度和扰度计算。保证了计算准确，提高了效率。 在焊接方面为了防止

19、桁架焊接变形，选用线能量较低的焊接方法，一般采用CO2半自动焊和小直径的实心镀铜焊丝，不仅效率高，而且可减少结构焊接变形，一些大厂对部分结构使用弧焊机器人进行焊接，采用熔化极惰性气体保护焊（MIG)，效率高、质量稳定可靠。 从桁架架构受力特点可以看出，设计成熟、焊接可靠、材料选用正确其失效的风险是非常低的。最可能发生的就是大提升高度且无中间支撑形式的自动扶梯以及上、中、下段桁架之间的连接处。目前仅发生过2例。,第二部分 设备系统 - E,4、失效的形式与分析 桁架强度提升方法 增加中间支撑，减少跨距； 增加弦杆截面积； 增加桁架深度。对于大跨距而无中间支撑的扶梯优先采用增加桁架深度的方式，在同

20、样的强度要求下可节省材料成本。,第二部分 设备系统 - E,二、导轨系统 1、组成 自动扶梯的导轨系统通常由上部导轨、倾斜段导轨以及 下部导轨组成。 上部导轨 。上部导轨 通常是由鱼形板组合、切 线导轨组成，并且预先与 驱动链轮装配在一起，作 为一个组合安装在桁架里 见图。,第二部分 设备系统 - E, 倾斜段导轨。由金属型材制成，导轨位置由导轨装配 工装确定。其主要由主轨、副轨、返轨、防偏侧轨和防跳轨 等组成，具体见下图。,第二部分 设备系统 - E, 下部导轨由下鱼形板组合和切线导轨组成，它预先跟链 张紧装置装配在一起，作为一个组合件安装到桁架里 。,第二部分 设备系统 - E,2、导轨的

21、布置 主轮导轨、副轮导轨及防跳轨的布置 见附图一 主轮防偏侧轨 见附图二 直线段导轨布置示意图 见附图三,第二部分 设备系统 - E,3、作用与要求 用于支承由梯级主轮和辅轮传递来的载荷，保证梯级按照 一定的规律运动以防止其偏离、跳动等。 要求导轨需要满足设计的各项尺寸精度要求，还应具有光 滑、平整、耐磨的工作表面。 防跳导轨的型式见下图：,第二部分 设备系统 - E,4、提示 中间驱动形式导轨的特殊性 由于中间驱动装置是安装在自动扶梯的中部，因而在驱动 段和张紧段都没有链轮。梯级主轮行至上、下两个端部时， 也需要经过如辅轮转向壁一样的转向导轨。这两个转向导轨 通常由各两段约为四分之一弧段长的

22、导轨组成，其中下部一 段需要略可移动，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。 见下图,第二部分 设备系统 - E,第二部分 设备系统 - E, 梯路的定义 设计时将梯级主轮运行的线路称为梯路，由上分支和下 分支组成一个封闭的循环系统。上分支用于运输乘客，下分 支是返程分支。用于运载乘客的工作分支应该具备不同的区 段，即下水平段（78）、下曲线段（89）、倾斜直线段 （910）、上曲线段（1011）和上水平段（1112）。详 见梯路图,第二部分 设备系统 - E,第二部分 设备系统 - E,三、驱动装置 1、作用与组成 驱动装置是自动扶梯的动力源。它通过

23、主驱动链，将主 机旋转提供的动力传递给驱动主轴，由驱动主轴带动梯级链 轮以及扶手链轮，从而带动梯级以及扶手的运行。一般由电 动机、减速器、制动器、传动链条及驱动和回转主轴等组成,第二部分 设备系统 - E,2、形式 按照驱动装置所在自动扶梯的位置可分为分离机房驱动 装置、端部驱动装置和中间驱动装置三种。 端部驱动装置多以牵引链条为牵引件，称链条式扶梯。 这种驱动装置安装在自动扶梯金属结构的上端部，称机房。 对于一些大提升高度或者有特殊要求时，驱动装置安装 在自动扶梯金属结构之外建筑物上，称其为分离机房。 驱动装置安装在自动扶梯中部的称作中间驱动装置，该 驱动装置不需要设置机房，以牵引齿条为牵引

