一種自動(dòng)扶梯梳齒板安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力測(cè)量裝置*

林燕 黃子豪 何山 江愛華

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一種自動(dòng)扶梯梳齒板安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力測(cè)量裝置*

林燕1黃子豪2何山1江愛華1

（1.廣州特種機(jī)電設(shè)備檢測(cè)研究院 2.廣東工業(yè)大學(xué)）

針對(duì)現(xiàn)有自動(dòng)扶梯梳齒板安全保護(hù)開關(guān)檢測(cè)方案無(wú)法測(cè)量觸發(fā)力大小，且需檢測(cè)人員數(shù)量多等問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)扶梯梳齒板安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力測(cè)量裝置。該裝置利用齒輪傳動(dòng)與螺紋推動(dòng)將扭矩進(jìn)行二級(jí)放大，產(chǎn)生足夠的推力或拉力以觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)；利用偏心輪產(chǎn)生較大夾緊力以保證有效觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)；可適用于水平觸發(fā)與垂直觸發(fā)2種型式的安全保護(hù)開關(guān)。

自動(dòng)扶梯梳齒板；安全保護(hù)開關(guān)；觸發(fā)力；測(cè)量裝置

0 引言

自動(dòng)扶梯安全保護(hù)裝置通常布設(shè)在樓層板下面，即自動(dòng)扶梯或自動(dòng)人行道出入口與梳齒板連接的金屬板下面，并連接有安全保護(hù)開關(guān)。當(dāng)有異物卡入梳齒板和梯級(jí)踏板之間時(shí)，產(chǎn)生的相互作用力帶動(dòng)與梳齒板相連的樓層板移動(dòng)，并觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)，使自動(dòng)扶梯停止運(yùn)行，保護(hù)人員安全[1]。

目前，關(guān)于自動(dòng)扶梯梳齒板安全保護(hù)開關(guān)的檢測(cè)是利用簡(jiǎn)單的工具推動(dòng)或拉動(dòng)梳齒板[2-3]，檢測(cè)其是否能夠觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)，對(duì)觸發(fā)所需的力沒有準(zhǔn)確測(cè)量。這種檢測(cè)方法僅能檢測(cè)安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)是否失效，對(duì)安全觸發(fā)力的調(diào)整沒有實(shí)質(zhì)性幫助，且需要2人配合才能完成。

針對(duì)上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)一種自動(dòng)扶梯梳齒板安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力測(cè)量裝置，可直接測(cè)量梳齒板觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)所需的力。根據(jù)測(cè)得的力，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，設(shè)定合理的觸發(fā)力，確保自動(dòng)扶梯正常安全運(yùn)行。

1 測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)及工作方式

1.1　結(jié)構(gòu)形式

自動(dòng)扶梯梳齒板安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力測(cè)量裝置包括主體結(jié)構(gòu)、固定結(jié)構(gòu)、拉壓力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)和拉壓力測(cè)量結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有導(dǎo)軌和軸承座，用于裝配固定結(jié)構(gòu)、拉壓力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和拉壓力測(cè)量傳感器。

固定結(jié)構(gòu)由鎖緊塊、鎖緊撥桿和偏心輪裝配于主體結(jié)構(gòu)上，用于固定測(cè)量裝置，以便進(jìn)行拉壓力測(cè)量。

拉壓力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)位于主體結(jié)構(gòu)內(nèi)，由齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)套筒、螺紋推桿、球鉸和拉壓桿裝配成，用于操作拉壓桿的伸縮，從而觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)，便于拉壓力測(cè)量結(jié)構(gòu)進(jìn)行測(cè)量。

拉壓力測(cè)量結(jié)構(gòu)包括拉壓力傳感器和拉壓力顯示器，位于拉壓力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中，可在完成動(dòng)作傳遞的過(guò)程中測(cè)量拉壓桿所承受的拉壓力。

1-拉壓桿 2-球鉸 3-拉壓傳感器 4-鎖緊塊 5-鎖緊撥桿 6-螺紋推桿 7-傳動(dòng)套筒 8-主體結(jié)構(gòu) 9-轉(zhuǎn)動(dòng)撥桿

1.2　工作方式

在鎖緊塊底部偏心輪一側(cè)有凸出的2個(gè)平行片狀結(jié)構(gòu)，其中臨近偏心輪的夾緊片為活動(dòng)夾緊片，與活動(dòng)夾緊片平行的為固定夾緊片?；顒?dòng)夾緊片兩側(cè)及一端有貫穿夾緊塊上下面的孔，使活動(dòng)夾緊片僅有一端與夾緊塊連接，如圖2所示。通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鎖緊撥桿，帶動(dòng)同軸的偏心輪轉(zhuǎn)動(dòng)，擠壓活動(dòng)夾緊片的位移，使兩夾緊片之間的縫隙變化，從而實(shí)現(xiàn)夾緊和松開。

