一種自動扶梯梳齒板安全保護開關觸發力測量裝置*

林燕 黃子豪 何山 江愛華

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一種自動扶梯梳齒板安全保護開關觸發力測量裝置*

林燕1黃子豪2何山1江愛華1

（1.廣州特種機電設備檢測研究院 2.廣東工業大學）

針對現有自動扶梯梳齒板安全保護開關檢測方案無法測量觸發力大小，且需檢測人員數量多等問題，設計一種自動扶梯梳齒板安全保護開關觸發力測量裝置。該裝置利用齒輪傳動與螺紋推動將扭矩進行二級放大，產生足夠的推力或拉力以觸發安全保護開關；利用偏心輪產生較大夾緊力以保證有效觸發安全保護開關；可適用于水平觸發與垂直觸發2種型式的安全保護開關。

自動扶梯梳齒板；安全保護開關；觸發力；測量裝置

0 引言

自動扶梯安全保護裝置通常布設在樓層板下面，即自動扶梯或自動人行道出入口與梳齒板連接的金屬板下面，并連接有安全保護開關。當有異物卡入梳齒板和梯級踏板之間時，產生的相互作用力帶動與梳齒板相連的樓層板移動，并觸發安全保護開關，使自動扶梯停止運行，保護人員安全[1]。

目前，關于自動扶梯梳齒板安全保護開關的檢測是利用簡單的工具推動或拉動梳齒板[2-3]，檢測其是否能夠觸發安全保護開關，對觸發所需的力沒有準確測量。這種檢測方法僅能檢測安全保護開關觸發是否失效，對安全觸發力的調整沒有實質性幫助，且需要2人配合才能完成。

針對上述問題，本文設計一種自動扶梯梳齒板安全保護開關觸發力測量裝置，可直接測量梳齒板觸發安全保護開關所需的力。根據測得的力，結合實際運行過程，設定合理的觸發力，確保自動扶梯正常安全運行。

1 測量裝置的結構及工作方式

1.1　結構形式

自動扶梯梳齒板安全保護開關觸發力測量裝置包括主體結構、固定結構、拉壓力傳動結構和拉壓力測量結構，如圖1所示。

主體結構內部設置有導軌和軸承座，用于裝配固定結構、拉壓力傳動機構和拉壓力測量傳感器。

固定結構由鎖緊塊、鎖緊撥桿和偏心輪裝配于主體結構上，用于固定測量裝置，以便進行拉壓力測量。

拉壓力傳動結構位于主體結構內，由齒輪傳動機構、傳動套筒、螺紋推桿、球鉸和拉壓桿裝配成，用于操作拉壓桿的伸縮，從而觸發安全保護開關，便于拉壓力測量結構進行測量。

拉壓力測量結構包括拉壓力傳感器和拉壓力顯示器，位于拉壓力傳動結構中，可在完成動作傳遞的過程中測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-傳動套筒 8-主體結構 9-轉動撥桿

1.2　工作方式

在鎖緊塊底部偏心輪一側有凸出的2個平行片狀結構，其中臨近偏心輪的夾緊片為活動夾緊片，與活動夾緊片平行的為固定夾緊片。活動夾緊片兩側及一端有貫穿夾緊塊上下面的孔，使活動夾緊片僅有一端與夾緊塊連接，如圖2所示。通過轉動鎖緊撥桿，帶動同軸的偏心輪轉動，擠壓活動夾緊片的位移，使兩夾緊片之間的縫隙變化，從而實現夾緊和松開。

1-鎖緊塊 2-鎖緊撥桿 3-偏心輪 4-活動夾緊片 5-固定夾緊片

裝置的齒輪傳動機構包括一對相互嚙合的錐形齒輪：輸入齒輪和輸出齒輪。裝置固定后，通過旋轉轉動撥桿，帶動齒輪傳動結構運轉，并將垂直方向的轉動轉換成水平方向的轉動。輸出齒輪位于傳動套筒一端且與傳動套筒同軸連接，如圖3所示，通過螺旋傳動，將傳動套筒的轉動轉換為螺紋推桿的直線運動。

1-螺紋推桿 2-傳動套筒 3-輸出齒輪 4-輸入齒輪

2 測量裝置的測量方法

2.1　測量步驟

本裝置可測量水平運動和垂直運動觸發安全保護開關的觸發力大小，如圖4所示。在測量垂直運動觸發的安全保護開關拉力大小時，設置一個支架，如圖4(b)所示，將主體結構固定于支架上，進行觸發開關所需拉力測量，測量步驟如圖5所示。

