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自動扶梯機械設計合理化分析

所屬欄目:機械設計及其自動化論文 發布日期:2019-01-15 13:44:35 論文作者:佚名

摘要:近年來,隨著全球經濟的發展,各國基礎建設發展居增,自動扶梯作為公共設施已在各種建筑大量使用,同時對系統的安全性能要求也越來越高,進一步加強自動扶梯機械設計研究非常有必要。相信隨著科學技術的不斷發展與完善,該部控制技術將會越來越成熟,從而能夠更好的提高經濟效益與社會效益,促進社會的可持續發展。基于此本文分析了自動扶梯機械設計合理化。

關鍵詞:自動扶梯;機械設計;合理化

一、自動扶梯的市場現狀分析

自動扶梯的應用范圍十分廣泛,在公共場所中實現乘客運送最為典型的設備設施是自動扶梯,其在超市以及大型商場、火車站以及地鐵站、機場以及賓館等場合有著廣泛應用,優勢在于便捷快速、運輸量巨大等,使得人們日常工作生活能夠享受更多便利。自動扶梯在使用中普遍存在一些弊端,多數自動扶梯遭遇較大客流量的時候處于額定運行狀態,若沒有乘客乘坐仍然是以額定速度運行,如此一來會造成扶梯設備壽命大大降低。基于此,建議選用多種節能控制技術,譬如PLC與變頻器相結合的節能控制系統,能夠有效克服扶梯所存在的缺點,合理控制,優化發展,增加扶梯的使用時間。同時在設計的過程中也存在附加制動器無法工作問題。附加制動器屬于自動扶梯安全保護的最后一環,和常見的機械保護裝置相似的是,應用了摩擦制動的原理。在下列情況下,附加制動器開始運作:(1)自動扶梯的瞬時速度達到或者超過輸入速度的1.2-1.4倍之間(2)驅動鏈發生斷裂(3)自動扶梯突然逆向運轉。但是,如果附加制動器在安裝并不是很規范,以及常規的維護保養沒有得以重視,最終都有可能使得緊急情況下附加制動器的失效,這樣自動扶梯的安全性又會大打折扣,留下嚴重的安全隱患。

二、自動扶梯機械合理化設計方法

(一)梯級速度和運行方向測量

對梯級運行速度和方向的測量基于1個安裝在主驅動軸上的編碼器或者2個安裝在主驅動鏈輪上的傳感器。編碼器或者傳感器都應提供主驅動輪速度的2路正交信號。

(二)主要零部件大小設計

零部件的尺寸在不同的自動扶梯生產廠家的設計中具有很大的差異性,這樣很難對自動扶梯的生產質量予以必要的監控,因此留下了安全隱患。扶手帶的高度及寬度,梯級的高度及寬度都是下面主要設計的對象,并對其對應的尺寸加以驗證設計。1.扶手的形狀和寬度:中國人握緊手的姿勢中心尺寸,顯示表明,如果扶手是單缸,之間32mm-38mm為最佳直徑。所示,如果扶手帶是條狀的,80mm的臂的寬度是合適的。2.手臂的尺寸:通過查找統計得,手臂的尺寸中120mm是其擠壓尺寸中最小的一個數據。當相鄰的扶梯有著相互交叉的總體布局的時候,手是可以在扶手帶上隨意活動的,這時就會有手臂、手和手指的受擠壓的風險,所以有至少120毫米的距離在扶手的邊緣之間。3.扶手的高度:經過足夠數量的統計,對于成年人扶梯的扶手高度在910-1120mm之間最合適,對于未成年人則520-600mm的高度最適合。4.扶手的問隙:關于自動扶梯的扶手帶間隙設計很重要,為了避免手指的活動造成被夾事故,其相應的間隙在小于8mm時最合適。5.梯級:梯級的設計首先要根據人的腳長,成年人的腳大約在295-304mm之間。再兼顧購物車,行人攜帶的行李箱和包裹之類以及老年人拄拐的需求,最終的設計值在305mm左右比較合適。

(三)變頻節能設計

目前公共交通型自動扶梯變頻節能控制方式分為旁路變頻和全變頻2種。市域鐵路除早、晚高峰時段外,自動扶梯處于非滿負荷運行狀態,造成能源浪費和設備磨損。采用變頻控制方式可實現扶梯空載慢速、重載快速運行,以降低設備運行能耗和減少設備磨損。

旁路變頻方式中,當自動扶梯檢測到一定時間內無人后,扶梯自動接入變頻器,并經變頻器把速度降低到額定速度的20%或其他設定的空載運行或停止運行狀態。一旦自動扶梯扶手上、下端的光電感應開關或雷達探測傳感器檢測到有乘客進入扶梯的感應區內,將斷開變頻器回路,切換到正常配電方式,扶梯在額定速度下運行。旁路變頻采用變頻器功率一般為驅動電機功率的60%。

全變頻方式即自動扶梯無論在低速或額定速度運行,變頻器一直串接在配電回路中,外電源通過變頻器后給自動扶梯驅動電機提供電源。理論上采用全變頻驅動方案扶梯的運行速度可在0~0.65m/s中任意選擇。扶梯的光電傳感裝置探測到一定時間內無乘客時,可選擇停止運行或低速運行,進入待客狀態;當扶梯的光電傳感裝置探測到有乘客進入扶梯時,自動從停止狀態或低速狀態加速到額定速度0.65m/s運行。

(四)傾斜角度選取

目前我國鐵路站房與樓梯并排布置的扶梯一般采用27.3°的扶梯,獨立設置自動扶梯的傾角采用30城市軌道交通車站自動扶梯通常采用30°,武漢、杭州等城市部分線路在出入口提升高度大于9m的車站采用27.3°的扶梯。傾角為27.3°的扶梯比較平緩,乘客尤其是中老年人、兒童在乘坐提升高度≥9m扶梯時,心理安全感會更強。扶手帶與樓梯的扶手線也基本平行,可以解決大提升高度扶梯上頭部與樓梯踏步的高差問題。決定車站出入口長度的主要因素是樓梯的水平長度,采用27.3°的扶梯對土建工程投資沒有影響。但由于該傾角的扶梯角度較平緩,在相同提升高度的情況下扶梯水平投影長度增長,扶梯的驅動功率會有提高,梯級、導軌等規格也不同,單臺設備價格相對30°傾角的扶梯高出15%~20%。在此,建議市域鐵路車站出入口宜采用同一傾角(30°或27.3°)的自動扶梯,備品、備件的規格便于統一,以降低運營維護成本。

總之,自動扶梯給人們出行帶來了極大的方便,其經常出現在公共場所中,譬如機場、地鐵站、商場等,做好合理化設計非常重要,需要進一步加強研究。

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