自动扶梯裙板刚度检测装置的研发及应用

汤景升林晓明

(1. 珠海市安粤科技有限公司 珠海 519000)

(2. 广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519002)

自动扶梯裙板刚度检测装置的研发及应用

汤景升1林晓明2

(1. 珠海市安粤科技有限公司 珠海 519000)

(2. 广东省特种设备检测研究院珠海检测院 珠海 519002)

在自动扶梯围裙板刚度不足的情况下，梯级与围裙板之间的间隙有可能导致事故发生。本文介绍了一种自动扶梯围裙板刚度检测装置，对围裙板进行合适、精确的测量，确保其能承受规定的压力，保证其满足国标要求，避免发生安全事故。

自动扶梯 围裙板 检测装置

1 研究背景

1.1 目的和意义

随着国民经济的发展和城市化进程的加快,自动扶梯已广泛应用于商场商城、地铁站、高铁站等公共场所,成为人们每天出行的重要运输工具,与人们的生活息息相关。然而,随着自动扶梯保有量的快速增长,其安全事故也随之增多,也引起了人们的普遍关注。

在自动扶梯的各类挤夹事故中,梯级与围裙板夹人的事故较多。例如,在2011年7月杭州万象城一名儿童在乘坐自动扶梯时,所穿的洞洞鞋被梯级与围裙板的缝隙夹住,在用手去扯的时候2根手指被绞了进去;2014年7月,上海一服饰城中一名女童乘坐扶梯时,左手被卡在缝隙内,导致左手被夹断;2014年11月,杭州西溪印象城一名男孩在乘坐扶梯时,右脚夹进缝隙内,导致右脚两个脚趾被夹断。[1]这类自动扶梯梯级与围裙板间隙的夹人事故,已成为自动扶梯行业中首要的安全问题之一。

1.2 需解决的问题

自动扶梯在运行时,梯级与围裙板之间存在着间隙,且有相对运动,一旦有人或物接触到梯级与围裙板间隙处,在围裙板刚度不足的情况下,极有可能导致夹人或夹物事故发生。因此,确保围裙板能承受标准规定的压力,是避免相关扶梯安全事故发生,保障人民群众生命财产安全的关键。

在国家标准GB 16899—2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》中,第5.5.3.3项规定:在围裙板的最不利部位,垂直施加一个1500N的力于25cm2的方形或圆形面积上,其凹陷不应大于4mm,且不应由此而导致永久变形[2]。

由此可见,围裙板刚度是自动扶梯中非常重要的指标,需要合适、精确的测量仪器来对其进行检测,切实保证其满足国标要求,如何利用合适的检测装置来进行检测,也成为业界的共同需求。

1.3 目前研究现状

可以利用标准测力装置对围裙板部件施力并同时利用标准量尺测量围裙板的变形量,可测量出围裙板的刚度,但这种方法需要严格的试验条件,而且标准装置的搬运和安装均存在不便。

因此采用仪器测量是较优选择,目前国内已经有类似的检测装置,但都存在一定的不足之处。

比如,有些仪器采用液压系统进行加力,液压表显示力的大小,缺点有:采用液压表盘,其刻度显示精度较低,加上人为读数不准确,导致加载的力值有误差;测距度数采用表盘刻度读数,精度较低、读数容易出现偏差,也会影响检测结果。

由于其本身的特性所限,测量仪器采用液压系统会导致存在显示精度不足的问题,容易漏油,因而会影响运动的平稳性,并使效率降低;液体粘度受温度影响,使供油量和执行机构的运动速度不稳定;油液中有空气会引起工作机构的不均匀跳动;就处理小功率信号的数学运算、误差检测、放大、测试与补偿等功能而言,液压装置不如电子或机电装置那样灵活、线性、准确和方便,因而在控制系统的小功率部分,一般不宜采用。

同时,机架仅仅起支撑作用,而无水平调节功能;整个仪器也缺少水平仪,以作水平调整的参照,因此难以保证检测时加载的力能垂直施加于围裙板上,导致结果有偏差;液压系统的机构笨重,携带不方便且操作不够便捷。

