运载乘客的新型输送机械

【摘要】随着经济的快速增长，越来越多的高层建筑坐落于城市的每个角落,为了能更加节省时间,电梯这项工程应运而生,对于电梯这项技术研究更加的广泛,所以,本文就针对运载乘客的新型输送机械中的三种型式中的螺旋自动扶梯这方面来研究。

【关键词】运载乘客；新型输送机械；螺旋自动扶梯

中图分类号：TH236文献标识码： A

一、前言

当今社会中,为了节约时间,保存体力,在高层建筑中电梯是必不可少的一项运输机械,为了人们的方便,科学技术人员在关于新型输送机械这方面,研究出三种型式的螺旋自动扶梯这项技术,为社会快速发展做出一定的贡献。

二、螺旋自动扶梯

本文介绍的是另一种类型的自动扶梯―螺旋自动扶梯.这种新型的自动扶梯的运动轨迹是螺旋线,故从此得名。它可以节省纵向占地面积,具有良好的建筑物装瑛效果。第一种是笔者设计的回转式螺旋自动扶梯,梯级的返回分支构成了向下运行的梯路,两分支均用于载人,提高了梯级利用率,部分载荷得到了平衡,节省了功率消耗,特别适用于宾馆和百货商场等场所。第二种是具有上下分支的普通螺旋自动扶梯,这与普通直线型自动扶梯相似,不同的是梯路运动不是沿倾斜直线而是沿螺旋线,旋转角度一般小于1500。第三种是旋转3600的螺旋自动扶梯,梯级沿螺旋线上升后不是沿螺旋线返回,而是从回柱中央返回.螺旋自动扶梯与直线自动扶梯一样,由驱动装置、张紧装置、牵引链轮、牵引链条、梯级和扶手系统等组成.梯路也有水平段、过渡段、上升段等。不同的是梯级踏面呈扇形,以满足运动学要求;梯级装有侧向轮,以抵抗牵引力的经向分支力;梯路运动轨迹特别是过渡段,需要计算机计算;梯路和扶手系统的张力计算也需要用新的计算法,传统的计算方法已不能与之相适应。

三、自动扶梯的研究概况

1、节能

(1)自动调节电压法

该方法的原理是根据电动机的负载大小, 利用新型节能器自动及时地调节电动机的工作电压, 使之能耗最小。新型的节能器是按照电量的有效值检测电动机的功率因数, 而且是应用瞬时检测技术, 在电动机全部运行时间内对其各相的电压和电流的大小和相位进行检测, 据此来调节电动机的端电压, 使电动机在不同负载情况下都运行到最佳状态, 功率因数和效率都得到提高, 能耗最小。节能的多少因负载的大小而不同, 约在 20%~50%左右。

(2)“自动重新启动”运行模式

该运行模式即自动扶梯在无乘客时自动停止运行, 当有乘客时又自动重新启动的一种运行模式。该运行模式已被标准所认可, 其节能相当可观, 不过这取决于停梯时间的长短。此外, 该运行模式也使自动扶梯的磨损大大减少, 从而延长了自动扶梯零部件的寿命。

(3)Y- Δ切换法

该方法的基本原理是: 当扶梯启动时, 电动机按 Y 接法启动, 不再通过时间原则切换成 Δ接法运行, 而是乘客数量增加到设定的数量之后, 电动机才切换成 Δ接法运行。当乘客数量减少到设定的数量之后, 电动机又切换成 Y 接法运行, 如此反复。经过测试, Y 接法比 Δ接法节能显著, 节能可达 20%, 相当可观。

(4)变频驱动

该方法的关键在于使用高性能的变频器, 如“交- 直- 交”PWM型变频器。由于变频器的采用, 可以在无人时很容易实现极低频率极低电压对电动机供电, 使自动扶梯以极低的速度运行。其节能效果可以与“自动重新启动”运行模式相媲美, 甚至超出。因为变频驱动可以使扶梯在轻载的工况下实现降压节能运行。

2、环保

(1)无型自动扶梯

该自动扶梯的关键是梯级链采用了齿条与过渡型齿条的传动方式, 而该过渡型齿条又与电动机采用了齿轮与齿条的传动方式。在整个扶梯的运行过程中无需油的参与。该自动扶梯摈弃了传统扶梯采用的链条传动模式, 从而避免了油的污染。

