自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)鏈條性能測(cè)試分析與潤(rùn)滑保養(yǎng)

龐旭旻　仇潤(rùn)鶴

摘 要：近年來(lái)，隨著自動(dòng)扶梯數(shù)量的增多，各地自動(dòng)扶梯事故率也逐年上升。雖然自動(dòng)扶梯事故的死亡率比電梯低，但是，對(duì)傷者造成的傷害、產(chǎn)生的社會(huì)影響是相當(dāng)嚴(yán)重的。2014年上海地鐵內(nèi)自動(dòng)扶梯倒溜事故引起了全社會(huì)的關(guān)注。簡(jiǎn)要介紹了自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)鏈的運(yùn)行特點(diǎn)，測(cè)試和分析了在用自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)鏈條的性能，并闡述了主驅(qū)動(dòng)鏈條潤(rùn)滑保養(yǎng)的方法及其對(duì)扶梯性能的影響。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)扶梯；主驅(qū)動(dòng)鏈條；性能測(cè)試；潤(rùn)滑保養(yǎng)

中圖分類號(hào)：TU857 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.010

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)自動(dòng)扶梯的年產(chǎn)量和在用數(shù)量在快速增長(zhǎng)。由上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局特種設(shè)備監(jiān)察數(shù)據(jù)庫(kù)提供的數(shù)據(jù)可知，上海作為特大型現(xiàn)代化城市，在用自動(dòng)扶梯共有15 503臺(tái)，其中，全網(wǎng)絡(luò)地鐵站自動(dòng)扶梯數(shù)量在1 900臺(tái)左右。自動(dòng)扶梯與垂直電梯在結(jié)構(gòu)和使用場(chǎng)合上有明顯的差別，因?yàn)樽詣?dòng)扶梯屬于連續(xù)運(yùn)輸人員的特種設(shè)備，大部分被安裝在人員較為密集的商場(chǎng)、交通運(yùn)輸樞紐中心等地區(qū)，一旦發(fā)生事故，不僅會(huì)威脅人員安全，還會(huì)使現(xiàn)場(chǎng)秩序和運(yùn)輸受到?jīng)_擊。2014-04-02T08：20，在上海地鐵靜安寺站的換乘通道內(nèi)，一部上行方向的自動(dòng)扶梯突然倒行，導(dǎo)致十幾名乘客摔倒受傷。引發(fā)該起事故的直接原因是自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)鏈條斷裂，導(dǎo)致梯級(jí)失去動(dòng)力牽引，在重力的作用下沿梯路失速下滑，使得站立在梯級(jí)上的人員摔倒。鑒于此，此類事件應(yīng)引起相關(guān)部門的高度重視。主驅(qū)動(dòng)鏈條是屬于低速重載的傳動(dòng)鏈條，如果存在制造缺陷或者潤(rùn)滑不良（加劇鏈條的疲勞磨損）的問(wèn)題，就都會(huì)導(dǎo)致其斷裂。

1 扶梯主驅(qū)動(dòng)鏈條性能測(cè)試與分析

上海地鐵某扶梯主驅(qū)動(dòng)鏈條過(guò)渡鏈節(jié)的鏈片在服役過(guò)程中發(fā)生斷裂，導(dǎo)致扶梯在運(yùn)行過(guò)程中倒溜。結(jié)合事故情況，選取未失效的正常鏈條做力學(xué)性能測(cè)試。

測(cè)試試件有Ⅰ型試件（截取鏈條長(zhǎng)度約0.5 m，截取段為不包含過(guò)渡鏈節(jié)結(jié)構(gòu)的正常鏈節(jié)）、Ⅱ型試件（截取鏈條長(zhǎng)度約0.5 m，截取段包含一節(jié)過(guò)渡鏈節(jié)結(jié)構(gòu)）。

測(cè)試項(xiàng)目是機(jī)械拉伸試驗(yàn)，以獲得拉伸載荷-應(yīng)變（kN-mm）曲線、極限拉伸載荷，并宏觀檢測(cè)分析試件斷裂失效形貌。

測(cè)試所用儀器為萬(wàn)能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，測(cè)試單位為某電梯檢測(cè)中心。夾具與鏈條試件的連接形式為銷軸裝配，裝配銷軸為鏈條試件自配銷軸，并拆裝在夾具與鏈條試件的連接處。

選取未失效的正常鏈條做機(jī)械拉伸試驗(yàn)，拉伸曲線如圖1所示。在測(cè)試過(guò)程中，未見(jiàn)鏈片失效結(jié)果，機(jī)械拉伸受力方向?yàn)檠劓溒L(zhǎng)軸方向，以拉力為主。而在扶梯鏈條運(yùn)行的過(guò)程中，鏈片的受力方向較為復(fù)雜，所以，測(cè)試時(shí)要重點(diǎn)考慮鏈片受扭轉(zhuǎn)、剪切和彎折等情況的影響，重點(diǎn)考察鏈片的沖擊韌性（Ak）。

由機(jī)械拉伸曲線可知，在4件測(cè)試件中，1件為無(wú)效測(cè)試件（夾持打滑），3件為有效測(cè)試件，平均拉伸受力為132.36 kN，低于扶梯的標(biāo)準(zhǔn)性能指標(biāo)。

