專利名稱：自動扶梯梯級軸套和主軸與鏈條銷軸對卡簧的消剪力方法
本項目涉及自動扶梯(含人行道)中關(guān)鍵受力部件間的銜接技術(shù)。
目前，自動扶梯遍及在百貨大樓、火車站和飛機(jī)場等幾乎絕大部分的大型公共場所，并且它們經(jīng)常處于持續(xù)的工作狀態(tài)。為了提高自動扶梯的產(chǎn)品質(zhì)量，不少生產(chǎn)單位還將自動扶梯的梯級由原來的鋁材質(zhì)改換成不銹鋼材質(zhì)，受到了廣大用戶的好評。
由于不銹鋼材質(zhì)的比重遠(yuǎn)大于鋁材質(zhì)，在自動扶梯持續(xù)工作狀態(tài)情況下，加重了梯級主軸的負(fù)荷，特別是拖動梯級運(yùn)行至扶梯兩端主付輪動力輸出位置的梯級主軸，承擔(dān)的受力負(fù)荷最大，最容易造成卡簧被剪斷的現(xiàn)象，而卡簧斷裂將會導(dǎo)致梯級主軸與鏈條銷軸軸向位移，使該處的連動機(jī)構(gòu)處于散架的狀態(tài)。
就事論事而言，采用增加卡簧強(qiáng)度，再加之經(jīng)常定期更換卡簧的舉措，也能有效地解決卡簧易被剪斷的問題，但這畢竟是權(quán)宜之計。而根本解決問題的辦法應(yīng)該是找出卡簧被剪斷的力學(xué)原因，并在結(jié)構(gòu)上設(shè)法使得上述對卡簧的剪切力接近于零才是上策。
本項目是從尋找導(dǎo)致卡簧被剪斷裂的有可能存在的力學(xué)原因分析著手，并通過相關(guān)部件間定位結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，盡可能地消除在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)中有可能導(dǎo)致卡簧被剪斷裂的剪切力，最終實現(xiàn)卡簧不被剪切的目的。
本項目對導(dǎo)致卡簧被剪斷裂的力學(xué)分析原因如下1.對卡簧圓周向剪切力的分析從扶梯的結(jié)構(gòu)上看，鏈條銷軸和套在它外側(cè)的梯級主軸(呈筒狀的結(jié)構(gòu)型式)，以下稱后者為梯級主軸筒，是通過卡簧使得這二者從圓周向的動配合定位，變成圓周向的定配合定位的其目的是不允許鏈條銷軸和梯級主軸筒二者之間存在圓周向的轉(zhuǎn)動位移。而梯級軸套與梯級主軸筒之間為動配合。梯級的垂向自重力和負(fù)載重力，是通過梯級軸套傳遞給梯級主軸筒的，最后再通過梯級主軸筒傳遞給拖動整個梯級運(yùn)行的鏈條銷軸。
由于更換梯級材質(zhì)(由鋁制品變成不銹鋼制品)，使得梯級自重增加了約80％，梯級軸套與梯級主軸筒二者之間的滑動磨擦力由于梯級的重力增大而加大。不難看出，這個“滑動磨擦力”的增加通過梯級主軸筒的傳遞，是導(dǎo)致卡簧被圓周向力剪斷的主要原因。
2.對卡簧軸向剪切力的分析從扶梯的結(jié)構(gòu)上看，最容易引發(fā)對卡簧產(chǎn)生軸向剪切力的是梯級主軸筒的微量形變趨勢，這個微量形變趨勢極容易引起帶有應(yīng)力集中性質(zhì)的軸向剪切力，最終導(dǎo)致卡簧被剪斷裂。
造成常規(guī)的梯級主軸筒微量形變的主要原因是梯級通過梯級軸套傳遞的壓力垂線不直接落在鏈條銷軸上，而是落在較遠(yuǎn)離鏈條銷軸的地方，致使從梯級軸套傳遞過來的壓力，必需通過梯級主軸筒的微量形變，才能將其傳遞給鏈條銷軸的這一現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)型式形成的。結(jié)合附圖的詳細(xì)說明見下文的實施例段落。
在結(jié)構(gòu)上如何盡量減少或消除對卡簧的這個軸向剪切力是本項目結(jié)構(gòu)改進(jìn)的重點。
本項目是這樣實現(xiàn)的1.解決圓周向的剪切力問題
