自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能安全分析

1、自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能安全分析在自動(dòng)扶梯設(shè)計(jì)、制造、安裝、運(yùn)行、安全性能檢驗(yàn)中，制動(dòng)系 統(tǒng)的重要性是不容忽視的；自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能在保障自動(dòng)扶梯安全運(yùn) 行中起著重要的作用。近年來(lái)國(guó)內(nèi)發(fā)生的多起自動(dòng)扶梯在接近滿載狀 態(tài)下，因下滑故障造成的人身傷亡事故；也對(duì)自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能的安 全問(wèn)題敲響了警鐘。本文將通過(guò)自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)原理分 析，結(jié)合GB16899-1997自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道制造與安裝安全規(guī)范（以下簡(jiǎn)稱GB16899）關(guān)于自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能的有關(guān)安全要求；針對(duì) 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的常見結(jié)構(gòu)和發(fā)展趨勢(shì)，分析其與 GB16899中有關(guān)自動(dòng)扶梯制動(dòng)性能的設(shè)計(jì)安全要求的矛盾；并就其影 響

2、提出一些看法，與業(yè)內(nèi)同行探討。一、自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的安全要求有關(guān)自動(dòng)扶梯工作制動(dòng)器系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)的安全要求，在GB16899中于1244.1、1244.2條分別規(guī)定了自動(dòng)扶梯制動(dòng)載荷和自動(dòng)扶梯的 制停距離。其原文表述為；12.4.4.1自動(dòng)扶梯制動(dòng)載荷每個(gè)梯級(jí)的制動(dòng)載荷按其名義寬度 z1來(lái)確定:z1 < 0.6nfl寸為 60kg;0.6mv z1 < 0.8n時(shí) 為 90kg;0.8mv z1 < 1.1n時(shí)為 120kg。受載的梯級(jí)數(shù)量 由提升高度除以最大可見梯級(jí)踢板高度”（見圖3 中x1）求得。在試驗(yàn)時(shí)允許將總制動(dòng)載荷分布在所求得的的梯級(jí)上。1244.2自動(dòng)扶梯的制停

3、距離空載和有載向下運(yùn)行自動(dòng)扶梯（見12.4.4.1）的制停距離應(yīng)在下列 范圍之間：額定速度制停距離范圍0.50m/s0.20m 1.00m0.65m/s0.30m 1.30m0.75m/s0.35m 1.50m若速度在上述數(shù)值之間，制停距離用插入法計(jì)算。制停距離應(yīng)從電氣制動(dòng)裝置動(dòng)作時(shí)開始測(cè)量。在GB16899中12.6.5條還規(guī)定：如果電源發(fā)生故障或安全電路失 電，允許附加制動(dòng)器和工作制動(dòng)器同時(shí)動(dòng)作，但應(yīng)使制停距離符合 1244.2和1244.4的要求。否則，兩只制動(dòng)器只允許在 12.6.4規(guī)定的 情況下同步動(dòng)作。” 126規(guī)定的情況是超速和非操縱逆轉(zhuǎn)；由此可知， 無(wú)論自動(dòng)扶梯制動(dòng)系統(tǒng)的配置設(shè)

4、計(jì)如何，正常情況下的制動(dòng)減速度安 全限制是明確的。由上述要求可知，自動(dòng)扶梯工作制動(dòng)器的制動(dòng)能力應(yīng)能滿足空載 和有載向下運(yùn)行兩種工況。為此就要求自動(dòng)扶梯的制動(dòng)能力同時(shí)與運(yùn) 動(dòng)系統(tǒng)空載、滿載時(shí)的制動(dòng)總質(zhì)量相匹配?，F(xiàn)行的自動(dòng)扶梯制動(dòng)器結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)能否達(dá)到規(guī)定的安全要求，可通過(guò)計(jì)算分析來(lái)確定。二、自動(dòng)扶梯的制動(dòng)能力分析GB16899中1244.2條對(duì)應(yīng)的制動(dòng)距離最小、最大值，分別對(duì)應(yīng) 著自動(dòng)扶梯的空載、滿載制動(dòng)工況。由自動(dòng)扶梯的空載制停距離的安全標(biāo)準(zhǔn)要求可知，為滿足最小制動(dòng)距離要求；有運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：（1）式中：一制動(dòng)減速度值，m/s2 ；V額定速度，m/s;S制動(dòng)距離，m。按照式（1）的參數(shù)關(guān)系，以及GB