1-水平觸發安全保護開關2-梳齒板3-測量裝置 4-梯級5-垂直觸發安全保護開關6-支架

圖5　測量步驟

2.2　測量數據顯示

拉壓力測量結構中，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數據線連接，用于接收拉壓力傳感器測量的力。該力經過數據處理，實時顯示在顯示屏上，方便測試人員讀取。

拉壓力顯示器具備記憶功能、警報功能和藍牙功能。

記憶功能，可記錄20條最近測量的數據，并可通過顯示屏幕的按鈕翻看最近20條測量數據。

警報功能，在調整安全保護開關觸發力時，根據設定的合理拉壓力范圍，提前設置預警拉壓力。當拉壓力達到預警拉壓力時，拉壓力顯示器發出蜂鳴聲，說明梳齒板安全保護開關觸發力過大，扶梯運行過程中遇到異物卡入時不能及時停止，威脅乘客的安全。此時需調整安全保護開關，直至觸發力在設定的合理范圍。警報功能可以防止測量裝置受力過大而損壞。

藍牙功能，可將測得的拉壓力數據通過藍牙傳輸給手機、平板電腦等移動客戶端。移動客戶端可以儲存多條測量數據，方便后期統計整個測量情況，得出扶梯安全保護開關的合格率。

在測量安全保護開關觸發力時，調整測量裝置和拉壓桿到適當位置，將整個測量裝置固定在梯級或者支架上；用手撥動轉動撥桿旋轉，帶動同軸的小齒輪旋轉，小齒輪將轉動傳遞給與之嚙合的大齒輪，大齒輪帶動同軸連接的傳動套筒一起轉動；螺紋推桿將傳動套筒的轉動轉化成直線伸縮，并帶動拉壓力傳感器伸縮；拉壓力傳感器通過球鉸將螺紋推桿的運動傳遞給拉壓桿，帶動拉壓桿伸縮；同時，拉壓力傳感器通過球鉸測量拉壓桿所傳遞的力，將測得的數據傳遞給拉壓力顯示器；拉壓力顯示器將數據處理后，通過顯示屏實時顯示所測量的力。

3 強度驗算[5-8]

3.1　螺旋傳動強度驗算

3.1.1 效率和力矩計算

螺旋傳動效率計算公式為

轉矩公式為

3.1.2 強度驗算

1） 螺桿強度驗算

螺桿強度計算公式為

2） 螺紋強度驗算

則有

綜上所述，螺旋傳動滿足強度要求。

3.2　齒輪傳動強度驗算

1）齒面接觸疲勞強度

2）齒根彎曲疲勞強度

彎曲應力為

4 結語

本文設計的自動扶梯梳齒板安全保護開關觸發力測量裝置，通過螺紋傳動機構控制檢測頭的伸縮，模擬自動扶梯梳齒板受力觸發安全保護開關的真實場景，觸發水平方向和垂直方向的安全保護開關。在受力到觸發安全保護開關的過程中，測量該梳齒板觸發安全保護開關所需要的力。根據測得的力，結合實際運行過程設定的合理觸發力。調整安全保護開關觸發機構，使該梳齒板安全保護開關觸發力處于所設定的范圍，確保自動扶梯正常安全運行。

該裝置結構簡單、測量準確，只需要1人即可完成操作，提高了自動扶梯運行的安全性和可靠性，同時節省了檢測人力成本，提高檢測效率。

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

[2] 江葉峰,蘇萬斌,朱衛峰.扶梯梳齒板異物保護裝置失效型式分析及檢測方法[J].質量與認證,2017(2):71-73.

[3] 胡智勇,郭福興,王文峰.自動扶梯梳齒板保護裝置檢驗的探討[J].中國特種設備安全,2018,34(1):30-32.

[4] 江葉峰,蘇萬斌,朱衛峰,等.扶梯梳齒板異物保護裝置檢測儀[J].機械與電子,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度設計[J].機電工程技術,2013,42(8):54-55,110.

[6] 崔衛衛.奧的斯:梳齒板和樓層板設計要穩健[N].政府采購信息報,2015-09-21(021).

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

[8] 江葉峰,朱建新,柏治國.基于薄板理論的梳齒板異物保護裝置有限元分析及試驗驗證[J].機械與電子,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、評估技術等。E-mail: 1084557360@qq.com

廣東省質量技術監督局科技計劃項目（2018PT10）；廣州市質量技術監督局科技項目（2018KJ10）。