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摘要：分析SDM扶梯与新扶梯不同的外观结构，提出在国家标准GB16899-2011基础上用新扶梯外观替代SDM扶梯的设计。
关键词：扶梯；梳齿相交线；梳齿前沿板；围裙板；内外盖板；头部玻璃等
1前言
自动扶梯是用在建筑物的不同层高间运载人员上下的特殊工具，广泛用于酒店、商场、地铁、火车站、写字楼、机场等场所，给人类的日常生活带了极大便利。
随着社会经济的飞速发展，人们对扶梯的要求已不仅限于实用、节能、环保、安全方面了，对其外观也要求美观。而20世纪90年代的扶梯，虽然机械部件和电器部件都经过了翻新，但由于其简单的外观，已无法满足人们对高品质生活的追求。文章主要是对SDM扶梯外观整改方面，进行了设计分析。
2 SDM扶梯外观和新扶梯外观对比分析
通过对市面上的SDM扶梯进行调查，发现SDM扶梯整体结构其实与新扶梯基本相同，除了上下头部结构外，如下图。
两者外观上最大的区别有三处：
（一）扶手入口：SDM扶梯的扶手入口简单，仅有两块2mm厚的不锈钢钢板和一只黑色橡皮头组成；新扶梯拥有OTIS品牌完美炮塔型的扶手入口，并且入口有黑色和灰色两种颜色。
（二）手动操作紧急停梯开关装置：SDM扶梯的手动操作紧急停梯开关装置是分体式的，开梯、停梯、故障显示三种功能独立成块，安装位置在内盖板上，很容易被小孩误按导致停梯；新扶梯采用一体式手动操作紧急停梯开关装置，简捷美观，安装位置在围裙板端部上，隐蔽性好。
（三）梳齿前沿板开关保护方式：SDM扶梯采用后退式，即前沿板中板到后板之间需留有8-10mm的间隙，间隙大，易进赃物且不美观；新扶梯全部采用上抬式保护，前沿板板之间只留有1-2mm的间隙，间隙小，配合紧凑。
3 新扶梯头部结构替换SDM扶梯头部结构的可行性理论设计分析
两种产品结构相隔10年多，新扶梯的头部结构能否适用在SDM扶梯上呢？
首先，我们需要选定一个基准做参考。由于扶手带是价值比较高的部件，长度受自动扶梯的提升高度、倾斜角度、平梯级数等参数限制，在这三个参数不变的情况下，扶手带长度也是不变的，所以只能扶手带运行轨迹不变。基于现场的使用环境、土建、桁架、前沿板边框、要保证扶手带的运行轨迹，则必须保证梳齿相交线（梳齿与梯级的啮合线）的位置不变。因此，我们可以选择梳齿相交线和扶手带运行轨迹做基准参考。
其次，采用新扶梯的炮塔式入口，涉及到梳齿前沿板、头部围裙板、内/外盖板、头部玻璃都需要进行相应的调整。
由于自动扶梯头部结构主要由扶手内外壳、橡皮头、头部围裙板、内外盖板、梳齿前沿板、扶手带、扶手导轨、头部玻璃栏板组成。需用CAD绘图软件将这些主要部件按1：1比例绘制，按照现场安装位置组装后再进行对比分析。
下面我们进行详细的理论设计分析，以杭州武林银泰百货大楼中一台SDM扶梯为例。
梯子的基本参数如下：
倾斜角度α=30度；
提升高度H=4800mm；
梯级宽度A=1000mm；
平梯级数：2级平梯；
梯级数量N=64只。
这里，我们先从扶梯的下头部进行设计分析。
通过工地现场测量，梳齿相交线到前沿板边框纵向长为1632mm，前沿板左右侧边框开档横向宽为1580mm，梳齿板纵向尺寸为484.5mm，前沿板中板为537.5mm，前沿板后板为610mm。右图为SDM扶梯原结构头部部件的水平位置分布示意图。
（一）梳齿板
首先，从梳齿板外形尺寸上分析。原梳齿板纵向尺寸为440mm，这种尺寸的梳齿板模具已淘汰。
考虑成本问题，而现有的模具纵向最长又只能做到375mm。因此新结构的梳齿板只能选择375mm。