24、件，又称为齿 条式自动扶梯。,第二部分 设备系统 - E,3、构成部件 驱动主机 驱动装置有立式和卧式两种。见下图，驱动1驱动3所示的驱动装置为立式结构，驱动4所示的驱动装置为卧式结构,驱动1,第二部分 设备系统 - E,第二部分 设备系统 - E,第二部分 设备系统 - E,第二部分 设备系统 - E, 上部驱动总成 由鱼形板、驱动链轮、驱动轴、梯级链轮以及扶手驱动装置组成。 其作用是将驱动主机输出的力矩通过总成传递给梯级及扶手带。其组成见下图。,第二部分 设备系统 - E, 下部驱动总成 由鱼形板、回转链轮、张紧装置组成。其作用是将驱动系统形成回路。,第二部分 设备系统 - E, 驱动链条

25、 用于连接驱动主机与梯级链轮的装置。其作用是将电动机提供的动力传递给带动梯级运转的梯级链轮，使梯级循环运行。,第二部分 设备系统 - E, 制动器 常见的制动器主要有块式制动器、带式制动器以及盘式制动器。见下图。,第二部分 设备系统 - E,4、提示 不同驱动型式的特点 端部驱动结构形式最为普遍，工艺成熟，维修方便。中间驱动结构形式紧凑，能耗低，特别是大提升高度时，可以进行多级驱动。由于驱动装置安装在梯级下面，因此驱动装置所产生的振动和噪声较大。而分离机房由于机房空间的面积以及承重不受限制，因此，常常用来安装大功率的驱动装置，即用在大提升高度的自动扶梯上。具体情况如下： 端部驱动装置 驱动主机

26、安装在上部机仓内，通过传动链条带动驱动主 轴，主轴上装有两个牵引链轮以及与扶手驱动轴相连接的链,第二部分 设备系统 - E,轮。牵引链条上装有一系列梯级，由主轴上的牵引链轮带 动，主轴并且通过扶手驱动轴上安装的两个扶手驱动轮带动 扶手带的运行，扶手带装有压紧装置，以增加扶手带与扶手 驱动轮间的摩擦力，防止打滑。见下图。,第二部分 设备系统 - E, 中间驱动装置 驱动装置安装在自动扶梯斜行段的中部位置，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，驱动自动扶梯运行。制动器安装在减速器的 高速轴上。详见下图 这

27、种结构可节省端部驱动装置所占用的机房空间，而且 简化了自动扶梯两个端部的结构。且最大的特点是有可能进 行自动扶梯的多级驱动，当提升高度相当大时，采用端部驱 动时，牵引链条的张力在有载分支上升时急剧增大，牵引链 条尺寸及电动机功率也要相应加大。而采用中间驱动时，可,第二部分 设备系统 - E,以多设置几组驱动装置，形成多级驱动自动扶梯，可以大大 降低牵引齿条的张力。,第二部分 设备系统 - E, 分离机房 驱动装置与控制柜安装在金属结构以外的专用房间内， 通过链或皮带来带动驱动轴。该形式采用的较少，当受建筑 物结构的限制不能在金属结构内设置机房或金属结构内不能 安装大提升高度的驱动主机的情况下才

28、采用该种形式。 目前，常见的分离机房主要表现的型式是将控制柜安装在 金属结构以外的建筑物内。,第二部分 设备系统 - E, 不同驱动主机的特点 驱动1是采用立式蜗轮减速器和双臂式制动器的结构。 驱动2所示的驱动装置也是立式蜗轮减速器，但是制动器采 用的是带式制动器。驱动3所示的驱动装置是采用圆柱斜齿 轮减速器和盘式制动器的结构。 上述三种驱动装置，两种使用蜗轮减速器，一种用圆柱 斜齿轮减速器，都具有运行平稳、振动小及噪声低的特点。 三种结构与牵引链轮的连接均采用了链条传动，只是驱动3 中的驱动结构多了一级三角皮带传动。 对于采用蜗轮减速器的驱动装置，其存在效率较低，增 加能量消耗的不足。而采用

