摘要：根据自动扶梯金属结构的特点，提出了主要的轻量化方法。重点研究轻量化方法，优化结构设计，以某扶梯金属结构为对象，建立有限元模型，进行静态结构分析，验证轻量化方法的可行性。结果表明，金属结构达到了理想的轻质效果，同时满足了代码刚度和强度的要求。对于相关领域科研工作者和同行业工作人员具有十分重要的参考意义。
关键词：自动扶梯；金属结构；轻量化方法
1 引言
随着降低能耗、节约资源的呼声日益增高，机械结构的轻量化研究受到越来越多的重视。目前轻量化技术在空间结构和汽车等领域已得到广泛应用，但在电梯行业中应用还不普遍。随着能源和钢材价格的攀升，如何降低持续运转的自动扶梯的功耗和减少金属结构的钢材使用量，是亟需解决的问题。
自动扶梯结构包括桁架、主机（工作制动器及附加制动器）、梯路导轨系统、栏杆（围裙板及围裙板防夹装置、内外盖板、护壁板）、扶手装置、梯级链条、梯级、梳齿及支撑板（前沿板）、检修盖板和楼层板（床盖板）等，如图1所示。
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图1 自动扶梯结构示意图
2 金属结构轻量化设计
许多因素会影响自动扶梯金属结构轻量化的设计，包括物理要求，位置，交通方式，安全考虑和审美偏好。首先，必须考虑物理因素，例如要跨越的垂直和水平距离。这些因素将决定自动扶梯的间距及其实际长度。建筑基础设施支持重型部件的能力也是一个关键的物理问题。位置很重要，因为自动扶梯应放置在普通大众容易看到的地方。在百货商店中，客户应该能够轻松查看商品。此外，上下自动扶梯的交通应在物理上分开，并且不应进入密闭空间。
自动扶梯的桁架支撑着全体自重、外装及乘客载荷，提供驱动机组、栏杆、导轨等固定的位置，并保持其相互的位置关系。自动扶梯之桁架由角钢焊接而成，自动扶梯支撑结构设计所依据的载荷是：自动扶梯或自动人行道的自重加上5000N/m2 的载荷。根据5000N/m2 的载荷计算或实测的最大挠度，不应超过支承距离l1的1/750。对于公共交通型自动扶梯和自动人行道，根据5000N/M^2的载荷计算或实测的最大挠度不应大于支承距离L1的1 /1000。
刚度和强度是判断金属结构性能的指标。由于在初始设计期间进行了仔细的分析和计算，因此未对某些金属结构进行多余的分析。可以优化这种类型的金属结构以减轻重量。可以采取的措施是：（1）减小主弦的横截面积（包括上和下弦）。（2）减小底板的厚度。（3）减少接头的数量（适用于具有多套接头且接头质量在总质量中占较大比例的金属结构）。其他组件的质量也可以根据实际情况有选择地降低。应当注意的是，在轻量化过程中，始终必须确保结构的刚度和安全性，以避免由于减少钢中每个组件的使用量而引起的局部刚度或强度不足。
在自动扶梯设计中也必须考虑交通模式。在某些建筑物中，目标只是将人们从一层移到另一层，而在另一些建筑物中，可能会有更具体的要求，例如将参观者引向主要出口或展览。乘客数量很重要，因为自动扶梯的设计可载人一定数量。例如，以每秒约0.45 m的速度运行的单宽度自动扶梯每五分钟可移动约170人。以每秒0.6 m的速度行驶的更宽的模型可以在同一时间段内容纳多达450人。自动扶梯的承载能力必须与预期的高峰交通需求相匹配。这对于乘客人数突然增加的应用至关重要。例如，火车站中使用的自动扶梯必须设计成能够满足火车出站的高峰交通流量，而又不会在自动扶梯入口处造成过多的拥挤。当然，安全也是自动扶梯设计中的主要问题。可以通过在自动扶梯开口处增加自动洒水装置或防火百叶窗，或将自动扶梯安装在封闭的防火大厅中来提供自动扶梯地板开口的防火保护。为了限制过热的危险，必须为装有电动机和齿轮的空间提供足够的通风。如果自动扶梯是楼层之间的主要运输工具，则最好将传统楼梯放置在自动扶梯附近。可能还需要在自动扶梯附近为轮椅和残疾人提供电梯升降机。最后，应考虑自动扶梯的美观性。