顯然，圓周向的剪切力是難以消除的，然而，考慮增強(qiáng)卡簧自身的抗剪切力的強(qiáng)度，即增加卡簧的斷面面積或(和)改用更高抗剪強(qiáng)度的材質(zhì)制造卡簧，是解決卡簧被剪斷裂的問題的首選最佳方案。
2.解決軸向的剪切力問題僅僅靠增強(qiáng)卡簧自身的抗剪切力的強(qiáng)度，很可能不能抗衡帶有應(yīng)力集中性質(zhì)的軸向剪切應(yīng)力。
這里的軸向剪切力至少涉及梯級軸套、鏈條銷軸、梯級主軸筒和卡簧四個部件，總體方案是梯級軸套的傳輸壓力通過梯級主軸筒完全落在鏈條銷軸上或不完全落在鏈條銷軸上。
具體辦法是通過讓二端的梯級軸套向二側(cè)移位致鏈條銷軸所在的位置上定位的，或者是通過將二端的鏈條銷軸向梯級的中心線方向加長致梯級軸套所在的位置上定位的。
這樣，梯級自重及其負(fù)載(人和物)的壓力都直接落在鏈條銷軸上，或部分直接落在鏈條銷軸上。這就消除或減少梯級主軸筒通過自身的微量形變對鏈條銷軸傳輸力矩的可能，從而為消除或減少對卡簧帶有應(yīng)力集中性質(zhì)的軸向剪切力創(chuàng)造了條件。
本項目解決問題的特點既有就事論事增強(qiáng)卡簧自身抗剪強(qiáng)度的方法(主要是對付圓周向剪力)，又有在結(jié)構(gòu)上盡量減少乃至消除形成對卡簧剪切力的方法(對付軸向剪力)，以這二個從力學(xué)分析原因著手來考慮解決問題的方案，為徹底解決卡簧被剪斷裂的問題創(chuàng)造了條件。


圖1示意了一種扶梯的概貌以及本項目欲探討并解決問題的部位K-K位置。
圖2是圖1的K-K詳圖，即本項目和現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意(解決軸向剪切力問題)。
圖3示意了現(xiàn)有技術(shù)中相關(guān)部件產(chǎn)生微量形變角D的位置(軸向剪切力形成的原因)。
1扶梯的鏈條；2鏈條銷軸；3卡簧；4固接在梯級下的軸套；5定位鎖圈；6梯級；7梯級主軸筒；A現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中的鏈條銷軸的長度；B本項目結(jié)構(gòu)中的鏈條銷軸的長度；P壓力；D微量形變弧度。
從圖2中不難看出梯級主軸筒〖7〗與鏈條銷軸〖2〗通過卡簧〖3〗設(shè)卡而相互定位扶梯鏈條〖1〗通過與它固結(jié)的鏈條銷軸〖2〗拉動梯級主軸筒〖5〗運(yùn)行。支撐梯級〖1〗的軸套〖4〗與梯級主軸筒〖7〗為滑動狀態(tài)的動配合勾動連接，梯級主軸筒〖7〗運(yùn)行時，又通過軸套〖3〗拉動有它支撐的梯級〖2〗載人或物運(yùn)行。
在現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中(鏈條銷軸長度〖A〗)軸套〖4〗的位置在鏈條銷軸〖2〗端面的外側(cè)，即鏈條銷軸長度〖A〗的外側(cè)，并且還有一定的距離。這時，鏈條銷軸〖2〗運(yùn)行時的拉動力是通過梯級主軸筒〖7〗傳輸給軸套〖4〗的，此時的卡簧〖3〗受到二個力的作用其一是鏈條銷軸〖2〗與梯級主軸筒〖7〗之間的欲相互旋轉(zhuǎn)而對卡簧〖3〗產(chǎn)生的圓周向剪切力，由于軸套〖4〗與梯級主軸筒〖7〗為滑動狀態(tài)的動配合勾動連接，因此，產(chǎn)生的圓周向剪切力是不大的，很有限的。
其二是由于梯級主軸筒〖7〗在軸套〖4〗重壓下，欲造成微量形變弧度〖D〗(詳見圖3)而對卡簧〖3〗產(chǎn)生的軸向剪切力。這個剪切力的大小由梯級〖6〗的負(fù)載決定，并且是具有應(yīng)力集中性質(zhì)的剪切力。在這樣的情況下，當(dāng)對軸套〖4〗的重壓力〖P〗增加時，會造成這個“軸向剪切力”大幅度地增加，這是本項目主要關(guān)注并設(shè)法消除的“剪力”。