29、平行轴线的圆柱斜齿轮减速器， 效率可以提高。但在选用这种圆柱斜齿轮的参数与精度时， 要考虑降低噪声问题，此外，驱动装置采用防振装置，机架,第二部分 设备系统 - E,部件采用吸振材料等也可以使振动噪声降低到与蜗轮减速器 相同的水平。驱动3所示的电动机装在减速器的上方，通过几 根三角皮带传给减速器入轴，且采用的是盘式制动器，其优 点是结构紧凑。驱动4采用的是卧式驱动装置，它与梯级驱动 链轮之间的传动不是采用链条传动，而是采用齿轮传动。它 有两个电动机分别与蜗杆相连，两蜗轮各通过一组圆柱斜齿 轮直接与两个牵引链轮及两个扶手驱动轮连接。采用盘式制 动器。该结构结构紧凑，提供的驱动能力大，特别是在大提

30、 升高度时，这种驱动装置可以不使用分离机房，直接安装在 金属结构的上部空间内，使金属结构支反力少一个分量，由 于与金属结构连成一体，只有内力作用在驱动装置上，金属 结构和基础部分都没有受到由链传动所引起的作用力，避免 了噪声增大。,第二部分 设备系统 - E, 各种形式制动器的特点 a）块式制动器制动力是径向的，所用制动的块是成对的， 因此制动块压力相互平衡，制动轮轴不受弯曲载荷。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、 制动臂和线圈。这种制动器结构简单，制造与安装都很方便， 因此在自动扶梯中获得广泛使用。 b) 带式制动器的摩擦力是依靠制动杆及张紧的钢带作用在 制动轮上

31、的压力而产生的。在钢带上铆接着制动衬垫以增加 摩擦力。带式制动器结构简单、紧凑、包角大。其结构设计 得使制动力矩能根据移动方向自动调节,即两个方向运转所产 生的制动力矩不相等。在移动方向向上时，制动力矩大约只 有自动扶梯向下移动时的制动力矩的三分之一，这就分别为,第二部分 设备系统 - E,各个移动方向产生最佳最适宜的制动效果。在移动方向向上 时制动力矩减小，使发生意外事故的危险降低到最小程度， 对于满负载的自动扶梯来说尤其是如此。与块式制动器相比 ，其径向作用的制动力对制动轮轴有较大的弯曲载荷。也是 常用的一种制动器。 c) 盘式制动器 盘式制动器的制动力是轴向的，并且成对比相互平衡， 其摩

32、擦力对动轴所产生的制动力距的大小可按制动块对数多 少而定。盘式制动器结构紧凑，与块式制动器比较，制动轮 的转动惯量相同时的制动力距大，制动平稳、灵敏，散热性 能好。有广泛的使用前景。,第二部分 设备系统 - E,5、失效的形式与分析 驱动主机失效形式 自动扶梯的主机本体失效风险非常低，可能认为是本质 安全的，然而，由于采用了新材料，电梯的曳引机失效情况 已经发生了数起，这里简单的给大家做一个介绍。 案例1 -深圳市宝安区发生一起电梯事故 事后检查发现：事故电梯蜗轮齿全部断裂，见图1、图2,第二部分 设备系统 - E,5、失效的形式与分析 事故发生主要原因是由于蜗轮齿圈的制造缺陷使得其轮 齿抗冲

33、击能力较差，在电梯运行过程中逐齿冲击断裂，导致 轿厢失控冲顶。 对于全部67个蜗轮断齿的失效分析表明：材料为高铝铸 造锌合金，断齿中心部位存在数量较多、尺寸较大的气孔、 疏松、缩松、夹杂物等缺陷；微观分析表明轮齿断裂为冲击 载荷作用引起的解理断裂等缺陷； 采用高铝锌基合金代替传统的铜其主要原因是成本可以 降低5085%,第二部分 设备系统 - E,5、失效的形式与分析 案列2 - 深圳市某工业小区发生的电梯冲顶事故 事后检查发现：曳引机减速箱的上盖爆裂，蜗轮爆裂成 三块，其中一块掉落到地上，距离曳引机约1米左右（见图3 ），蜗轮轮齿未见有明显的磨损迹象，蜗轮轴承未见异常， 与蜗轮联接的联接套筒

34、（见图4）的法兰端面爆裂成数块,第二部分 设备系统 - E,5、失效的形式与分析 事后对联接套筒的法兰检测证明材料有缺陷： 设计材质：HT250 (抗拉强度250MPa) 实际材质：HT100。 驱动主机失效分析 从上述事故可以看出，传统工艺、材料的采用是非常成 熟可靠的，但一些企业为了降低成本而采用新工艺、新材料 所引发的问题也是需要认证对待的。目前自动扶梯主机仍然 采用成熟的材料和工艺，主机本体失效的风险非常低，但除 主机本体外的其它一些部件，其制造质量可能会导致主机的 失效，如前面事故中的用于链接的法兰盘以及深圳地铁事故 中使用的固定螺栓。详见：附件,第二部分 设备系统 - E,5、失效