(2)无重金属污染

目前很多公司自动扶梯照明系统多采用的是日光灯管, 但是该方法存在着日光灯管破裂后水银污染环境的危害。因此, 部分公司已经开始使用 LED 照明系统替代传统日光灯管的照明系统, 降低了扶梯对环境的危害。

3、安全

大中高度的自动扶梯对于安全要求更高,它们的安全保护措施包括以下几方面:

(1)拖动电路设有过电流保护装置。

(2)装有速度限制器。当速度达到额定速度的140%时限速器动作,保证自动扶梯安全停车。

(3)工作制动器装在减速器的高速轴上。它能保证自动扶梯在满载时安全制动。

(4)紧急制动器装在驱动主轴上。当驱动装置的传动环节发生故障时,它除应平稳地制动梯级以外,还应通过联锁开关切断电动机电源。

(5)曳引链条安全保护装置当链条因磨损伸长,或因故障使梯路张紧装置移动至极限位置时,可以自动切断电源。

(6)扶手胶带断带保护装置当胶带断裂或过度松弛时可使扶梯白动停车。

(7)在自动扶梯上、下端及当中检修窗或检修通道内均应有紧急停车按钮与响铃。

四、传统的自动扶梯

传统的自动扶梯如图1所示,是直线型的自动扶梯。驱动装置安装在结构上端,有的还有专门的机房。一般采用蜗轮蜗杆传动,由牵引链条带动梯级在轨道上运行。结构下端是张紧装置。这种自动扶梯安装、维修方便,振动和噪音小,是目前应用得最多的类型。但是,当提升高度增加时,驭动功率随之加大,扶手带有反向弯曲,增加了疲劳损伤和功率消耗。

图1传统的自动扶梯

l一驱动装置,2一主轴,3一扶千驱动.月一牵引链条,5一梯级,6一张紧装光.7一导轨.8一金属结构

1、上下都是工作分支的自动扶梯

普通自动扶梯仅是上分支为工作分支,下分支空载返回。而这种型式的自动扶梯上下分支都是工作分支,可同时用于载人。因而节省了部分功率消耗。为使下分支上的乘客能够全身站直,梯路上下分支间应有相当大的高度,结构较为庞大,应用范围受到了限制,故应用得较少。

2、多驱动组合式自动扶梯

自动扶梯的提升高度在3一10m,10~45范围内。为了进一步适应大提升高度的要求,改善牵引链条的受力状况,多驱动组合式自动扶梯应运而生。这种自动扶梯(图2)具有结构轻、占地少、能耗少等优点。当一台驱动装置不能满足提升高度要求时,可采用两台乃至多台同样的驱动装置机组。驱动装置两侧均有输出轴,两个输出轴链轮与两侧的传动滚子链啮合,传动链绕过从动链轮构成两条闭合的驱动坏路,上下分支牵引链条的有齿侧分别与传动链相啮合,实现动力传递。多驱动组合式自动扶梯的另一种布置方案如图3所示,以实现一台这种形式的自动扶梯,同时进行各楼层间的输送。这种自动扶梯由于驱动装置装在结构中部,振动和噪音有所增加,因此要进行系统的动态分析,采用各种减振隔振措施,以提高乘坐舒适性。

3、螺旋式自动扶梯

螺旋式自动扶操与直线型自动扶梯一样,由驱动装置、张紧装置,牵引链轮、牵引链条、梯级等组成,如图4所示。梯路也有水平段、过渡段、上升段等。不同的是,螺旋式自动扶梯分内侧部分和外侧部分,与之对应的内侧牵引链轮、牵引链条、张紧链轮均比外侧的小,梯级踏lflf呈扇形,以满足运动学的要求。梯级装有侧向轮,以抵抗牵引力的径向分力。水平部分轨道的曲率半径大于螺旋上升段的曲率半径(水平投影),过渡段的曲线比较复杂,需要计算机计算。这种自动扶梯具有较好的建筑物装磺效果,但是制造工艺复杂,造价是直线型的2.5一3倍。