如果梯級〖6〗的外形幾何尺寸不變，它由原來取材于鋁，改換成不銹鋼，梯級〖6〗將可能增重約一半，這時，對卡簧〖3〗產(chǎn)生的軸向剪切力將會成多倍地增加，在梯級主軸筒〖7〗兩端與鏈條銷軸〖2〗相連部位的附近，促使微量形變弧度〖D〗有大幅度加大的趨勢這樣的應(yīng)力形變量，極易造成卡簧〖3〗被剪斷裂的后果。--在現(xiàn)有技術(shù)條件下，已發(fā)生了多例在梯級〖6〗意外加載的情況下，或者類似上述梯級〖6〗取材變換(變重)的情況下，造成了大批量卡簧〖3〗斷裂的現(xiàn)象。
在本項目技術(shù)結(jié)構(gòu)中(鏈條銷軸長度〖B〗)只要讓梯級〖6〗通過軸套〖4〗傳輸?shù)闹貕毫Α糚〗完全是穿過梯級主軸筒〖7〗直接作用在鏈條銷軸〖2〗上的，而不是通過梯級主軸筒〖7〗軸向形變力來傳輸?shù)?，這時，現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中在梯級主軸筒〖7〗兩側(cè)附近的那個微量形變弧度〖D〗將會消失，也就是上述的對卡簧〖3〗帶有應(yīng)力集中性質(zhì)的“軸向剪切力”就不會存在了。
此時，若對梯級〖6〗意外加載，或者將鋁質(zhì)梯級〖6〗改換成由高質(zhì)量的不銹鋼(重量增加約80％)材質(zhì)制成，顯然，這樣會大幅度加大對軸套〖4〗的重壓力〖P〗值，但是，由于這個重壓力〖P〗是直接作用在鏈條銷軸〖2〗上的，因此，也不易產(chǎn)生促使卡簧〖6〗斷裂的應(yīng)力，增強(qiáng)了扶梯(含人行道)這個原來是薄弱環(huán)節(jié)的可靠性。
本項目在消除軸向剪切力的最佳方案是讓鏈條銷軸〖2〗的長度由〖A〗變成〖B〗。
本項目增強(qiáng)卡簧〖3〗的抗剪強(qiáng)度問題，其實施方案在前面已闡述過，這里不重復(fù)了。
權(quán)利要求
1.自動扶梯梯級軸套和主軸與鏈條銷軸對卡簧的消剪力方法，其方法是A或(和)B；A.解決圓周向的剪切力問題的方法增強(qiáng)卡簧〖3〗自身的抗剪切力的強(qiáng)度，即增加卡簧〖3〗的斷面面積或(和)改用更高抗剪強(qiáng)度的材質(zhì)制造卡簧〖3〗；B.解決軸向的剪切力問題的方法在至少由鏈條銷軸〖2〗、和卡簧〖3〗、梯級軸套〖4〗和梯級主軸筒〖7〗四個部件構(gòu)成的機(jī)構(gòu)中，讓梯級軸套〖4〗的傳輸壓力通過梯級主軸筒〖7〗完全落在鏈條銷軸〖2〗上，或者不完全落在鏈條銷軸〖2〗上；
2.按照權(quán)利要求1所述的自動扶梯梯級軸套和主軸與鏈條銷軸對卡簧的消剪力方法，其特征在于所述的梯級軸套〖4〗，是通過讓它們向二側(cè)移位致鏈條銷軸〖2〗所在的位置上定位的。
3.按照權(quán)利要求1所述的自動扶梯梯級軸套和主軸與鏈條銷軸對卡簧的消剪力方法，其特征在于所述的鏈條銷軸〖2〗，是通過讓它們向梯級〖6〗的中心線方向加長致梯級軸套〖4〗所在的位置上定位的。
全文摘要
一種自動扶梯梯級軸套和主軸與鏈條銷軸對卡簧的消剪力方法,是對現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)中容易產(chǎn)生促使卡簧被剪斷裂現(xiàn)象的二種改進(jìn)方法,它是通過增強(qiáng)卡簧的抗剪強(qiáng)度或(和)讓梯級軸套的傳輸壓力穿過梯級主軸筒完全落在或不完全落在鏈條銷軸上(而不是如現(xiàn)有技術(shù)那樣的完全落在鏈條銷軸外側(cè))的結(jié)構(gòu)型式來實現(xiàn)的。這就避免梯級主軸筒通過自身的微量形變對鏈條銷軸傳輸力矩的可能,為增強(qiáng)卡簧圓周向抗剪強(qiáng)度和消除對卡簧的軸向剪切力創(chuàng)造了條件。
文檔編號B66B23/00GK1385355SQ0211609
公開日2002年12月18日 申請日期2002年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月6日
發(fā)明者梁嘉麟 申請人:梁嘉麟