1、 i。 I设I计I研I究 浅析自动扶梯 梯级滚轮的受力 梯级滚轮是自动扶梯中一个比较重要的部件，为此 国家对梯级滚轮专门制定了型式试验要求。而分析其受 力，有助于合理地设计梯级滚轮并规定相应的试验载荷 等。本文就各种结构形式自动扶梯梯级滚轮受力的情况进 行简单地分析。 梯级滚轮有主轮和辅轮之分。辅轮的受力情况比较 简单，在载客分支承受乘客载荷和梯级等的重量，在返回 分支承受梯级等的重量。相对而言，主轮的受力情况就要 复杂一些了，不仅和梯级牵引部件张力有关，还和驱动装 置所在位置以及主轮布置方式等有关。 目前自动扶梯驱动装置所在位置一般有2种，一种驱 动装置在扶梯的上端部，称为端部驱动，其梯级牵
2、引部件 为链条，又称链条式自动扶梯。另一种驱动装置在载客分 支和返回分支之间，称为中间驱动，其梯级牵引部件为齿 条，又称齿条式自动扶梯。 链条式自动扶梯主轮的布置方式大致2种，如图1和 图2所示。在图1中，主轮置于梯级链的内链板之间，一 个梯级节距一般有3个主轮，暂且称之为内置式主轮；在 图2中，主轮置于梯级链外侧，一个梯级一般有2个主轮， 暂且称之为外置式主轮。齿条式自动扶梯主轮的布置方式 与外置式主轮类似。 图1内置式主轮 竺荣 上 上 上 上 l1 lI Il I ll I l ll Il l l lll ll T I_ J T T T T T T L JT 、 ， ， I I一 一1
3、I I一 一I 1=I 图2外置式主轮 如图3所示，将梯级主轮运动轨迹大致分为5个部 分，分别是区段1为载客分支下曲部和倾斜部，区段2为 载客分支上曲部，区段3为上反转部，区段4为返回分支 上曲部，区段5为其余部分。下面就分别分析主轮在这5 个区段内的受力情况。 图3梯级主轮运动轨迹示意图 中国咆梯2005年11月第16卷第21期铂 维普资讯 http:/ 1 I I I I I II 设I计I研I究I 1 符号说明 3外置式主轮在各个区段的载荷 一制动载荷，按GB 16899-1997中12441条 规定； 一梯级质量；Wi一梯级轴等质量； 梯级链 等质量；N一倾斜部梯级数量；H一提升高度；
4、Pc一梯级 节距； 一梯级链节距；R 一载客分支上曲部曲率半径； R 一返回分支上曲部曲率半径； 一载客分支梯级链张 力； 一返回分支梯级链张力；Fn一梯级链初张力；a一 倾斜角；w一主轮在区段1所受的载荷；w，一主轮在区 段2所受的载荷；w 一主轮在区段3所受的载荷； 一 主轮在区段4所受的载荷；w 一主轮在区段5所受的载 荷； 一主轮在整个梯路的平均载荷。 2 内置式主轮在各个区段的载荷 (1)主轮在区段1的载荷 在区段1主轮受制动载荷和梯级等重量的作用，其载 荷为 w。 寺( + )+专( + ) cos 。 (2)主轮在区段2的载荷 在区段2主轮除受制动载荷和梯级等重量的作用外， 还受
5、梯级链张力的影响。 载客分支梯级链张力 F2=专(w + +w + )Ng sina+专F0， 式中，N=H(Psina)。 主轮的载荷 W2=F2 + ( + )+ (wj+ ) 。 (3)主轮在区段3的载荷 在区段3主轮仅由梯级等重量的作用，其载荷为 w，= + 1( + )g 。 (4)主轮在区段4的载荷 返回分支梯级链张力 =专( +w + )Ng sina+专F0。 主轮的载荷 =F2 + + ( + ) 。 (5)主轮在区段5的载荷 =去 +吉( + ) 。 34 China Elevator Vol 16 No 21 Nov2005 (1)链条式自动扶梯 外置式主轮与内置式主轮仅
6、在区段2和区段4的载荷 不同，其余区段相同。 主轮在区段2的载荷 =F2 +( + )+ ( + ) 。 主轮在区段4的载荷 + +吉( + ) 。 (2)齿条式自动扶梯 由于齿条式自动扶梯的驱动装置位于载客分支和返回 分支 图4齿条张力分布图 由图4可以看出，梯级齿条在上曲部张力几乎为零， 因而滚轮的受力情况比较好。它在区段2和区段4的载荷 如下，其余区段相同。 主轮在区段2的载荷 = 1( + )+ ( + ) 。 主轮在区段4的载荷 = + 1( +Wc)g 。 4举例计算 为对上述分析有一个比较直观的认识，我们通过举例 计算来比较一下3种情况下梯级链滚轮的受力情况。假 设：W 1 20
7、kg，W 20kg，W 5kg，W 一5kg， H=6 000ram， =400mm，P =1333mm，R =1 000ram， R =1 000ram，Fo=2 O00N，6=30。各种情况主轮受力 如表1所示。 由上述比较可以看出，从结构形式上看，齿条式自动 维普资讯 http:/ 表1 3种情况主轮受力 扶梯的主轮受力情况较 好，链条式自动扶梯的主 轮受力情况较差。从区段 看，在区段2即自动扶梯 的载客分支上曲部受力最 大，在区段4次之，其他 区段相对较小；这主要是 因为链条式自动扶梯在这 2个区段受到链条张力的 作用，而且随着提升高度的增加，主轮在这儿受力也随之增大。 为了减小主轮在
8、区段2和区段4的受力，对链条式自动扶梯，一般有 下列2种方法。 (1)增大这2个区段的曲率半径，例如将R七币口R 都增加到2 000mm， 那么主轮在这2个区段的受力见表2。 表2增大曲率半径后区段2 区段4受力 N 从表2可以看出R增加了一倍，主 轮的受力减小了接近一半，但这样是以 增加自动扶梯水平段长度为代价。当R 从1 000mm增加到2 000mm，自动扶 梯水平段长度将增加230mm左右，显然 这种方法不是很合理。 (2)在区段2和(或)区段5设置卸 载导轨，使主轮在这一区段与梯路导轨脱离，这样主轮就不受力了。但这 样成本会有所增加。 5主轮的平均载荷 通过上述各个区段主轮的载荷情况，可以计算出在整个梯路上主轮的 平均载荷。主轮的平均载荷计算可以利用球轴承的平均当量动载荷的计算 方法来求得。 式中： 。一主轮在各个区段的载荷；J。一各个区段的长度。 本文仅仅是从主轮的受力进行了一些简单的分析，从中并不能反映出 哪种结构的自动扶梯的优劣，而且通过采取一定的措施都能减少主轮的受 力使之满足设计和使用要求。碴 竺荣，上海三菱电梯有限公司 维普资讯 http:/
