自动扶梯运载系统：结构与原理

自动扶梯的运载系统由梯级、牵引构件、梯路导轨系统、梳齿前沿板等组成。驱动链将驱动主机的动力传送给梯级，沿着梯路导轨系统运行。

1.梯　级

（1）梯级结构

梯级是一种特殊形式的四轮小车，是数量最多的运动部件，其结构组成如图6-12所示。梯级常见的两种主要制作方式有整体式和分体式。梯级由踏板、踢板、梯级支架和车轮组成。整体式梯级是将踏板、踢板和梯级支架三者于一体整只压铸而成，如图6-13所示。各梯级的主轮轮轴与梯级链活套在一起，这样可以做到梯级在上分支保持水平，在下分支进行翻转。分体式是将上述三者拼装组合而成。整体式梯级常采用铝合金整体压铸而成；分体式梯级则常采用不锈钢加工的部件拼装而成。整体式梯级精度高，自重轻，加工速度高，正在逐渐取代分体组装式梯级。

牵引链条与主轮的轮轴铰接而带动梯级沿预设的轨道运行，而辅轮支承梯级上的乘客，也沿着设置的轨道运行，通过轨道的设计，使自动扶梯上分支的梯级保持水平，而在下分支中将梯级倒挂。

自动扶梯基本结构——梯级、导轨

图6-12　自动扶梯梯级

1—踢板；2—辅轮；3—支架；4—主轮；
5—轴；6—踏板。

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图6-13　整体式梯级

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一台小提升高度自动扶梯的梯级需50～100只；大提升高度自动扶梯的梯级多达700只。梯级数量众多，又是经常运动部件，因此一台自动扶梯的质量在很大程度上取决于梯级的结构和质量。对梯级的要求是自重轻、工艺性能好、装拆维修方便。

（2）梯级的重要尺寸参数及要求

梯级宽度（名义宽度），常见的梯级宽度有600、800、1 000 mm等。

梯级深度，即梯级踏板的深度，是乘客双脚与梯级接触的部位，为保证乘客能够稳定站立，此尺寸须大于380 mm。

梯级基距，主轮与辅轮之间的距离，一般为310～350 mm。

轨距，即梯级中两主轮之间的距离。

梯级间距，一般为400～405 mm。

其中对梯级结构影响较大的参数是基距，基距一般分为短基距、长基距和中基距三种。短基距梯级制造方便，能减小牵引轮直径，使自动扶梯结构紧凑，但会造成梯级稳定性差的问题；长基距梯级避免了稳定性差的问题，运转平稳，但整体结构尺寸变大，牵引链轮直径变大；我国目前多采用中基距梯级。

梯级要求制作精度高、刚性好、运行安全可靠、高的抗疲劳度、重量轻、结构合理、易安装、方便维修，具有一定的耐磨性和耐腐蚀性。

梯级高度不超过0.24 m，深度至少为0.38 m，宽度为0.58～1.1 m，踏板表面齿槽宽度为5～7 mm，深度大于10 mm，顶宽为2.5～5 mm。自动扶梯传动装置一般采取多排链、双排链传动以及齿轮传动。也有采用三角皮带传动，但不得使用平皮带传动。

2.牵引构件及张紧装置

在前面已经介绍过，自动扶梯的驱动装置（即动力牵引装置）根据其安装在扶梯上的位置，分为采用牵引链条的端部驱动和采用牵引齿条的中部驱动两种。

（1）牵引链条

端部驱动装置所用的牵引链条一般为套筒滚子链，它由链片、小轴和套筒等组成，如图6-14所示。在我国自动扶梯制造业中，一般都采用普通套筒滚子链，因为这种链条具有较高的可靠性且安装方便。目前所采用的牵引链条分段长度一般为1.6 m，为了减少左右两根牵引链条在运转中发生偏差而引起梯级的偏斜，对梯级两侧同一区段的两根牵引链条的长度公差应该进行选配，保证同一区段两根牵引链条的长度累积误差尽量接近，所以牵引链条在生产后出厂时，就应标明选配的长度公差。

图6-14　自动扶梯牵引链条

牵引链条是自动扶梯主要的传递动力构件，其质量及运行情况直接影响到自动扶梯的运行平稳和噪声，图6-14为常用的牵引链条结构。梯级主轮可置于牵引链条的内侧［见图6-15（a）］或外侧，也可置于牵引链条的两个链片之间［见图6-15（b）］。梯级主轮置于牵引链轮内、外侧的链条的结构，可采用较大的主轮，如直径为100 mm或更大，能承受较大的轮压，可以使用大尺寸的链片，且链片在进行调质处理后，适用于公共交通型等长期重载工况的自动扶梯；对于装在牵引链条两链片之间的主轮，既是梯级的承载件，又是与牵引链轮相啮合的啮合件，因而主轮直径受到限制，图6-15（b）所示的结构直径为70 mm。主轮外圈由耐磨塑料制成，内装高质量轴承。这种特殊塑料的轮外圈既可满足轮压的要求，又可降低噪声，适用于提升高度较低的普通型自动扶梯。