35、的形式与分析 制动器的失效与风险 制动器的失效主要是由于维修保养缺失造成的，后面我 们会通过事故案例来具体风险。,第二部分 设备系统 - E,四、 梯级系统 1、梯级 结构形式 梯级的结构属于一种特殊形式的四轮小车。有两只主轮 和两只辅轮。通过牵引链条与主轮的轮轴铰接而带动梯级沿 设置的轨道运行，而辅轮支承梯级上的乘客，也沿着设置的 轨道运行，通过轨道的设计，使自动扶梯上分支的梯级保持 水平，而在下分支中将梯级悬挂。 常见的梯级主要有两种方式制作，一种是采用铝合金整 体压铸而成的整体式梯级，还有一种是采用不锈钢加工的部 件拼装而成的分体式梯级。,第二部分 设备系统 - E, 结构尺寸 梯级的几

36、何尺寸包括梯级宽度、梯级深度、主轮与辅轮 之间的基距及主轮间距。对梯级结构形式影响较大的几何尺 寸是主轮与辅轮之间的基距。一般分为短基距、长基距以及 中基距。见下图。短基距梯级制造方便，能减小驱动链轮的 直径，使自动扶梯结构较为紧凑，但梯级不够稳定。长基距 梯级在载荷下比较稳定，运转平稳，但尺寸大、自重大，加 大了驱动链轮的直径，从而使整个自动扶梯的结构加大。,第二部分 设备系统 - E, 结构组成 梯级由踏板、踢板、梯级支架和车轮组成。整体式梯级 是将踏板、踢板和梯级支架三者于一体整只压铸而成的。分 体式是将上述三者拼装组合而成的。整体式梯级相比分体式 梯级，有加工快、精度高、自重轻等优点。

37、 踏板。供乘客站立的面称为踏板，其表明应具有节距精 度较高的凹槽，它的作用是使梯级通过上下出入口时，能嵌 在梳齿中，使运动部件与固定部件之间的间隙尽量的小，以 避免对乘客的脚产生夹挤等伤害。另外，凹槽还可以增加乘 客与踏板之间的摩擦力，防止脚产生滑移。一般情况，一只 梯级的踏板由25块踏板拼成，并固定于梯级支架的纵向构 件上。,第二部分 设备系统 - E, 踢板。面为圆弧带齿的面为踢板，而在梯级踏板堵塞后端 也做出齿形，这样可以使后一个梯级的踏板后端的齿衔入前一 个踢板的齿槽内，使各梯级间相互进行导向。大提升高度自动 扶梯的踢板有做成光面的。 梯级支架。是梯级的主要支承结构，由两侧支架和以板材

38、 或角钢构成的横向连接件组成。 轮子。一只梯级有四只车轮，两只铰接于牵引链条上的为 主轮，两只直接装在梯级支架短轴上的称辅轮。自动扶梯梯级 车轮工作特性是：转速不高，一般在80140r/min范围内，但 工作载荷大（至8000N或更大），外形尺寸受到限制（直径 70180mm)。,第二部分 设备系统 - E,2、牵引链条（齿条） 牵引链条的结构形式 牵引链条一般为套筒滚子链，由链片、销轴和套筒等组 成。 按联接方式区分，牵引链条分为可拆式和不可拆式两种 ，可拆式的就是在任何环节都可以分拆而无损于链条及其零部 件的完整性。不可拆式的是仅在一定数目的环节处，也就是在 一定的分段长度处可以拆装。其目

39、的是供安装和维修方便。目 前一般均采用不可拆的结构，因为这种结构具有较高的可靠性 且安装方便。 按照梯级主轮的安装位置区分，有置于牵引链轮内侧和 外侧的形式，也有置于牵引链条的两个链片之间的形式，见下,第二部分 设备系统 - E,图。置于牵引链条内、外侧的结构，其主轮直径可选用较大的 ，例如直径为100 mm或更大，它可以承受较大的轮压，可以 使用大尺寸的链片，适用于公共交通型的自动扶梯。置于牵引 链条两个链片之间的结构，其主轮既是梯级的承载件，又是与 牵引链条相啮合的啮合件，因而主轮直径受到限制，适合于一 般提升高度的自动扶梯。,第二部分 设备系统 - E,3、梯级的导向 自动扶梯梯级的导向

