自动扶梯驱动机及其控制系统设计

自动扶梯驱动机及其控制系统设计摘要：自动扶梯应用日益广泛，大型商场，宾馆都已离不开它，且在火车站，机场等更是大显身手。

一个完整的扶梯系统包括电动机、主传动机构、链传动机构、以及滚轮、梯级、扶手等。

通常把电动机、主传动机构、链传动机构以及制动、限速机构设计成一整体，叫做驱动机。

驱动机是自动扶梯最为重要的机构，它的质量直接决定了自动扶梯的工作性能、工作状态、工作寿命等。

本设计通过对自动扶梯的基本结构的认识，考虑了各方面的因素，对自动扶梯的传动机构做了选择。

进行了自动扶梯的功率计算、蜗杆轴的设计计算，低速轴的设计计算，刚度校核计算等，最后设计了自动扶梯的电气控制系统。

关键词：自动扶梯；电动机；驱动机装置；蜗杆轴；低速轴，电气控制ABSTRACT：The range of Escalators includes products for commercial use in department stores, hotels or offices, as well as those for use in public areas such as railway stations, airports or the underground.A comprehensive system of escalator includes the electric motor,the main Transmission mechanism ,the chain transmission mechanism and steps,handrails. Usually,get the elector motor,the main transmission mechanism and additional brakes into one ,called the drive.The drive is the most important part of the escalator ,which effects directly the quality of the escalator.for example ,the drive is the origin of the noise and the vibration produced when the escalator works.Based on the escalator understanding of the basic structure ，and considering the various factors, we decide the transmission of escalator. We have maked the power calculation of escalator,the designing of worm shaft,the designing of Low-speed shaft ,calculation of stiffness checking and so on . At last,designed the electricity control system.Key words: Escalator ；motor；Drivers device；worm shaft；low-speed shaft；electricity control一、引言自动扶梯是机电一体化的典型产品。

近年来自动扶梯的高速度发展，不仅满足了各部门得到需要，而且促进了各行业的兴隆发达，效益倍增。

“自动扶梯热”的形成和持续，将进一步促使新产品的开发和产品质量的提高。

在这种形式下，普及电梯技术，研究电梯技术已成为当务之急。

自动扶梯是由一台特种结构型式的链式输送机和两台特殊结构型式的胶带输送机所组合而成的，用以在建筑物的不同层高间运载人员上下的一种连续输送机械。

一系列的梯级与两根牵引链条连接在一起，在按一定线路布置的导轨上运行即形成自动扶梯的梯路。

牵引链条绕过上牵引链轮、下张紧装置并通过上、下分支的若干直线、曲线区段构成闭合环路。

这一环路的上分支中的各个梯级（也就是梯路）应严格保持水平，以供乘客站立。

上牵引链轮（也就是主轴）通过减速器等与电动机相连以获得动力。

扶梯两旁装有与梯路同步运行的扶手装置，以供乘客扶手之用。

扶手装置同样由上述电动机驱动。

为了保证自动扶梯乘客绝对安全，要求装设多种安全装置。

自动扶梯由动力源、传动机构、执行机构三部分组成。

其工作原理是：电动机驱动主传动机构、链传动机构及多个滚轮，带动梯级循环运行，执行输送任务，往往把电动机、主传动机构及附加的制动与限速装置设计成一个整体，这个整体就称为驱动机。

驱动机是自动扶梯的驱动和减速机构，是其主要组成部分。

主要功能是驱动扶梯减速运行，完成停车制动，限制超速和逆转运行。

驱动机的产品质量直接影响整个扶梯的工作性能、工作状态、运载能力、工作寿命，所以扶梯对驱动机提出了极高的技术要求，研究驱动机，采用高技术设计驱动机，高质量地生产驱动机已成为开发和发展自动扶梯的重要课题。

本设计主要设计自动扶梯驱动机的蜗轮蜗杆减速器。

二、自动扶梯的基本结构自动扶梯由梯级、牵引链条、梯路导轨系统、驱动装置、张紧装置、扶手装置和金属结构等若干部件组成。

（一）梯级梯级的功能是用来运送乘客，是扶梯的工作部件。

梯级上有四个轮子，二个直接装在梯级上，称为梯级滚轮；另二个装在梯级链上，使梯级与梯级相连，称为梯级链滚轮。

由于梯级链滚轮受的力要大一些，又称为梯级主轮；梯级滚轮则被称为副轮。

图2-1 梯级结构示意图1-梯级竖板 2-梯级踏板 3-主动轴 4-梯级主轮 5-梯级构架 6-梯级副轮（二）牵引链条牵引链条是自动扶梯主要的传递动力构件，其质量直接影响自动扶梯的运行平稳和噪声高低。

图2-2 套筒滚子链1-销 2链板 3-滚子 4-梯级主轮 5-梯级轴图2-3 滚轮链图2-4 梯级的滚轮1-滚轮(梯级副轮) 2-梯级 3-链板 1-轮毂 2-球轴承 3-轮缘（三）梯路导轨系统自动扶梯梯路导轨系统包括主轮和辅轮的全部导轨、反轨、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。

