一种自动扶梯梳齿板安全保护开关触发力测量装置*

林燕 黄子豪 何山 江爱华



一种自动扶梯梳齿板安全保护开关触发力测量装置*

林燕1黄子豪2何山1江爱华1

（1.广州特种机电设备检测研究院 2.广东工业大学）

针对现有自动扶梯梳齿板安全保护开关检测方案无法测量触发力大小，且需检测人员数量多等问题，设计一种自动扶梯梳齿板安全保护开关触发力测量装置。该装置利用齿轮传动与螺纹推动将扭矩进行二级放大，产生足够的推力或拉力以触发安全保护开关；利用偏心轮产生较大夹紧力以保证有效触发安全保护开关；可适用于水平触发与垂直触发2种型式的安全保护开关。

自动扶梯梳齿板；安全保护开关；触发力；测量装置

0 引言

自动扶梯安全保护装置通常布设在楼层板下面，即自动扶梯或自动人行道出入口与梳齿板连接的金属板下面，并连接有安全保护开关。当有异物卡入梳齿板和梯级踏板之间时，产生的相互作用力带动与梳齿板相连的楼层板移动，并触发安全保护开关，使自动扶梯停止运行，保护人员安全[1]。

目前，关于自动扶梯梳齿板安全保护开关的检测是利用简单的工具推动或拉动梳齿板[2-3]，检测其是否能够触发安全保护开关，对触发所需的力没有准确测量。这种检测方法仅能检测安全保护开关触发是否失效，对安全触发力的调整没有实质性帮助，且需要2人配合才能完成。

针对上述问题，本文设计一种自动扶梯梳齿板安全保护开关触发力测量装置，可直接测量梳齿板触发安全保护开关所需的力。根据测得的力，结合实际运行过程，设定合理的触发力，确保自动扶梯正常安全运行。

1 测量装置的结构及工作方式

1.1　结构形式

自动扶梯梳齿板安全保护开关触发力测量装置包括主体结构、固定结构、拉压力传动结构和拉压力测量结构，如图1所示。

主体结构内部设置有导轨和轴承座，用于装配固定结构、拉压力传动机构和拉压力测量传感器。

固定结构由锁紧块、锁紧拨杆和偏心轮装配于主体结构上，用于固定测量装置，以便进行拉压力测量。

拉压力传动结构位于主体结构内，由齿轮传动机构、传动套筒、螺纹推杆、球铰和拉压杆装配成，用于操作拉压杆的伸缩，从而触发安全保护开关，便于拉压力测量结构进行测量。

拉压力测量结构包括拉压力传感器和拉压力显示器，位于拉压力传动结构中，可在完成动作传递的过程中测量拉压杆所承受的拉压力。

1-拉压杆 2-球铰 3-拉压传感器 4-锁紧块 5-锁紧拨杆 6-螺纹推杆 7-传动套筒 8-主体结构 9-转动拨杆

1.2　工作方式

在锁紧块底部偏心轮一侧有凸出的2个平行片状结构，其中临近偏心轮的夹紧片为活动夹紧片，与活动夹紧片平行的为固定夹紧片。活动夹紧片两侧及一端有贯穿夹紧块上下面的孔，使活动夹紧片仅有一端与夹紧块连接，如图2所示。通过转动锁紧拨杆，带动同轴的偏心轮转动，挤压活动夹紧片的位移，使两夹紧片之间的缝隙变化，从而实现夹紧和松开。

1-锁紧块 2-锁紧拨杆 3-偏心轮 4-活动夹紧片 5-固定夹紧片

装置的齿轮传动机构包括一对相互啮合的锥形齿轮：输入齿轮和输出齿轮。装置固定后，通过旋转转动拨杆，带动齿轮传动结构运转，并将垂直方向的转动转换成水平方向的转动。输出齿轮位于传动套筒一端且与传动套筒同轴连接，如图3所示，通过螺旋传动，将传动套筒的转动转换为螺纹推杆的直线运动。

1-螺纹推杆 2-传动套筒 3-输出齿轮 4-输入齿轮

2 测量装置的测量方法

2.1　测量步骤

本装置可测量水平运动和垂直运动触发安全保护开关的触发力大小，如图4所示。在测量垂直运动触发的安全保护开关拉力大小时，设置一个支架，如图4(b)所示，将主体结构固定于支架上，进行触发开关所需拉力测量，测量步骤如图5所示。