40、 梯级驱动轴每根轴上安装有2个卡子，用来安装梯级。梯 级主轮和辅轮沿各自的导轨在链条的带动下带动梯级的运行 自动人行道踏板的导向 踏板两端用螺栓固定在驱动链条上，并被链条带领运行,第二部分 设备系统 - E,4、提示 牵引链条的主要参数、特点及安装工艺要求 节距是牵引链条的主要参数。节距越小工作越平稳，但关节越多、 自重越大，价格越高，而且关节处的摩擦越大。节距越大、自重越轻， 价格越便宜。但为了工作平稳，链轮直径也要增大，这就加大了驱动装 置和张紧装置的外形尺寸。一般大提升高度的自动扶梯采用大节距的牵 引链条，小提升高度的自动扶梯采用小节距的牵引链条。 一般所采用牵引链条的分段长度为1.6m

41、，为了减少左右两根牵引链 条在运转中发生偏差而引起梯级的偏斜，对梯级两侧同一区段的两根牵 引链条的长度公差应该进行选配，以使同一区段两根牵引链条的长度累 积误差尽量接近。牵引链条出厂时应标明选配的长度公差。,第二部分 设备系统 - E, 防止牵引链条断链弯折的特殊设计 自动扶梯向上运动时，在牵引链条的闭合环路上，牵引 链条绕入分支处受力最大，因此，在该处牵引链条断裂的可 能性最大，特别是在满载时。如果牵引链条在该处断裂，则 该断裂处以下的梯级与牵引链条将一起急剧地向下移动而弯 折，从而使该处产生一个空洞，存在伤害乘客的风险。 下图所示的是防止牵引链条断链弯折的一种结构。在与 梯级主轮铰接的链片

42、上各伸出一段相互对着的锁档，其间隙 为1 mm。同时在梯级主轮上方安装有反轨，在牵引链条上装 有压链反板。当断链时，由于压链反板压着牵引链条，使它 不能向上弯折，又由于两链片的锁档相互顶着，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,第二部分 设备系统 - E,支撑物支撑在倾斜的梯路中，从而使一系列梯级基本保持在 原来的位置，确保乘客安全。 上述设计是为了满足GB 16899标准第10.2.1条规定而采 取的相应设计，其具体要求是：应采取措施以使在驱动装置 出现故障时，梯级或踏板只能在导轨系统中产生有限度的移 动，并在胶带断裂时防止胶带脱离导轨。本要求仅适用于自 动扶梯或自

43、动人行道的工作区段内。,第二部分 设备系统 - E,5、失效的形式与分析 梯级损坏 梯级、梯级链其产品国家标准均有相应的规定，且经过 了型式试验，产品应该是安全可靠的。但一些厂家在申请型 式试验时采购的产品与实际使用的产品可能存在不一致的情 况，其质量可能也会导致产品的失效情况发生，如梯级主动 轮轴销的断裂造成梯级的损坏。具体见下面图片。,第二部分 设备系统 - E,5、失效的形式与分析,第二部分 设备系统 - E,5、失效的形式与分析 梯级下陷 梯级还有可能失效的方式就是梯级下陷，而造成下陷的 原因是梯级轮造成的。 梯级轮的外套为橡胶材料，其本身 属易磨损材料，长期运行后橡胶层会产 生磨损而

44、导致梯级下陷。也出现过橡胶 层完全脱落的情况，属轮的制造工艺缺 陷。,第二部分 设备系统 - E,五、 扶手装置 1、结构形式 常见的类型有：E型（苗条型/轻型）、F型（加固型）和 I型（重型），见下图。,第二部分 设备系统 - E,2、组成 扶手装置主要有扶手驱动系统、扶手导向系统、扶手带 和栏杆组成。 扶手驱动系统 常见的扶手驱动系统有两种结构型式，一种是传统的使 用摩擦轮驱动扶手系统，另一种是压滚驱动型式。,第二部分 设备系统 - E, 摩擦轮驱动 A、原理 下图摩擦轮驱动扶手系统的示意图。扶手胶带围绕若干 组导向滚轮柱群、进出口的改向滚柱群及导轨构成闭合环路 的扶手系统。扶手与梯级由同