又如有些检测装置则采用伺服电机加力,缺点有:伺服电机加力也同样存在着难以调节、控制精度不足等问题,必须改进施加力的方法。电机成本高结构复杂,启动转矩大,调速范围宽,控制容易,需要维护,但维护不方便(需换碳刷),会产生电磁干扰,对环境有要求。而且伺服电机价格高,造成该成果产品成本高,影响推广应用。

同时,检测位移值是两侧围裙板的变形量之和,并不能测出单侧围裙板的变形量值,如果将检测位移值减半,作为单侧围裙板的变形量,将会因围裙板两侧变形量不完全相同导致有较大的误差,影响检测结果;而且测试装置没有支撑架,测试操作时至少要有两人配合才能完成,操作的便捷性不足。

2 本装置的创新点

2.1 测量精度及测量方法的改良

为了避免测距的度数采用表盘刻度读数存在的精度不足问题,因此在本装置中采用某品牌的线性传感器,如图1所示。该传感器采用接触式测量方式,其精度可达0.01mm。传感器和旋转的带有螺纹的测距支撑杆配合,在测量时可以准确得知围裙板变形量。

图1 线性传感器

为了避免测量出的位移值是两侧围裙板的变形量之和,须研究如何测量出围裙板的单边变形量,这就需要利用一个固定的支座来配合自由旋动的测距杆,确保测量出的位移量是单侧的。该固定的支座安装在自动扶梯梯级的凹槽上面,不能左右自由移动。

2.2 施加力的方法改进

通过大量的试验,发现采用机械式的螺旋加力方式是最合适的,既能通过手动控制来调节力的大小,防止加力过度,而且操作起来控制方便,也节约了制造成本、减轻了整机重量,因此本装置上采用了此方式。如图2所示:

图2 机械式的螺旋施力装置

2.3 一体化设计

为了简化安装方式和方便现场操作,在本装置中,力和距离的检测装置通过机件连接为一整体。如图3所示,测距支撑杆和力加载支撑杆安装在同一根轴上,位移传感器的顶端和测距支撑杆相抵,可以直接感知测距支撑杆的位移变化量;力加载支撑杆的顶端则设置有力传感器,可以把自动扶梯围裙板施加的反作用力测量出来。

这种一体化设计,不仅降低了使用成本,也有利于推广应用。

图3 自动扶梯围裙板刚度检测装置的结构

3 本装置的介绍

本文介绍的检测装置采用机械式的螺旋加力方式,并通过控制主机来对施加的力进行实时显示,达到较高的检测精度。同时,该检测装置的操作也比较简单、便捷,现场检验的时候具有良好的操作性,该力加载方式成本较低,在推广中也有优势。

3.1 装置结构

该自动扶梯围裙板刚度检测装置的结构见图3。

该自动扶梯围裙板刚度的检测装置中,主要部件有控制主机、位移传感器以及力传感器。其中位移传感器、力传感器都和控制主机相连接。主支撑杆包括可相对位移传感器移动的测距支撑杆、安装在测距支撑杆一端的力加载支撑杆以及安装在测距支撑杆另一端的延长杆。

力加载支撑杆通过压块顶靠在一侧围裙板上,延长杆和压块顶靠在另一侧围裙板上,延长杆、测距支撑杆和力加载支撑杆在同一根轴上,控制主机分别与测距支撑杆和力加载支撑杆通过有线(或者无线)进行连接。力传感器设置在力加载支撑杆芯的伸出端上。

测距支撑杆则为中空结构,安装有水平仪和位移传感器。测距支撑杆表面开设有滑槽,位移传感器穿设在滑槽内,测距支撑杆可沿位移传感器轴向滑动,整个固定在梯级踏板上的水平支座上,延长杆和压块顶靠在自动扶梯一侧围裙板上,力加载支撑杆通过压块顶靠在另一侧围裙板上。