斷裂位置均為銷軸，斷裂銷軸斷面宏觀形貌呈典型的“臺(tái)階+剪切唇+放射花樣”復(fù)合形貌，如圖2、圖3所示。由此可知，試件斷口方向與銷軸軸向呈一定的夾角，應(yīng)為塑性斷裂為主、后期脆斷的復(fù)合型斷裂。

未斷銷軸發(fā)生嚴(yán)重塑性變形，變形位置為鏈片與銷軸接觸的位置。在此需要說(shuō)明的是，嚴(yán)重的塑性變形會(huì)導(dǎo)致局部的應(yīng)變強(qiáng)化（降低組織塑韌性，增加脆性風(fēng)險(xiǎn)）、應(yīng)力集中（裂紋萌生的高發(fā)區(qū)）。

2 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)規(guī)范的相關(guān)要求

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 16899—2011《自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的制造與安裝安全規(guī)范》對(duì)主驅(qū)動(dòng)鏈作了如下規(guī)定：

第5.4.3.1.1條規(guī)定：工作制動(dòng)器與梯級(jí)、踏板或膠帶驅(qū)動(dòng)裝置之間的連接應(yīng)優(yōu)先采用非摩擦傳動(dòng)元件，例如軸、齒輪、多排鏈條、2根或2根以上的單排鏈條。如果采用摩擦元件——三角傳動(dòng)皮帶時(shí)（不允許使用平皮帶），應(yīng)使用符合5.4.2.2規(guī)定的附加制動(dòng)器。

第5.4.3.1.2條規(guī)定：所有驅(qū)動(dòng)元件靜力計(jì)算的安全系數(shù)至少應(yīng)為5.如果采用三角傳動(dòng)皮帶，則其不應(yīng)少于3根。而安全系數(shù)是驅(qū)動(dòng)元件的破斷力與驅(qū)動(dòng)元件所受靜力之比。其中，靜力是指自動(dòng)扶梯或傾斜式自動(dòng)人行道不僅要承受5.2.5規(guī)定的5 000 N/m2載荷，還要承受張緊裝置所產(chǎn)生的張力。

安全技術(shù)規(guī)范TSG T5001—2009《電梯使用管理與維護(hù)保養(yǎng)規(guī)則》附件D中對(duì)主驅(qū)動(dòng)鏈作了如下規(guī)定：表D-1半月維保要求主驅(qū)動(dòng)鏈運(yùn)轉(zhuǎn)正常；表D-3半年維保要求清理主驅(qū)動(dòng)鏈表面的油污，并潤(rùn)滑，保證主驅(qū)動(dòng)鏈鏈條滑塊的清潔度，使其厚度符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

3 主驅(qū)動(dòng)鏈條的潤(rùn)滑保養(yǎng)

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)規(guī)范對(duì)自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)鏈的安全系數(shù)和維護(hù)保養(yǎng)工作提出了嚴(yán)格的要求。其中，潤(rùn)滑不僅是自動(dòng)扶梯保養(yǎng)的重要工作之一，也是保持自動(dòng)扶梯良好運(yùn)行的重要條件之一。

在自動(dòng)扶梯運(yùn)行的過(guò)程中，如果潤(rùn)滑度較高，能大大提高扶梯的性能，使其運(yùn)行平穩(wěn)、舒適，運(yùn)行噪聲低；反之，如果潤(rùn)滑度較低，鏈輪與鏈條之間就會(huì)產(chǎn)生干摩擦，加快鏈條的磨損速度，導(dǎo)致鏈條伸長(zhǎng)、壽命縮短。長(zhǎng)期這樣，就會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的斷鏈?zhǔn)鹿省?/p>

一般情況下，自動(dòng)扶梯中配備了2種潤(rùn)滑裝置：①普通潤(rùn)滑。它依靠重力作用進(jìn)行滴油潤(rùn)滑，而油量則由電磁閥來(lái)調(diào)節(jié)。②中央潤(rùn)滑系統(tǒng)。它通過(guò)電氣控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)油泵、電磁閥，以達(dá)到控制油量和加油時(shí)間的目的。因此，在維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中，一定要保證自動(dòng)加油潤(rùn)滑系統(tǒng)功能的有效性，即油箱油量充足，油泵、電磁閥運(yùn)行可靠。

4 建議

綜上所述，雖然試驗(yàn)主驅(qū)動(dòng)鏈條的斷裂位置與靜安扶梯事故中的不同，但是，3個(gè)有效測(cè)試件的性能指標(biāo)均低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的性能指標(biāo)。由于地鐵客流量較大，所以，必須保證自動(dòng)扶梯運(yùn)行的安全性和可靠性。鑒于此，特提出以下3點(diǎn)建議：①建議每隔兩三年更換一次自動(dòng)扶梯主驅(qū)動(dòng)鏈條；②不建議使用有過(guò)渡鏈節(jié)的鏈條；③加強(qiáng)對(duì)主驅(qū)動(dòng)鏈條的潤(rùn)滑保養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]上海三菱電梯有限公司，江南嘉捷電梯股份有限公司，中國(guó)建筑科學(xué)研究院建筑機(jī)械化研究分院，等.GB 16899—2011 自動(dòng)扶梯和自動(dòng)人行道的制造與安裝安全規(guī)范[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[2]北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局特種設(shè)備處，國(guó)家質(zhì)檢總局特種設(shè)備局，北京市特種設(shè)備檢測(cè)中心，等.TSG T5001—2009 電梯使用管理與維護(hù)保養(yǎng)規(guī)則[S].北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2009.

〔編輯：白潔〕