45、一个驱动装置驱动，并且应该 保证两者的运行速度基本相同。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。,第二部分 设备系统 - E,B、 摩擦轮驱动的驱动装置 a、扶手带的驱动系统 b、扶手带压带装置,第二部分 设备系统 - E, 压滚轮驱动的扶手系统 下面两图是一种压滚轮驱动型式的扶手系统。其中图二 所示的是压滚驱动扶手系统的压滚组。这种系统由扶手胶带 的上下两组压滚组成。上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，压紧扶手胶带。其扶手 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。,第二部

46、分 设备系统 - E,图一,第二部分 设备系统 - E, 扶手导向系统 由导向滚轮柱群、进出口的改向滑轮、支承滚轮组和改 向滚柱组构成闭合环路的扶手导向系统。 导向滚轮柱群 进出口改向滑轮,第二部分 设备系统 - E, 支承滑轮组, 出入口改向滚柱组,第二部分 设备系统 - E, 扶手带 扶手胶带的结构如下图所示，其变化主要是胶带内部衬垫的变化，按照内部衬垫不同分为多层织物衬垫胶带、织物夹钢带胶带和织物夹钢丝绳胶带。,第二部分 设备系统 - E, 扶手栏杆 由围裙版、内盖板、护壁板、外盖板以及外装饰板组成。其特点主要表现在护壁板的形式上，主要有全透明无支撑式（E型）、半透明有支撑式（F型）和不

47、透明有支撑式（I型）。透明材料均采用钢化玻璃，而不透明材料一般都使用不锈钢板来制造。 不同型式的护壁板其制造时安装方式是不同的。详见下图,第二部分 设备系统 - E,a) 玻璃护壁板的结构,b) 不锈钢板护壁板的结构,第二部分 设备系统 - E,3、提示 摩擦轮驱动的特点 摩擦轮扶手驱动系统需要设置压带装置。因为驱动扶手 胶带运动是靠驱动滑轮与扶手胶带间的摩擦力，而要形成足 够的摩擦力，必须借助张紧装置使扶手胶带保持一定的张力 。当摩擦力不足以驱动而导致扶手胶带打滑时，由于构造上 的原因，驱动轮的包角不能再增加，因而需要增加压带装置 来增加摩擦力。,第二部分 设备系统 - E, 压滚轮驱动的特

48、点 由于不是利用摩擦轮来驱动，扶手带不再需要起动时的 初张力，只需装一调整装置以调节扶手带长度的制造误差， 因此，可以大大减少运动阻力，同时，由于没有向摩擦驱动 那样多次经过导向滑轮、导向滚柱组、改向滚柱组，而基本 上都是顺向弯曲，较少了反向弯曲，弯曲次数大大减少，降 低了扶手带的僵性阻力，从而增加了扶手带的使用寿命，测 试表明该驱动方式较摩擦驱动的运行阻力减少约50%左右。,第二部分 设备系统 - E, 扶手带特性 a、多层织物衬垫胶带其结构延伸率大； b、而织物夹钢带胶带在工厂里已做成闭合环形带，不需要 在施工现场拼接，延伸率小。缺点是钢带与橡胶织物间脱胶 时，钢带会在扶手带内隆起，甚至戳

49、穿帆布造成扶手胶带损 坏。 c、夹钢丝绳胶带，在织物衬垫层中夹一排细钢丝绳，即增 加扶手胶带的强度，又可以控制扶手胶带的伸长，它也是在 工厂内做成了闭合环形，不需要在施工现场拼接。这种胶带 是最常用的形式。,第二部分 设备系统 - E,5、失效的形式与分析 扶手带的损坏 扶手带内的钢带与橡胶织物间脱胶时，钢带会在扶手带 内隆起，甚至戳穿帆布造成扶手胶带损坏。 扶手带内的钢丝绳断丝，刺破橡胶层，突出至刚带表面 功能失效 扶手带运转速度明显低于梯级速度或完全停止运行。其 原因是压带系统与扶手带的摩擦力降低或驱动系统出现故障,第二部分 设备系统 - E,六、梳齿板 1、组成 梳齿板主要由支撑板、梳齿