自动扶梯建造的第一步是建立设计。自动扶梯制造商使用此信息来构造适当定制的设备。提供自动扶梯的公司有两种，一种是实际制造设备的主要制造商，另一种是设计和安装设备的辅助供应商。在大多数情况下，二级供应商从一级制造商那里获得必要的设备，并对安装进行必要的修改。因此，大多数自动扶梯实际上是在主要制造商处组装的。轨道，踏板链，楼梯组件以及机动齿轮和滑轮在运输前都已用螺栓固定在桁架上。在安装之前，必须准备降落区以连接到自动扶梯。例如，必须浇注混凝土配件，并且必须将将桁架固定在适当位置的钢框架连接起来。交付自动扶梯后，将整个组件拆开，并将其固定在顶部和底部着陆孔之间的位置。有多种方法将桁架组件提升到位，其中一种是安装在带轮支撑平台上的剪子提升装置。剪式举升机配有定位器组件，以帮助自动扶梯进行垂直和角度对齐。利用这样的装置，桁架的上端可以容易地与与上平台相关联的支撑壁对准并且然后由支撑壁支撑。桁架的下端随后可以降低到与下层平台的地板相关的坑中。在某些情况下，栏杆可能与其他设备分开运输。在这种情况下，将它们仔细盘绕并包装好以进行运输。然后在安装自动扶梯后将它们连接到适当的链条上。完成电源的最后连接，并检查以确保所有轨道和链条正确对齐。验证所有电动元件是否正常工作，皮带和链条 自动扶梯是连续移动的楼梯。每个楼梯的每一侧都有一对轮子，一个在台阶的前面，一个在后面。轮子在两个轨道上运行。在自动扶梯的顶部和底部，内轨浸入在外轨下方，因此楼梯的底部变平，使骑手上下车更加容易。自动扶梯是连续移动的楼梯。每个楼梯的每一侧都有一对轮子，一个在台阶的前面，一个在后面。轮子在两个轨道上运行。在自动扶梯的顶部和底部，内轨浸入在外轨下方，因此楼梯的底部变平，使骑手上下车更加容易。以正确的速度平稳地移动，并激活了紧急制动系统。踏步板之间的距离必须足够远，以免彼此挤压或摩擦。但是，它们的位置应确保没有大的间隙，这可能增加受伤的机会。电梯和自动扶梯应以不超过一年的间隔进行彻底检查。为确保运行良好，应由指定人员进行额外的每月检查，年度检查记录应张贴在自动扶梯附近或在终端上提供。另外，代码规定应张贴自动扶梯的最大负载限制，并且不得超过自动扶梯的最大负载限制。
3 自动扶梯金属结构案例介绍
LD自动扶梯系列产品采用高强度桁架结构设计，确保了产品的整体刚度，更加紧凑轻巧。成熟的驾驶技术和先进的微机控制系统，结合21种安全保护装置，确保产品安全，可靠，耐用地运行，完全符合现有的GB16899国家标准和EN115欧洲标准。性能优越，结构紧凑：采用高强度金属结构，产品外观尺寸更加紧凑。外观美观：超意识的美学设计，符合人体功能的工艺设计，紧跟世界潮流，使其与建筑，周围环境融为一体。良好的舒适度：高质量的控制系统和减速器，高质量的传动链和精确的安装过程确保了产品的操作舒适性。安全可靠：设置了电子式非控制逆向保护装置，超速保护装置，欠速保护装置，踏板和踏板缺损保护装置；采用微机控制技术，实现了非接触式控制，操作安全可靠。使用寿命长：使用轻而坚固的金属桁架来确保产品的整体刚度；自动润滑系统可以保证产品及时自动上油，提高了产品的使用寿命。
4 结束语
金属结构的形式多样，在实践中，将上述方法与实际的金属结构的特点相结合，单独或综合使用，可达到减少钢材使用量，降低生产成本的目的，为企业带来经济效益。
参考文献：
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论文作者:余鑫
论文发表刊物:《电力设备》2019年第20期
论文发表时间:2020/3/3
标签：自动扶梯论文; 桁架论文; 金属结构论文; 轻量化论文; 刚度论文; 楼梯论文; 载荷论文; 《电力设备》2019年第20期论文;