图6-15　牵引链条结构

节距是牵引链条的主要参数，即两滚子轴线间的距离。节距小则链条工作平稳，但是关节增多，链条自重和成本加大，而且关节处的摩擦损失大；反之，节距大则自重轻，价格便宜，但为保持工作平稳，链轮齿数和直径也要增大，这就加大了驱动装置和张紧装置的外形尺寸。一般自动扶梯两梯级间的节距采用400～406.4 mm，牵引链条节距有：67.7、100、101.6、135、200 mm等几种。大提升高度扶梯采用大节距牵引链条，例如提升高度60 m的自动扶梯采用200 mm节距的牵引链条；小提升高度自动扶梯采用小节距牵引链条，例如4 m自动扶梯则可采用67.7 mm节距的牵引链条。

（2）张紧装置

自动扶梯的下转向站被称为张紧站，因为它除了提供梯级回转空间外，还对梯级链进行张紧。张紧装置即是安装在下转向站中，为梯级链和梯级轮提供回转轨迹，并对梯级链进行预张紧的装置。梯级链要正常运行，张紧必不可少，若不对梯级链进行张紧或张紧力不够，梯级链将无法与链轮正常啮合，甚至可能脱离链轮。

梯级链张紧装置由张紧压缩弹簧、张紧站轴、梯级轮回转装置、梯级链回转装置和梯级链断链保护装置组成，如图6-16所示。张紧装置一般作为一个装配体安装在金属桁架中，旋动张紧压缩弹簧拉杆最末端的位置调节螺丝，可使张紧装置沿金属桁架前后移动；旋动张紧压缩弹簧拉杆上的张紧力调节螺丝，可调整张紧压缩弹簧的压缩力，实现张紧装置对梯级链张紧力的调节。(www.xing528.com)

梯级链断链保护装置是一个电气安全开关，开关座固定于金属桁架上，开关的常闭触点串接于电气安全回路中。当梯级链无意缩短、伸长或断裂时，安装在张紧装置上的碰压板将会碰压此电气开关，使开关触点断开，从而切断自动扶梯的电气安全回路，电机停止，进而停止梯级移动，避免自动扶梯因继续运行而对乘客造成伤害及损坏设备。只有在维修人员检查完毕并手动复位此开关后，自动扶梯才能再次启动运行。

图6-16　梯级链张紧装置

1—压缩弹簧；2—张紧站轴；3—梯级链回转装置；4—梯级轮回转装置；5—位置调节螺丝；
6—张紧力调节螺丝；7—梯级链断链保护装置。

3.梯路导轨系统

自动扶梯的梯级沿着金属结构按一定要求设置的多根导轨运行，以形成阶梯、平面并进行转向。自动扶梯的导轨系统通常由三部分组成：上部导轨，通常是由鱼形板组合、切线导轨、驱动主轴、曳引链和扶手驱动主轴等部件组成；倾斜段导轨，全部由金属型材制成，导轨位置由导轨装配工装确定，其主要由主轨、副轨、返回轨和防跳轨等组成；下部导轨，通常称为下鱼形板组合，它整体安装在桁架里，下鱼形板组合带有张紧滑动装置部分，能满足张紧梯级链的需要。

（1）自动扶梯的导轨、返回轨

自动扶梯梯路导轨系统包括主轮和辅轮所用的全部导轨、返回轨、导轨支架及转向壁等；导轨系统的作用在于支承由梯级主轮和辅轮传递来的梯路载荷，保证梯级按一定的规律运动以及防止梯级跑偏等。梯级两侧各有一个主轮和辅轮，每个轮子都需要支承和导向，为方便安装和调整，主轮和辅轮导轨通常分别设置，这样在一个方向上就需要有两根导轨，加上自动扶梯有运载及回转两个分支，自动扶梯每一侧通常就有四根导轨，如图6-17所示。由图可见，梯级导向系统从上到下为梯级链（主轮）导轨、辅轮导轨、辅轮返回轨和梯级链（主轮）返回轨。