5、16899中12.4.4.2條要求可得下表1:表1最小制停距離要求對(duì)應(yīng)的最大平均減速度額定速度V (m/s)最小制動(dòng)距離S1 (m)最大平均減速度1(m/s2)0.500.200.630.65ocoo990卜CO00OOO在了解了自動(dòng)扶梯的最小制停距離要求對(duì)應(yīng)的最大平均減速度 后，就能依據(jù)物理公式求得自動(dòng)扶梯所需的設(shè)計(jì)制動(dòng)力:（2）式中：Fmax 自動(dòng)扶梯的設(shè)計(jì)制動(dòng)力，N;m自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件計(jì)算總質(zhì)量，kg ；1 最大平均減速度，m/s2。從式（2）可知在安全標(biāo)準(zhǔn)的減速度限制條件下，自動(dòng)扶梯的設(shè)計(jì) 制動(dòng)力主要取決于自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)件設(shè)計(jì)總質(zhì)量。由自動(dòng)扶梯的傳動(dòng)結(jié) 構(gòu)可知，自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)部件計(jì)算總質(zhì)量主

6、要是由梯級(jí)、梯級(jí)輪軸、梯 級(jí)鏈、扶手帶質(zhì)量和梯級(jí)驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量組成；依據(jù)不同的驅(qū)動(dòng)方式 還可包括驅(qū)動(dòng)鏈、減速裝置、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的自動(dòng)扶梯機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)力一般不 能調(diào)節(jié)控制。對(duì)于同一臺(tái)自動(dòng)扶梯，在同向運(yùn)行制動(dòng)時(shí)其制動(dòng)器的額定制動(dòng)力是基本恒定的；在滿足最小制動(dòng)距離要求的設(shè)計(jì)制動(dòng)力確定 以后，其能否同時(shí)滿足額定載荷條件下的最大制動(dòng)距離要求呢？我們 可以先分析一下最大制動(dòng)距離要求時(shí)的最小平均減速度；同時(shí)依據(jù)由 式（2）確定的制動(dòng)力，確定能否滿足安全標(biāo)準(zhǔn)要求。同樣由式（1）的參數(shù)關(guān)系，以及GB16899中1244.2條要求可得下表2:表2最大制停距離要求對(duì)應(yīng)的最小平均減速度

7、額定速度V (m/s)最大制動(dòng)距離S2 (m)最小平均減速度2(m/s2)0.509coIO9Oo(3)0.751.500.19由表2可知滿足最大制動(dòng)距離要求時(shí)的最小平均減速度 2。由于在 保證空載制動(dòng)自動(dòng)扶梯的最大平均減速度時(shí)，設(shè)計(jì)制動(dòng)力已經(jīng)基本確 定；此時(shí)在額定載荷條件下制動(dòng)時(shí)，機(jī)械制動(dòng)力必須在克服載荷重力 下滑分力的情況下，對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和額定載荷的總和質(zhì)量產(chǎn)生減速度； 這時(shí)最小平均減速度2由下式確定：式中：2最小平均減速度，m/s2;Q 自動(dòng)扶梯的額定總載荷，kg;gn重力加速度，9.8m/s2;a自動(dòng)扶梯的傾角，Deg;由式（2）、式（3）變換后可得：（4）式（4）變換后可得：（5）式（5）表達(dá)了在最大、最小平均減速度確定后，在設(shè)定的傾角和忽略摩擦阻力條件下，額定總載荷與自動(dòng)扶梯運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)計(jì)算總質(zhì)量的比值就已確定。設(shè)自動(dòng)扶梯的傾角為30°取表1中空載最大平均減速 度，表2中滿載最小平均減速度，按式（5）可得滿足GB16899中12.442 條安全要求的