1-水平触发安全保护开关2-梳齿板3-测量装置 4-梯级5-垂直触发安全保护开关6-支架

图5　测量步骤

2.2　测量数据显示

拉压力测量结构中，拉压力显示器与拉压杆的上平面连接，并与拉压力传感器通过数据线连接，用于接收拉压力传感器测量的力。该力经过数据处理，实时显示在显示屏上，方便测试人员读取。

拉压力显示器具备记忆功能、警报功能和蓝牙功能。

记忆功能，可记录20条最近测量的数据，并可通过显示屏幕的按钮翻看最近20条测量数据。

警报功能，在调整安全保护开关触发力时，根据设定的合理拉压力范围，提前设置预警拉压力。当拉压力达到预警拉压力时，拉压力显示器发出蜂鸣声，说明梳齿板安全保护开关触发力过大，扶梯运行过程中遇到异物卡入时不能及时停止，威胁乘客的安全。此时需调整安全保护开关，直至触发力在设定的合理范围。警报功能可以防止测量装置受力过大而损坏。

蓝牙功能，可将测得的拉压力数据通过蓝牙传输给手机、平板电脑等移动客户端。移动客户端可以储存多条测量数据，方便后期统计整个测量情况，得出扶梯安全保护开关的合格率。

在测量安全保护开关触发力时，调整测量装置和拉压杆到适当位置，将整个测量装置固定在梯级或者支架上；用手拨动转动拨杆旋转，带动同轴的小齿轮旋转，小齿轮将转动传递给与之啮合的大齿轮，大齿轮带动同轴连接的传动套筒一起转动；螺纹推杆将传动套筒的转动转化成直线伸缩，并带动拉压力传感器伸缩；拉压力传感器通过球铰将螺纹推杆的运动传递给拉压杆，带动拉压杆伸缩；同时，拉压力传感器通过球铰测量拉压杆所传递的力，将测得的数据传递给拉压力显示器；拉压力显示器将数据处理后，通过显示屏实时显示所测量的力。

3 强度验算[5-8]

3.1　螺旋传动强度验算

3.1.1 效率和力矩计算

螺旋传动效率计算公式为

转矩公式为

3.1.2 强度验算

1） 螺杆强度验算

螺杆强度计算公式为

2） 螺纹强度验算

则有

综上所述，螺旋传动满足强度要求。

3.2　齿轮传动强度验算

1）齿面接触疲劳强度

2）齿根弯曲疲劳强度

弯曲应力为

4 结语

本文设计的自动扶梯梳齿板安全保护开关触发力测量装置，通过螺纹传动机构控制检测头的伸缩，模拟自动扶梯梳齿板受力触发安全保护开关的真实场景，触发水平方向和垂直方向的安全保护开关。在受力到触发安全保护开关的过程中，测量该梳齿板触发安全保护开关所需要的力。根据测得的力，结合实际运行过程设定的合理触发力。调整安全保护开关触发机构，使该梳齿板安全保护开关触发力处于所设定的范围，确保自动扶梯正常安全运行。

该装置结构简单、测量准确，只需要1人即可完成操作，提高了自动扶梯运行的安全性和可靠性，同时节省了检测人力成本，提高检测效率。

[1] 王宜藩,唐智浩,曹海邻,等.自动扶梯梳齿板安全检测装置[J].机械工程师,2018,33(11):54-56.

[2] 江叶峰,苏万斌,朱卫峰.扶梯梳齿板异物保护装置失效型式分析及检测方法[J].质量与认证,2017(2):71-73.

[3] 胡智勇,郭福兴,王文峰.自动扶梯梳齿板保护装置检验的探讨[J].中国特种设备安全,2018,34(1):30-32.

[4] 江叶峰,苏万斌,朱卫峰,等.扶梯梳齿板异物保护装置检测仪[J].机械与电子,2018,36(4):54-57.

[5] 曹启章,刘朝晖.基于Pro/Mechanica的扶梯梳齿支撑板的强度设计[J].机电工程技术,2013,42(8):54-55,110.

[6] 崔卫卫.奥的斯:梳齿板和楼层板设计要稳健[N].政府采购信息报,2015-09-21(021).

[7] 林萍.特种设备电梯自动扶梯自动人行道的安全使用[J].科技视界,2016(9):313-314.

[8] 江叶峰,朱建新,柏治国.基于薄板理论的梳齿板异物保护装置有限元分析及试验验证[J].机械与电子,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，大专，工程师，主要研究方向：电梯安全检验、评估技术等。E-mail: 1084557360@qq.com

广东省质量技术监督局科技计划项目（2018PT10）；广州市质量技术监督局科技项目（2018KJ10）。