图6-17　梯级导轨示意图

1—梯级链（主轮）返回轨；2—辅轮返回轨；3—辅轮导轨；4—梯级链（主轮）导轨；
5—梯级链；6—梯级辅轮；7—梯级。

主轮一般有内置式（置于梯级链链片中）及外置式（置于梯级链外侧，通过主轮轴与梯级链相连）两种。无论哪种主轮，其与梯级链都是同轴固定的，所以主轮导轨也称为梯级链导轨。主轮导轨除对主轮起径向支承和导向外，还对主轮及梯级链进行轴向导向，防止梯级左右偏移。辅轮导轨只对辅轮进行径向支承和导向。

在运载分支，主轮导轨在辅轮导轨上方，而在返回分支，主轮导轨设置在辅轮导轨下方。在返回分支中，梯级是倒挂在辅轮导轨上的。

支撑各种导轨的导轨支架及异形导轨如图6-18所示，导轨的材料可用冷拉、冷轧角钢或异形钢材制作，返回轨因处于梯级控制运行状态区域，可用热轧型钢制作。

在工作分支的上、下水平区段处，导轨侧面与梯级主轮侧面的平均间隙要求小于0.5 mm，以保证梯级能顺利通过梳齿板，其他区段的间隙要求小于1 mm。

（2）转向壁

当牵引链条通过驱动端牵引链轮和张紧端张紧链轮转向时，梯级主轮已不需要导轨及返回轨了，该处是导轨及返回轨的终端，该导轨的终端不允许超过链轮的中心线，并制成喇叭口形式，便于导向。但是辅轮经过驱动端与张紧端时仍然需要转向导轨，这种辅轮将终端转向导轨做成整体式的，即为转向壁，如图6-19所示。转向壁将与上分支辅轮导轨和下分支辅轮导轨相连接。

图6-18　导轨支架及异形导轨

图6-19　转向壁

中间驱动装置位于自动扶梯的中部，因而在驱动端和张紧端都没有链轮，梯级主轮行至上、下两个端部时，就需要经过如辅轮转向壁一样的转向导轨。这两个转向轨道通常各由两段约为1/4弧段长的导轨组成，其中下部一段需要略可游动，以补偿由于长400 mm的牵引齿条从一分支转入另一分支时在圆周上所产生的误差，如图6-20所示。

图6-20　中间驱动转向壁

4.梳齿板及过渡盖板

在自动扶梯和自动人行道上下两端的梯级/踏板出入口处，安装有梳齿板。梳齿板的梳齿与梯级/踏板的齿槽啮合，其作用是使运动的梯级与出入口处着陆区固定的装置之间形成一个过渡，且间隙足够小，避免产生挤夹；梳齿板同时也是自动扶梯的安全保护装置，梳齿板的后面有微动开关，如有异物卡入时，可以使自动扶梯停止运行。

梳齿板主要由固定前沿板、活动前沿板和梳齿组成，如图6-21所示。梳齿板的一边支撑在固定前沿板上，另一边作为梳齿的固定面，它的水平倾角小于10°。梳齿板的结构多为可调式，以保证梳齿与齿槽的啮合深度符合要求。常见的梳齿板按照使用材料来区分有铝合金和塑料两种。

图6-21　梳齿板

1—压缩弹簧；2—安全开关；3—推杆；4—梳齿板；5—梯级导向块；
6—活动前沿板；7—固定前沿板；8—踏板。

为了确保乘客上下自动扶梯的安全，必须在自动扶梯进、出口设置梳齿前沿板，它包括梳齿、梳齿板、前沿板三部分，如图6-22所示。梳齿的齿应与梯级的齿槽相啮合，齿的宽度不小于2.5 mm，端部修成圆角，保证在啮合区域即使乘客的鞋或物品在梯级上相对静止，也会平滑地过渡到楼层板上。一旦有物品不慎阻碍了梯级的运行，梳齿被抬起或位移，触发微动开关切断电路使扶梯停止运行。梳齿的水平倾角不超过40°，梳齿可采用铝合金压铸而成，也可采用工程塑料制作。

图6-22　梳齿前沿板示意图

1—前沿板；2—梳齿板；3—梳齿；4—梯级踏板。

梳齿板被固定支撑在前沿板上并固定梳齿，水平倾角小于10°，梳齿板的结构为可调，保证梳齿啮合深度大于6 mm。

自动扶梯梯级在出入口处应有导向，使从离开梳齿梯级的平直段和将进入梳齿板梯级的平直段至少为0.8 m（该距离从梳齿根部量起），在平直运动段内，两个相邻梯级之间的最大高度误差为4 mm。若额定速度大于0.5 m/s或提升高度大于6 m，该平直段至少为1.2 m（始测点与上述相同）。