3.2 检测原理

该新型自动扶梯围裙板刚度检测装置,能通过控制主机来实现实时的位移量显示,以及加载力值大小的显示。

加载力前,先将控制主机上的位移值初始化,设置为零。然后通过螺旋加力把手来使得施加的力逐渐增加,直至加载力值达到检测要求为止。

这时候,支撑杆在轴向上向两侧伸展,而位移传感器固定不动,然后根据测距支撑杆上的位移传感器反馈信号,计算出测距支撑杆相对位移传感器产生的位移;根据力传感器反馈的信号,计算出力加载支撑杆的加载力大小;通过测量控制主机上的位移量,即可以得到单侧围裙板的变形量。

4 本装置的应用情况

4.1 现场检测

本装置可以应用在自动扶梯围裙板的检验中,安装方便、快捷。

自动扶梯的检验人员在现场进行检验时,先把自动扶梯处于停止状态,再进行安装。将力加载支撑杆紧贴在自动扶梯一侧的围裙板上,然后将延长杆顶靠在自动扶梯另一侧围裙板上。

测量前,先将控制主机上的位移值初始化设为零,然后通过螺旋加力把手加力,并逐渐增加直至力值达到检测要求为止。此时,主支撑杆在轴向上两侧伸展,位移传感器不动,测量控制主机的位移量,能得到单侧围裙板的变形量检测结果。

同时,控制主机可以连接打印机,能在现场打印数据。

4.2 与其他同类仪器的对比

经过使用比较,各施力1500N,得出的三次测量结果见表1,可见本装置在与实际值的差异度较小。

表1 测量数据 mm

实际值*采用实测方法得出:在实验室常温常压下,对同一样裙板部件测量,用标准测力装置测力,标准量尺测变形量,得出实际值。

5 试验结果分析

通过对试验结果进行分析,得出如下结论:

1)应适当加强围裙板的刚度,如增加其材料厚度,这样因异物被夹入而导致围裙板的变形量就能变小,确保了梯级与围裙板间隙的安全性。

2)应根据实际需要改进自动扶梯杵架内的设计,利用结构达到提高围裙板强度的目的,如改进设计使围裙板的背后刚好是杵架的立梁,这相当于给围裙板增加了加强筋,可以大大减少其变形量。

3)应改良围裙板和自动扶梯内部机械结构连接方式,使其接合的地方不容易产生大的变形。

6 结束语

围裙板刚度作为自动扶梯中一项重要指标,和乘坐安全息息相关,业界也需要加强技术研发,以增加围裙板刚度,减少围裙板变形量,以满足安全要求。

同时,检验检测人员也需要合适、精确的测量仪器来对围裙板刚度进行检测,切实保证其满足国家标准。本文介绍的自动扶梯围裙板刚度检测装置,采用机械式螺旋加力,并通过控制主机实时显示位移量和加载力值,具有良好的检测精度,不失为一种切合市场需要的仪器设备。

[1] 周振龙．自动扶梯梯级与围裙板夹人原因分析及预防[A]．中国机械工程学会设备与维修工程分会．2015年中国机械工程学会设备与维修工程分会学术年会论文集[C]．中国机械工程学会设备与维修工程分会，2015：2．

[2] GB 16899—2011 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范[S]．

Research and Application of the Escalator’s Skirting Rigidity Testing Device

Tang Jingsheng1Lin Xiaoming2
(1. Zhuhai Anyue Technology Co., Ltd. Zhuhai 519000)
(2. Zhuhai Branch, Guangdong Institute of Special Equipment Inspection and Research Zhuhai 519002)

Under the condition of insufficient rigidity of the escalator’ skirting, gaps between cascade and skirting could lead to accidents. This paper introduces a rigidity testing device which can measure the skirting’s rigidity appropriately and accurately. This device can ensure the skirting to withstand the required pressure, meet the national standard's requirement and avoid safety accidents.

Escalator Skirting Testing device

X941

B

1673-257X(2017)08-0041-04

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.08.010

汤景升（1988～)，男，本科，经理，助理工程师，从事机电类特种设备安全检测、检测方法及仪器研究工作。

汤景升，E-mail： 972289641@qq．com。

2016-10-26）