其次，为保证梯级与梳齿的啮合，新结构还是要用老的梳齿，因此新结构的梳齿板上固定梳齿的孔距必须与原梳齿板上的一致。
再者，新梳齿板由于纵向长比老梳齿板少了65mm，原结构中的梳齿前沿板打开保护模式要从后退式保护改为上抬式保护，老的梳齿板固定支架已不能再用，需剔除，采用新的固定支架。
（二）前沿板中板
根据国家标准GB16899-2011第6.3.1.1条规定，在机房和转向站内应有一块没有任何固定设备的、足够大的站立面积和空间，该空间的面积应至少为0.3m2。其较少一边的纵向长度不少于0.5m。只有满足国标的要求，才能保证整梯运行时部件间互不干涉相碰。
机房空间是否符合标准，判断公式如下：
公式中的各符号的含义表示如下：
H：提升高度；
N：梯级数量；梯级数量N计算公式中，“[ ]”表示取整。
△L：扶梯下头部缩短量，为84mm；
△S：扶梯下头部涨紧装置拉开量；
S：下机房独立面积；
A；梯级横向宽度。
N= [（4*H＋6760.9）/393.99] - 1 N：梯级数量；计算公式中 “[ ]”表示取整。
△S＝[N*393.99－（4*H＋6760.9）]/2 △S：扶梯下头部涨紧装置拉开量；
180－△S≥△L，则下机房空间符合国家标准规定，S = A×△S。
180－△S＜△L，则下机房空间不符合国家标准规定，需要重新设计。
由公式计算得
N ＝ [（4*H＋6760.9）/393.99] -1
＝ [（4*4800+6760.9）/393.99] -1
＝ 64只 【与实际符合】
△S ＝ [N*393.99－（4*H＋6760.9）]/2
＝ [64*393.99－（4*4800＋6760.9）]/2
＝ -372.77mm
180－△S=180-（-372.77）= 552.77mm
扶梯下头部缩短量
△L= 84mm<552.77mm，表明下机房空间符合国家标准。
而下机房面积
S ＝A×（180-△S）
＝1000mm×552.77mm＝552770mm2＝0.55277m2 ≌0.6m2
为满足下机房面积大于或等于0.6m2的要求，中板的纵向长尺寸需要考虑以下几点：
1、前沿板中板和梳齿板之间，需留有1∽2mm的间隙。
2、考虑工地安装或维保时，更换梯级的便利性，中板的纵向长尺寸应小于梯级的纵向长尺寸。梯级的纵向长为397mm，所以中板的纵向长度尺寸须小于397mm。
3、通常标准的扶手入口内外壳下侧最窄部分的尺寸为200mm，扶手转向端入口处的最低点到内外壳边缘最远的水平距离为300mm，所以中板的纵向长度尺寸必须在200∽300mm之间。
综上所述可将前沿板中板纵向长尺寸保守取值为280mm，横向宽1580mm。
（三）前沿板后板
由（一）和（二）两块板的尺寸分析，后板的尺寸需要以盖住整个机房无缝隙为基准，则后板的尺寸根据以下公式计算：
L2＝L-中板纵向长-梳齿板纵向长-梳齿相交线到梳齿板的距离-板之间的配合间隙
＝1632mm-280mm-375mm-41mm-2mm＝934mm
由此可知后板的尺寸为横向宽1580mm×纵向长934mm。
如果这个尺寸我们做成一整块的话，会出现以下两种情况：
1、后板的承重支撑点只有前沿板边框，从材料受力上分析，长期使用后中间会出现弯曲变形。
2、从安装和后期保养方面分析，通常都只有一名维保员工，大尺寸不锈钢板件，无法搬运。
因此，后板至少需要做成两块。
考虑两块板之间应留有1∽2mm的配合间隙，从节约材料成本原则出发，两块后板尺寸分别设计为：
第一块（与中板配合）纵向长470mm*横向宽1580mm，
第二块（有提拉孔）纵向长460mm*1580mm。