1-鎖緊塊 2-鎖緊撥桿 3-偏心輪 4-活動(dòng)夾緊片 5-固定夾緊片

裝置的齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一對(duì)相互嚙合的錐形齒輪：輸入齒輪和輸出齒輪。裝置固定后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)撥桿，帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，并將垂直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成水平方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出齒輪位于傳動(dòng)套筒一端且與傳動(dòng)套筒同軸連接，如圖3所示，通過(guò)螺旋傳動(dòng)，將傳動(dòng)套筒的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺紋推桿的直線運(yùn)動(dòng)。

1-螺紋推桿 2-傳動(dòng)套筒 3-輸出齒輪 4-輸入齒輪

2 測(cè)量裝置的測(cè)量方法

2.1　測(cè)量步驟

本裝置可測(cè)量水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)的觸發(fā)力大小，如圖4所示。在測(cè)量垂直運(yùn)動(dòng)觸發(fā)的安全保護(hù)開關(guān)拉力大小時(shí)，設(shè)置一個(gè)支架，如圖4(b)所示，將主體結(jié)構(gòu)固定于支架上，進(jìn)行觸發(fā)開關(guān)所需拉力測(cè)量，測(cè)量步驟如圖5所示。

1-水平觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)2-梳齒板3-測(cè)量裝置 4-梯級(jí)5-垂直觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)6-支架

圖5　測(cè)量步驟

2.2　測(cè)量數(shù)據(jù)顯示

拉壓力測(cè)量結(jié)構(gòu)中，拉壓力顯示器與拉壓桿的上平面連接，并與拉壓力傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，用于接收拉壓力傳感器測(cè)量的力。該力經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，實(shí)時(shí)顯示在顯示屏上，方便測(cè)試人員讀取。

拉壓力顯示器具備記憶功能、警報(bào)功能和藍(lán)牙功能。

記憶功能，可記錄20條最近測(cè)量的數(shù)據(jù)，并可通過(guò)顯示屏幕的按鈕翻看最近20條測(cè)量數(shù)據(jù)。

警報(bào)功能，在調(diào)整安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力時(shí)，根據(jù)設(shè)定的合理拉壓力范圍，提前設(shè)置預(yù)警拉壓力。當(dāng)拉壓力達(dá)到預(yù)警拉壓力時(shí)，拉壓力顯示器發(fā)出蜂鳴聲，說(shuō)明梳齒板安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力過(guò)大，扶梯運(yùn)行過(guò)程中遇到異物卡入時(shí)不能及時(shí)停止，威脅乘客的安全。此時(shí)需調(diào)整安全保護(hù)開關(guān)，直至觸發(fā)力在設(shè)定的合理范圍。警報(bào)功能可以防止測(cè)量裝置受力過(guò)大而損壞。

藍(lán)牙功能，可將測(cè)得的拉壓力數(shù)據(jù)通過(guò)藍(lán)牙傳輸給手機(jī)、平板電腦等移動(dòng)客戶端。移動(dòng)客戶端可以儲(chǔ)存多條測(cè)量數(shù)據(jù)，方便后期統(tǒng)計(jì)整個(gè)測(cè)量情況，得出扶梯安全保護(hù)開關(guān)的合格率。

在測(cè)量安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力時(shí)，調(diào)整測(cè)量裝置和拉壓桿到適當(dāng)位置，將整個(gè)測(cè)量裝置固定在梯級(jí)或者支架上；用手撥動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)撥桿旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)同軸的小齒輪旋轉(zhuǎn)，小齒輪將轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給與之嚙合的大齒輪，大齒輪帶動(dòng)同軸連接的傳動(dòng)套筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)；螺紋推桿將傳動(dòng)套筒的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線伸縮，并帶動(dòng)拉壓力傳感器伸縮；拉壓力傳感器通過(guò)球鉸將螺紋推桿的運(yùn)動(dòng)傳遞給拉壓桿，帶動(dòng)拉壓桿伸縮；同時(shí)，拉壓力傳感器通過(guò)球鉸測(cè)量拉壓桿所傳遞的力，將測(cè)得的數(shù)據(jù)傳遞給拉壓力顯示器；拉壓力顯示器將數(shù)據(jù)處理后，通過(guò)顯示屏實(shí)時(shí)顯示所測(cè)量的力。