4、跑道式自动扶梯

跑道式自动扶梯(图5)的水平投影象一个田径跑道,故以此得名。这种自动扶梯的最大特点在于梯级上升运行后,不是从下分支返回,而是通过楼面下的水平转弯段,再由下降分支返回。几乎所有的梯级都川于载客,依靠上、下载荷的部分平衡,节省一r动七、回转式螺旋自动扶梯回转式螺旋自动扶梯如图6所示,是笔者设计的一种新型自动扶梯。它具有跑道式自功扶梯的优点,节省了动力消耗,提高了梯级利用率。在宾馆、百货商店等上下客流墓本一致的场合,节省动力,且一台自动扶梯可当两台使用,显示出很大的优越性。

(1)梯路驱动装呈梯路驱动装置由电机、齿轮减速器(用斜齿轮平行传动,以获得较大的机械效率和减少振动和噪声)、主从动链轮、常有凸头的传动滚子链等组成。装在减速器两侧输出轴上的主动链轮,内侧的小,外侧的大,以满足运动学的要求,并通过传动链与从动链轮组成闭合回路。从劝链轮直径与主动链轮一样大,传动链的:用于驱动梯路的牵引链条,从而实现动力传递。

(2)梯级与普通自动扶梯的梯级不同,回转式螺旋自动扶梯的梯级由于运动学的关系,必须具有特殊的形式。前者一侧有踢板(图7),踏面为矩形;后者两侧有踢板(图8),踏面为扇形。为保证正常运动,减少磨损和动力消耗,梯级上要求安装侧向轮(图9),以承受牵引力的径向分力。

(3)扶手系统参见图6,扶手系统由两根闭合的扶手带组成。由梯路驱动装置带动扶手驱动装置。后者由驱动轮、张紧装置等组成。

(4)梯路张紧装显梯路张紧装置主要是通过弹簧使得导轨在垂直方向产生位移,使得梯级牵引链处于张紧状态。

(5)牵引链条由于梯级运行轨迹是空间曲线,普通的链条显然不能满足要求了。考虑到运动学的需要,以及制造工艺上的方便,采用双铰接链的形式(图10)。此外,在梯路和扶手牵引力和功率的计算和校核上,也会遇到新的课题。和螺旋式自动扶梯一样,在设计梯路的过渡段时,为保证梯级运行速度在法向、切向和副法线方向都没有窍变,且梯级始终保持水平、内外侧牵引链均保持拉紧状态,需要用计算机逐点计算出梯路轨迹。

5、斜面载人输送系经

斜面载人输送系统实际上是倾斜设置的自动人行道,而不是自动扶梯。前者与后者的主要区别在于运动表面不是阶梯状的梯路,而是斜面。这种输送系统的倾角一般小于12~15。,结构类型主要分为:带式结构其最重要的部件是高强度钢输送带,外覆以橡胶层,为乘客提供附着表面。踏步式结构将倾角从30“左右减至12“以下,同时将自动扶梯所用的梯级,改成踏步,形成一个斜面,就成了倾斜踏步式自动人行道。

图2多驱动组合式自动扶梯简图

图3多驱动组合式自动扶梯的另一种布置形式

图4螺旋式自动扶梯简图

图5跑道式自动扶梯简介

图6回转式螺旋自动扶梯简图

1一扶r系统,2一驱动装狡,3一金城结构.4一张紧装咒;5一梯级

图7通普自动扶梯的梯级

1一踏板.2一轴,3一主轮;j一支架.5一辅

轮,6一踢板

图8特殊形式的梯级简图

图9梯级的侧向轮

图10双铰接链

六、结束语

综上所述，就运载乘客的新型输送机械中的三种型式中的螺旋自动扶梯这方面而言，新型的输送机械不仅给人们生活带来了方面,还未社会发展做出了一定的贡献,螺旋自动扶梯的发展快速而稳定,所以必须要求技术人员保障扶梯的质量安全。

参考文献

[1]朱昌明 电梯与自动扶梯 上海交通大学出版社 1995(2):69

[2]田晨 电梯运力的非技术因素 节能与环保 2004(9):24-26

[3]李频 节能技术在自动扶梯上的应用节能 2004(7):12-16