梯级滚轮直接安装在梯级上，因为其为被动轮，因此又称为梯级副轮。室外梯应采用抗水解的聚氨酯梯级滚轮。梯级滚轮在工作中的受力分析如图3-1-15所示，P为梯级滚轮所受载荷，Py和Px为该压力在垂直及水平方向上的分力。当发生这些损坏时，滚轮均需进行更换。......
2023-06-15
梯级链及其滚轮系统
【摘要】：扶梯同时保留对梯级链的自动润滑，但此时对梯级链的润滑主要是防止表面生锈。由于梯级链的滚轮代替了传统套筒滚子链的滚子和套筒，因此又称为滚轮链。重载型自动扶梯梯级链滚轮的直径一般不小于100mm，以提高轮子的承载能力。
1.滚轮外置式梯级链
重载型自动扶梯的梯级链一般应采用强度高、维护方便的传统套筒滚子链，梯级链滚轮安装在链条外部，又称为滚轮外置式梯级链，如图11-3-26所示。
图11-3-26 滚轮外置式梯级链
这种链条滚轮与链条是两个独立的部件。自动扶梯的上部转弯段安装有卸载导轨，在梯级经过时将梯级链条托起，使梯级滚轮离开工作导轨而完全不受弯转时的挤压力，如图11-3-27所示。因此这种链条的滚轮具有较高的工作寿命，同时由于滚轮是安装在链条外部拆装方便，可以在使用中迅速更换损坏的滚轮。
图11-3-27 滚轮外置式梯级链的卸载导轨
美国APTA标准，要求重载型自动扶梯的梯级链滚轮应位于链条外面，并规定滚轮的外径不能小于100mm。
（1）链条的结构 套筒滚子链的结构如图11-3-26所示，由销轴、套筒、滚子和链板等组成。套筒是铆接在链板上，销轴与之间套筒是活动的。工作中销轴与套筒之间的压强称为销轴比压，比压大则磨损就快，决定了链条的工作寿命。链板主要承受拉力。
梯级链又分为长梯级轴结构与短梯级轴结构。如图11-3-28所示是长梯级轴结构。长梯级轴将扶梯两侧的梯级链条连接起来，梯级用销钉固定在轴上，与梯级的连接稳固。长梯级轴结构是重载型自动扶梯最常用的结构。
短梯级轴结构有梯级链，但两侧梯级链之间没有轴相连，梯级固定在每侧梯级链滚轮的伸出轴上，简化了结构，但稳固性不如长轴结构（详见图3-4-2）。
（2）链条的材质 链片一般采用优质钢制造，并经适当热处理，使晶粒细化，获得可靠的强度；销轴、套筒和滚子一般用优质合金钢制造（如铬钼钢），并经合理热处理，有足够高的表面硬度，以保证链条的使用寿命。
（3）链条的强度 梯级链条应按无限疲劳寿命设计，安全系数不小于8。
图11-3-28 长梯级轴结构梯级链
以下是一种梯级链安全系数的计算方法：
K=Fb/F1=MRm/F1 （11-3-2）
式中 K——安全系数；
Fb——梯级链的破断强度，单位为N；
F1——梯级链的静态工作拉力，单位为N；
M——链片的最小的截面积，单位为mm2；
Rm——链片材料的抗拉强度，单位为N/mm2。
式中F1的计算方法：
F1=1/2（P1A+2HW/L）sinα+T/2 （11-3-3）
式中 P1——计算载荷，GB 16899—2011规定的静态计算载荷取5000N/m2；
A——自动扶梯倾斜面在水平面上的投影面积，单位为m2；
H——自动扶梯的提升高度，单位为m；
W——每个梯级的自重（带梯级链），单位为N；
L——梯级的节距，单位为mm；
α——扶梯倾斜角；
T——梯级链的张紧力，单位为N。
（4）梯级链的销轴比压 销轴的磨损是套筒滚子链报废的主要原因，在正常使用和润滑的条件下，销轴的磨损速度主要取决于销轴的比压。重载型自动扶梯的梯级链的工作寿命一般按140000h设计（对室内工作型），此时梯级链的销轴比压应不大于23N/mm2。
以下是一种销轴比压的计算方法：
Pv=Pb/（ΦB）=（F2+Fm1+Fm2）/（ΦB） （11-3-4）
Fm1=1/2（P2A+2HW/L）μcosα
Fm2=8Wμ+8×120×9.8μ
F2=1/2（P2A+2HW/L）sinα+T/2
式中 Pv——销轴比压，单位为N/mm2；
Pb——梯级链的破断强度，单位为N；
Φ——销轴直径，单位为mm；
B——套筒长度，单位为mm；
Fm1——梯级在倾斜段受到的摩擦阻力，单位为N；
A——自动扶梯倾斜面在水平面上的投影面积，单位为m2；
H——自动扶梯的提升高度，单位为m；
W——每个梯级的自重（带梯级链），单位为N；
L——梯级的节距，单位为mm；
α——扶梯倾斜角；
Fm2——梯级在水平段所受到的摩擦阻力，单位为N；
μ——滚轮与轨面的滚动摩擦因数，取值不小于0.05；
F2——梯级链的动态工作拉力，单位为N；
T——梯级链的张紧力，单位为N；
P2——比压计算载荷考虑了重载因素后的比压计算载荷，取4000N/m2。
（5）梯级链的润滑 重载型自动扶梯梯级链的润滑有自动润滑和销轴注油脂润滑两种。润滑油自动润滑是最常用的一种方法，销轴注油脂润滑一般用在室外梯上。
销轴注油脂润滑链条的结构如图11-3-29所示。油脂从销轴上的油嘴挤入，并从销轴上的横孔挤出，能够阻止沙尘进入销轴与套筒之间的空隙，而有利于提高链条的使用寿命。扶梯同时保留对梯级链的自动润滑，但此时对梯级链的润滑主要是防止表面生锈。
图11-3-29 销轴注油脂润滑链条的结构
（6）梯级链的更换 当梯级链因销轴磨损而发生的伸长超过1.5mm/梯级距（两个梯级滚轮的间距）时或2个梯级间的间隙大于6mm时需要更换。
2.滚轮内置式梯级链
由于这种梯级链滚轮位于链条中间，因此称为滚轮内置式梯级链，如图11-3-30所示。由于梯级链的滚轮代替了传统套筒滚子链的滚子和套筒，因此又称为滚轮链。由于简化了链条的结构，有造价上的优势。这种链条一般用于普通自动扶梯。
这种结构的链条，由于滚轮代替了滚子，滚轮需要与链轮啮合而承受拉压力；同时由于扶梯在上弯段没有卸载导轨，滚轮在转弯运动时会受到很大的挤压力，导致轮子易损坏。
图11-3-30 滚轮内置式梯级链
以10m提升高度的扶梯为例，如果采用滚轮内置式梯级链，经计算梯级主轮在通过上部弯曲段导轨时所承受的压力是倾斜段的4倍以上。
同时由于滚轮是梯级链上的一个部分，如要更换就需要拆卸链条结构，维修不方便。因此滚轮内置式梯级链一般不宜在重载型自动扶梯上使用。
3.梯级链滚轮
梯级链滚轮不仅要承受来自梯级的载荷，还要承受梯级链拉力在倾斜段对滚轮产生的压力，由于是主动轮，因此又称为梯级主轮。
重载型自动扶梯梯级链滚轮的直径一般不小于100mm，以提高轮子的承载能力。其他技术要求与更换条件与梯级轮是一样的。
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