50、板和梳齿组成。见图,第二部分 设备系统 - E, 支撑板 由左右两块支架钢板及用于安装梳齿板的钢板组成。,第二部分 设备系统 - E, 梳齿板 常用的梳齿板有塑料梳齿板和铝合金梳齿板两种，见 下图。其作用是使运动的梯级与出入口处着陆区固定的装置 之间形成一个过渡，且间隙足够小，避免产生挤夹。,第二部分 设备系统 - E,2、失效的形式与分析 梳齿板属于易损件，由于其设计时为了避免造成梯级的 损坏，所以强度和刚度都受到了限制。 梳齿板的失效方式就是断齿。,第二部分 设备系统 - E,七、润滑装置 润滑是自动扶梯保养的一项重要的工作，也是保持自动扶 梯良好运行状态的重要条件。自动扶梯配备有两种润滑

51、装置 ，一种是普通润滑装置，它依靠重力作用进行滴油润滑，油 量大小通过电磁阀来调节。还有一种是中央润滑系统，它通 过电气控制系统调节油泵、电磁阀，来达到控制油量大小和 加油时间的目的。其具体润滑装置的安装位置见装配。,第二部分 设备系统 - E,八、电气设备 1、电动机 形式 自动扶梯驱动主机常用有以下两种类型： 异步电动机配涡轮副减速箱，其主要特征是三相异步电动 机配涡轮蜗杆形式的减速箱。该形式目前普遍使用。 异步电动机配其他形式的减速箱，其主要特征是三相异步 电动机配其他形式的减速箱，例如斜齿轮、伞齿轮和行星齿 轮等。这种结构形式主要用于公共交通型自动扶梯等需要大 转矩输出的自动扶梯。 上

52、述类型均采用三相异步感应电动机，普遍存在低负荷 条件下运行效率偏低的问题，而自动扶梯本身就是一种使用 效率较低的运载工具，其大部分时间都运行在低负荷条件下,第二部分 设备系统 - E, 永磁同步电动机和减速箱 永磁同步电动机应用在自动扶梯驱动主机上的产品已经 开始使用，其方案为永磁同步电动机和减速箱组成驱动主机 采用永磁同步电动机和减速箱组成的驱动主机，改善了 采用异步电动机驱动主机存在的低负荷条件下电动机的效率 、功率因数较低的弊端，同时保留了传统驱动主机的运行平 稳、噪声低、维护方便等优点，并且主机的驱动控制方式也 由传统的电源直接驱动控制改为变频器驱动控制。 采用永磁同步电动机和减速箱组

53、成的驱动主机，而不是采 用永磁同步电动机直接驱动，其原因是： a)由于自动扶梯驱动主机要求输出的转矩较大，而且要求 主机采用S1连续工作制，如果按照此条件设计永磁同步电动 机，其制造成本将会很高。,第二部分 设备系统 - E,b)直接驱动方案将导致驱动主机的安装尺寸偏大，不适应自 动扶梯的安装空间要求。 c)由于自动扶梯要求驱动主机的输出轴的转速很低，按此设 计永磁同步电动机效率会很低，与传统驱动主机相比不具备 很大的优势。 d)低速永磁同步电动机还存在转矩脉动大等诸多问题。,第二部分 设备系统 - E, 电动机输出轴转速 在选用驱动装置时，自动扶梯生产厂家传动结构已经确 定，即大链轮齿数z2

54、和牵引链轮的分度圆直径d3已确定，为 了满足自动扶梯额定速度的要求，必须选配传动链轮的齿数 z1。自动扶梯额定速度v与电动机输出轴转速n2有下列关系： V= 式中v 是额定速度(m/s)，d3是牵引链轮分度圆直径(mm)， z1是传动链轮齿数(小链轮)，z2是大链轮齿数，n2是电动机 输出轴转速(r/min)。,第二部分 设备系统 - E,2、主开关 GB16899标准对自动扶梯的电气主开关的设置规定如下： (1)在驱动主机附近，转向站中或控制装置旁，应装设一只能 切断电动机、制动器释放装置和控制电路电源的主开关该开 关应不能切断电源插座或检修和维修所必须的照明电路和电 源。当辅助设备如暖气装