图2-5导轨形状1-主轮工作轨 2-副轮工作轨 3-返回轨 4-卸载轨图2-6转向导轨1-主轮导轨 2-转向内导轨 3-转向外导轨4-梯级链安全装置组件 5-连接导轨 6-返回主导轨（四）驱动装置驱动装置的作用是将动力传递给予梯路系统及扶手系统。

一般由电动机、减速器、制动器、传动链条及驱动主轴等组成。

按驱动装置所在自动扶梯的位置可分为端部驱动装置和中间驱动装置两种。

端部驱动结构形式生产时间已久，工艺成熟，维修方便，我国绝大多数企业均生产这种形式结构。

图2-7端部驱动装置1-扶手带 2-牵引链轮 3-控制柜 4-驱动机组 5-传动链条 6-传动链轮7-主驱动轴 8-扶手驱动轮 9-扶手带压紧装置 10-梯级链条 11-梯级端部驱动装置是常用的一种驱动装置。

由图2-7可知：驱动机组通过传动链条带动驱动主轴（见图2-8），主轴上装有两个牵引链轮、两个扶手驱动轮、传动链轮以及紧急制动器等。

牵引链条上装有一系列梯级，由主轴上的牵引链轮带动。

主轴上的扶手驱动轮通过扶手传动链条使扶手驱动轮驱动扶手胶带。

另有扶手胶带压紧装置，以增加扶手胶带与扶手驱动轮间的摩擦力，防止打滑。

1.主机：扶梯的动力，通过主驱动链使主轴转动。

2.主驱动轴：轴使得梯级链轮带动梯级链，使安装在梯级链条上的梯级运功；轴上的扶手带驱动链以相同的方式驱动扶手带驱动轮，使扶手带运功。

图2-8主驱动轴的结构图2-9装有吸音垫的梯级链轮1-驱动链轮 2-梯级链轮 3-轴 1-链轮 2-吸音垫4-附加制动器 5-扶手驱动链轮3.梯级链轮张紧装置：使自动扶梯的牵引链条获得必要的初张力，以保证自动扶梯正常运转。

图2-10梯级链张紧装置1-链轮 2-拉簧4.动润滑装置：其功能是定时、定量对梯级、主驱动链等运动部件进行润滑。

（五）扶手系统扶手系统由扶手带、扶手带驱动装置和扶手装置组成。

1.扶手带：是与梯级以相同速度运动的，供人扶手的部件。

图2-11平面型扶手带图2-12三角带型扶手1,4-橡胶 2-滑动层 3-三角带5-钢丝2.扶手带驱动装置：其功能是驱动扶手带。

3.扶手装置：扶手装置是乘客乘扶梯时扶手用的，同时起到护栏的作用。

它由扶手带、扶手带导轨、扶手支架、扶手栏板、内外盖板及裙部组成。

（六）金属结构自动扶梯的金属结构即扶梯的桁架，桁架架设在建筑物结构上，能支承全部部件和乘客的重量，用型钢焊接而成。

桁架上所有的弦、柱及对角支承均可采用角钢、方形钢管焊接而成。

要求刚度好、重量轻。

根据设计需要和便于运输，桁架一般分成三段，即上水平段框架、倾斜段框架。

下水平段框架。

提升高度较大时，再对倾斜段分段。

图2-13金属结构1-上弦 2-对角支承 3-柱 4-下弦（七）安全保护系统安全保护系统的功能是当自动扶梯处于不安全状态，安全装置使之停止。

最常见的保护装置有：1.主驱动链破短保护：当驱动链松弛或破断时，使扶梯停止。

2.扶手带入口保护：防止手伸入扶手带入口的保护。

3.梯级链的安全保护：当梯级链过分伸长或断裂时，使扶梯停止。

4.梳齿板安全保护：当梯级在通过梳齿板受到阻碍时使扶梯停止。

5.梯级运行安全保护：当梯级滚轮破损导致梯级塌陷时迫使梯级停止。

6.防逆转保护：当扶梯在运行中发生逆向运动时，使扶梯停止。

三、驱动机的类型（一）驱动机应具备的技术条件1. 驱动机的组成驱动机主要由交流电动机、主减速器、制动器、限速器、防逆运转器及机架组成。

图3-1 驱动机外观如图3.1所示的驱动机组是采用立式蜗轮减速器和双块式制动器的结构。

电动机和主减速器通过同轴线止扣用螺栓固联在一起。

电动机轴和主减速器的高速主动轴为一体；制动器放在高速轴上，以获得较小的制动力矩；防逆运转器放置在低速从动轴上，接通电源，制动器打开，电动机运转将功率输入给主传动机构，通过主传动机构的从动轴将功率传人链传动机构，带动梯级和扶手带运行工作。

切断电源时，制动器通过弹簧由包闸臂包紧包闸轮，产生摩擦力矩，使主轴减速停车。

当电动机超速时，限速器切断电源，制动器工作，扶梯随之停车，同样逆运转时亦可停车。

整个驱动机固联在机架上。

2. 驱动机的技术要求（1）具有较高的强度即在设计驱动机时，应首先满足在设计寿命内，不产生任何失效形式的强度要求。

（2）具有较高的传动效率传动效率体现了输入功率在驱动机中有效利用的程度。

在输入功率相同的情况下，克服生产阻力矩的大小直接影响驱动机传动效率的高低，也反映了能量损耗的多少。