自动扶梯扶手驱动系统设计与试验研究

薛文旺

摘 要：自动扶梯是人员密集场所中实现楼层间人员运输的主要设备，自动扶梯驱动系统是自动扶梯的重要组成部分，本文对扶带、摩擦轮等自动扶梯扶手驱动系统中的各个要素进行了分析研究以期能对扶手驱动能力提升的设计有所帮助。

关键词：自动扶梯；扶手系统；研究

自动扶梯的正常运行主要靠梯级的链传动以及扶手带的带传动两个最基本的组件传动来保证，扶手带既是人们乘坐电梯时可以扶持的移动带状物是自动扶梯中保证扶梯正常运转和载客效能的重要组成部分，本文对扶带、摩擦轮等自动扶梯扶手驱动系统中的各个要素进行了分析研究。

一、自动扶梯扶手驱动系统简介

自动扶梯的正常运行主要靠梯级的链传动以及扶手带的带传动两个最基本的组件传动来保证，扶手带既是人们乘坐电梯时可以扶持的移动带状物。在自动扶梯的一般结构中，自动扶梯的电机通常被包裹在金属结构内，梯级、扶手带循环运动则主要通过一系列不同类型传动装置加以实现。扶手带的循环运动主要依靠的是施加在扶手带上的一段或几段摩擦力。根据自动扶梯手扶带所受摩擦力施加方式的不同可将自动扶梯的驱动方式分为摩擦轮驱动。摩擦轮驱动指的是利用摩擦轮与手扶带之间的摩擦力来实现手扶带的循环运动。摩擦轮驱动分为两种，一种是摩擦驱动轮在桁架外部的端部驱动扶手系统，在这种结构中，主要有全透明无支撑式、半透明有支撑式和不透明有支撑三种扶梯护栏结构模式。这种手扶带驱动系统具有包角大、摩擦驱动力大，适用于大中高度扶梯的特点，但其使用范围受到传动距离较远这一缺陷的限制；另一种驱动形式为摩擦轮在桁架内部的中间驱动扶手系统，在这种系统结构中，大部分自动扶梯采用的是全透明无支撑护栏，因此摩擦轮通常设置在金属结构内部，与端部驱动扶手系统相比，这种结构形式导致了扶带弯曲次数增加。压滚直线驱动的运动轨迹为直线，主要靠直线布置的两组或多组压滚组夹压驱动扶手带来实现手扶带的连续运动。该结构主要有两种形式，结构相对复杂，存在一些技术缺陷，且某些结构方式达不到耐用节能的效果，因此摩擦轮驱动为扶手驱动中的常用方式。

二、驱动系统的设与预实验研究

安全性、经济性、实用性是摩擦轮驱动系统的设计的关键出发点。国标GB16899中对摩擦轮驱动系统的设计也做出了明确的规范，在实际设计中应当严格遵守，在实验研究中，摩擦轮结构设计中主要包括扶手带、扶手带支撑、摩擦轮以及扶带紧张装置的结构设计。

按出货状态可将扶手带分为环状和现场拼接两种，但要求使用时均为闭合状态。一般认为现场拼接的扶手带相对于环装扶手带的抗拉强度要低一些。由于环状扶手带为工厂内一次性拼接完成，避免了对胶料的二次加热。但其安装调配没有现场拼接扶手带方便。

手扶带的支撑主要有导轨和滚轮两种形式，扶手导轨件通常出现在扶手带的直线工作区间，在对导轨材料进行选择时，应当使表面摩擦系数降到最低。同时在结构设计中要精确计算导轨间隙，充分考虑到运输等因素对导轨进行分段使用，为保证电梯能正常运行，不受热胀冷缩等因素影响，电梯分段要进行准确计算。为达到降低扶手带运行阻力的目的，减少的摩擦，通常在工作区间的上R段、扶手端部以及返回段使用滚轮结构。工作区间的上R段除了受到扶手带自重和载客压力以外，带还受到两端拉力合力形成的压力，使得垂直方向上扶手带在受力大大增加，因此，在结构设计中通常使用滚轮组代替导轨。为降低磨耗扶手端部一般使用维护方便、占用空间小的链状滚轮组。在返回段滚轮轴承外部通常有工程塑料结构，滚轮的使用寿命主要取决于轴承的使用寿命，因此在设计中轴承的载荷和转速应得到有效降低。

摩擦轮结构设计主要包括端部驱动摩擦轮设计和在桁架中内摩擦轮的设计。摩擦轮是驱动系统的核心部件，通常为现场安装，为了达到更易于安装的效果，应尽量降低摩擦轮的重量。

在端部驱动系统形式中，摩擦轮除了提供整个带传动系统的驱动力外，还推动扶手在端部转向并使其进入扶梯内部，这导致其外形尺寸收到了很大的限制。因此栏杆结构的设计必须考虑到摩擦轮尺寸，保证使用效果以及符合国标前提下，使其直径降到最低，另外必须尽量降低厚度以降低摩擦轮的重量，但必须保证其扶手带的接触良好以确保支撑作用。

另外还应质量分布均匀，确保强度能够达到要求。对于摩擦轮在桁架内的设计，摩擦轮的重量也要尽量降低以达到安装方便的目的。相比于端部摩擦轮，在桁架内的摩擦轮直径小，因普通的厚钢板切割即可达到要求，这大大降低了成本。

作为带传动必备部件，扶手带的张紧装置主要有直接用螺纹张紧、重锤张紧、弹簧张紧三种模式，其中用螺纹张紧形式具有结构简单、设计简单、使用范围广的优点，通过在扶手带换向装置上增加调节螺栓可以在对张紧力要求不高的场合使用，采用这种结构还可以吸收部分扶手带的富余长度，而位置紧邻摩擦轮的张紧装置，要达到张紧的同时增加摩擦轮对扶手带的驱动能力的效果，可通过扶手带在摩擦轮上的包角进行一定程度上增加来实现。然而这种结构也有一定的缺陷，其最大的结构缺点就是扶手带在运行一段时间后会产生不可恢复性延长，导致扶手带张紧力下降，产生安全隐患，这时就需要对扶手带进行人工张紧。重锤张紧是在扶手带回路的最低点或者迂回回路上设置重锤，利用其重量张紧扶手带。由受制于空间大小，在扶手带最低点悬挂重锤作用有限，起不到吸收调整扶手带多余长度的效果。又由于重锤式张紧装置的结构复杂、自重大等缺陷，在现代的自动扶梯中已很少使。弹簧张紧通过加装弹簧机构来达到张紧效果可有效吸收手扶带在使用过程中产生的松弛，但张紧力与原来还是有所下降，因此弹簧紧张量必须随时检查。

三、总结

本文就自动扶梯驱动系统的设计与实验研究展开讨论，总结驱动系统设计与实验研究的内容希望能够为自动扶梯驱动系统设计提供参考。

参考文献：

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