55、置、扶手照明和梳齿板照明是分开 单独供电时，则应能单独地切断它们。各相应开关应位于主 开关近旁并要有明显的标志。 (2)用挂锁或其他等效方式将主开关锁住或使它处于“隔离” 位置，以保证不产生由于其他因素造成故意动作。主开关的 控制机构应在打开门或活板门后能迅速而容易地操纵。,第二部分 设备系统 - E,(3)主开关应能切断自动扶梯或自动人行道在正常使用情况下 最大电源的能力。它应相当于GB 14018.4中所规定的AC-3类 别的断开能力。 (4)若几台自动扶梯或自动人行道的各主开关设置在一个机房 内，则各台自动扶梯或自动人行道主开关应易于识别。,第二部分 设备系统 - E,九、电气控制系统

56、1、常见的电气控制形式 常见的电气控制系统有继电器控制系统、电子式控制系 统、PC式控制系统以及单片机控制系统。 2、电路的组成与特点 控制系统电路由主电路、控制电路、保护电路以及控制 电源与照明电路组成。 继电器式控制系统是早期产品，采用接触器、继电器 和行程开关组成。其特点是电路简单、容易掌握，由于采用 行程开关和继电器进行故障检测和记录，因此采集信号的速 度较慢，这就要求保留故障状态，否则当故障瞬间出现又迅 速消失时，难以采集到故障信号并进行处理。,第二部分 设备系统 - E, 电子式控制系统是根据自动扶梯的性能要求进行设计的， 利用电子元器件对自动扶梯的起动、停止、正转、反转及Y- 变

57、换进行逻辑控制和管理，并对运行中发生的故障实施高 速并行处理，进行声光报警，及时切断控制电路和主电路电 源，使自动扶梯迅速停止运行。 该系统利用体积小、性能可靠的微型接触器和继电器作为 执行元件，采用光耦合器作为传输元件，输入输出没有直接 电气联系，从而避免了输出端对输入可能产生的干扰。采用 可靠性、灵敏度高的敏感元件-霍尔接近开关作为故障检测元 件，克服了继电器+行程开关所存在的反应迟钝、易丢失瞬 时故障信息的缺点，同时还减少了噪声对系统的干扰，保证,第二部分 设备系统 - E,了故障检测的准确、及时和可靠。 PC式控制系统是计算机控制方式的一种，它与微机控制系 统不完全相同，需要根据可编程

58、控制器的特点进行系统设计 。而与继电器控制系统有着本质的区别，即硬件和软件可分 开进行设计是可编程控制器的一大特点。 采用PC控制方式，可以在满足电气控制功能的前提下， 尽量减少硬件设计量，充分发挥PC软件功能。 PC为了能适应在工业环境中使用，其设计、生产出的产 品有以下特点： a) 可靠性高、抗干扰能力强； b）功能完善，具有数字和模拟量输入输出、逻辑和算术,第二部分 设备系统 - E,运算、定时、计数、顺序控制、功率驱动、通信、人机对话 自检、记录和显示等功能； c) 编程简单、使用方便。采用梯形图编程方式，既继承了传 统控制线路的清晰直观，又易于接受。 d）控制程序可变，具有很好的柔性

59、。工艺流程改变或者设备 更新时，不需要改变PC的硬件设备，只需要改编程序就可以 满足要求。 e) 扩充方便，组合灵活。模块化结构的设计，都具备有扩充 插口，对输入、输出点数进行变化。,第二部分 设备系统 - E, 单片机式控制系统就是将计算机系统中的标准分立部件优 化组合在单一芯片上。包括中央处理器（CPU)、只读存储器 （ROM）、随机存储器（RAM）、输入/输出接口（I/O）、定 时器/计数器（T/C）、串行接口单元（SUNIT）、数/模、模/ 数转换器（A/D、D/A）等。 具有体积小、控制能力强、功耗低、成本低、设计周期 短通用性强等特点。 它由控制电路板、驱动电路板、输入电路板、显示电路 板操作盒和电源等组成。 a) 控制电路板由单片机、安全保护电路、输入输出口和程序 存储器组成，是控制系统的核心。 b) 驱动电路板由光耦合器和晶闸管驱动器构成，它使控制电 路板输出的信号驱动执行元件工作。,第二部分 设备系统 - E,c) 输入电路板是一组光耦合器，它使控制电路板不受输入信 号的干扰