3 強(qiáng)度驗(yàn)算[5-8]

3.1　螺旋傳動(dòng)強(qiáng)度驗(yàn)算

3.1.1 效率和力矩計(jì)算

螺旋傳動(dòng)效率計(jì)算公式為

轉(zhuǎn)矩公式為

3.1.2 強(qiáng)度驗(yàn)算

1） 螺桿強(qiáng)度驗(yàn)算

螺桿強(qiáng)度計(jì)算公式為

2） 螺紋強(qiáng)度驗(yàn)算

則有

綜上所述，螺旋傳動(dòng)滿足強(qiáng)度要求。

3.2　齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度驗(yàn)算

1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度

2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度

彎曲應(yīng)力為

4 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)扶梯梳齒板安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力測(cè)量裝置，通過(guò)螺紋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)控制檢測(cè)頭的伸縮，模擬自動(dòng)扶梯梳齒板受力觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)的真實(shí)場(chǎng)景，觸發(fā)水平方向和垂直方向的安全保護(hù)開關(guān)。在受力到觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)的過(guò)程中，測(cè)量該梳齒板觸發(fā)安全保護(hù)開關(guān)所需要的力。根據(jù)測(cè)得的力，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行過(guò)程設(shè)定的合理觸發(fā)力。調(diào)整安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)機(jī)構(gòu)，使該梳齒板安全保護(hù)開關(guān)觸發(fā)力處于所設(shè)定的范圍，確保自動(dòng)扶梯正常安全運(yùn)行。

該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量準(zhǔn)確，只需要1人即可完成操作，提高了自動(dòng)扶梯運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)節(jié)省了檢測(cè)人力成本，提高檢測(cè)效率。

[1] 王宜藩,唐智浩,曹海鄰,等.自動(dòng)扶梯梳齒板安全檢測(cè)裝置[J].機(jī)械工程師,2018,33(11):54-56.

[2] 江葉峰,蘇萬(wàn)斌,朱衛(wèi)峰.扶梯梳齒板異物保護(hù)裝置失效型式分析及檢測(cè)方法[J].質(zhì)量與認(rèn)證,2017(2):71-73.

[3] 胡智勇,郭福興,王文峰.自動(dòng)扶梯梳齒板保護(hù)裝置檢驗(yàn)的探討[J].中國(guó)特種設(shè)備安全,2018,34(1):30-32.

[4] 江葉峰,蘇萬(wàn)斌,朱衛(wèi)峰,等.扶梯梳齒板異物保護(hù)裝置檢測(cè)儀[J].機(jī)械與電子,2018,36(4):54-57.

[5] 曹啟章,劉朝暉.基于Pro/Mechanica的扶梯梳齒支撐板的強(qiáng)度設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù),2013,42(8):54-55,110.

[6] 崔衛(wèi)衛(wèi).奧的斯:梳齒板和樓層板設(shè)計(jì)要穩(wěn)健[N].政府采購(gòu)信息報(bào),2015-09-21(021).

[7] 林萍.特種設(shè)備電梯自動(dòng)扶梯自動(dòng)人行道的安全使用[J].科技視界,2016(9):313-314.

[8] 江葉峰,朱建新,柏治國(guó).基于薄板理論的梳齒板異物保護(hù)裝置有限元分析及試驗(yàn)驗(yàn)證[J].機(jī)械與電子,2018,36(7):7-10.

A Trigger Force Measuring Device for Comb Tooth Plate Safety Protection Switch of Escalator

Lin Yan1Huang Zihao2He Shan1Jiang Aihua1

(1.Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection & Testing 2.Guangdong University of Technology)

Based on the analysis of the working principle of the safety protection switch of the comb tooth plate of escalator, aiming at the existing detection scheme of the safety protection switch of the comb tooth plate of escalator which can't measure the magnitude of the triggering force and has many requirements on the number of detection personnel, a kind of measurement device with high efficiency, high precision and low cost is proposed. The device can be used for both horizontal trigger and vertical trigger. The torque is amplified by gear transmission and thread drive to generate enough thrust or tension to trigger the safety switch. The mechanism is compact in design. The design of eccentric wheel is used to generate larger clamping force to ensure that the safety switch can be triggered effectively. The device is helpful to quantify the test of safety protection switch.

Escalator Comb Tooth Plate; Safety Protection Switch; Trigger; Measuring Device

林燕，女，1979年生，大專，工程師，主要研究方向：電梯安全檢驗(yàn)、評(píng)估技術(shù)等。E-mail: 1084557360@qq.com

廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技計(jì)劃項(xiàng)目（2018PT10）；廣州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目（2018KJ10）。