按照新设计的梳齿前沿板的尺寸及扶手入口，组装出SDM头部的新老结构图。
从两种结构图来确定头部围裙板和内外盖板的更改尺寸，以及头部玻璃的开孔位置，具体分析如下：
（四）头部围裙板
首先，头部围裙板纵向总长度需要缩短，在原有的基础上从入口处开始缩短200mm。为保证内壳的安装牢固度，围裙板端部与内壳配合处需增加一块连接板件。
其次，手动操作紧急停梯开关装置的急停按钮和锁梯锁，已全部停产，需要采用一体式的钥匙开关盒。根据国家标准GB16899-2011第5.12.2.2.3条规定，手动操作紧急停止开关应设置在自动扶梯出入口附近、明显而易于接近的位置。参照目前钥匙开关盒在扶梯上的安装位置及配合间隙，在头部围裙板上开孔并碰焊固定螺钉。
（五）内盖板
内盖板端部与头部围裙板平齐，所以纵向总长度也需缩短200mm；新的手动操作紧急停梯开关装置在围裙板上，内盖板上还需取消急停按钮、开梯锁安装孔。
（六）外盖板
外盖板端部与内盖板端部平齐，所以纵向总长度需在原有尺寸基础上缩短200mm。
（七）头部玻璃
新的扶手入口与老结构完全不同，安装时除了要用设计梳齿板的支架外，还需要在原有的头部玻璃上重新确认固定孔位，用于安装入口内外壳炮塔形支架。固定孔的位置和大小，根据入口内外壳连接处的橡皮头的高度来确定。
根据国家标准GB16899-2011第5.6.4条规定，扶手带在扶手转向端入口处的最低点与底板之间的距离h不应小于0.10m，也不应大于0.25m，即100mm≤h≤250mm。
目前我们在生产的扶梯，h的取值范围通常都在150mm∽170mm之间。因扶手带总长度固定不变，则头部玻璃和导轨的位置也固定不变。为保证扶手带能完整穿过扶手入口，且与其他部件不干涉，所以h的取值非常重要。但是我们只能通过调整下图中扶手入口支架的炮口角度β来保证 h 的取值。
考虑到扶手带的运行轨迹，限定了h 的取值，按照1：1的装配图测量，h=163mm，符合国家标准GB16899-2011第5.6.4条规定。根据h值可以确定扶手入口内外壳的安装位置，以及入口支架的位置，同时测量出β值为13度。由β值可以定出上图中m1、m2、h1、h2，即开孔位置。而孔的直径大小关系到玻璃牢固度，过大，玻璃容易下沉；过小安装时不好调整，不能保证 h 的值。综合分析现有扶梯的玻璃孔直径均为Φ24mm，本次设计的玻璃孔的直径可定为Φ24mm。
到此，SDM扶梯的下头部外观整改设计已全部完成。
下面我们设计分析SDM扶梯的上头部外观整改，比较其上下头部结构，发现只有两点不同：
1、梳齿相交线到前沿板边框的纵向总长度不同，上头部1670mm，下头部1632mm；
2、上头部带故障显示，下头部不带。
因此，SDM扶梯上头部结构的设计分析过程完全可参照上述下头部的设计分析过程，这里就不再做详细的描述了。
4 结论
按照上述理论设计分析过程，目前市面上所有SDM扶梯的上下头部结构完全可以更换成新扶梯的头部结构。
下图是杭州武林银泰百货大楼7层下6层的一台SDM扶梯头部更改前后的对照图：
参考文献：
[1]GB16899-2011 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范.北京：中国标准出版社。
[2]公司扶梯产品结构原理及安装规范。机械设计手册。
论文作者:刘明英
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/31
标签：扶梯论文; 梳齿论文; 头部论文; 扶手论文; 纵向论文; 梯级论文; 中板论文; 《基层建设》2017年第32期论文;