Эскалатор нового поколения

Последнее десятилетие ХХ века стало наиболее плодотворным для мирового эскалаторостроения. Планка мирового технического уровня в отрасли поднялась на новую высоту: тяговые цепи, не требующие смазки; пластмассовые ступени и ступени, объединенные в один узел с фартуком балюстрады; алюминиевые рейки с подшипниковыми узлами вместо тяговых цепей; компактные приводы, устанавливаемые внутри лестничного полотна и сокращающие габариты эскалатора на 10-15%; волновые, спиральные и многоприводные эскалаторы; скоростные конвейеры и эскалаторы, замедляющие скорость ступеней у входных площадок; системы управления с компьютерным контролем показателей через интернет…и, конечно, высокое качество, свойственное серийному производству (подробнее см. Достижения мирового эскалаторостроения).

Сегодня каждая фирма называет последние модели своих машин эскалаторами нового поколения. Так поступают и отечественные производители, хотя их новые эскалаторы ни что иное, как обычная модернизация старых конструкций или почти целиком заимствованные зарубежные (подробнее см. Эскалаторостроение России). В результате термин «эскалатор нового поколения» стал «заезженным» и часто не отражает сути дела.

Но есть и принципиально новые разработки, соответствующие уровню развития техники и конструкторской мысли ХХI века.

В 2004 году фирма Otis представила на рынок свой эскалатор нового поколения Next Step («Следующий шаг»). «Мы изобрели эскалатор заново» - заявили родоначальники мирового лифто- и эскалаторостроения по поводу этой машины, которая действительно существенно отличается от всех предыдущих разработок Otis и других эскалаторостроительных компаний. Конструкция базируется на новой принципиальной схеме, в ней сконцентрировано около 30 изобретений и новых решений. Инновационные решения нацелены на серийное производство, однако, как и прежде, применимы при небольших нагрузках, характерных для высот подъема до 5-6 м (Otis заявляет о 10 м). Используя свой лифтовый опыт, Otis разработал новый привод на базе зубчатого ремня, армированного стальными тросами. Внутренние зубья ремня входят в зацепление с приводным блоком-звездочкой диаметром около 330 мм (это и есть габарит привода!), наружные – с мелкими зубьями алюминиевой рейки, заменившей тяговую цепь.

Эскалатор ЭТХ, разработанный фирмой «Конструктор» в 1998 году, отличается от отечественных эскалаторов в той же мере, как эскалатор Next Step от предыдущих разработок Otis. Но мы опирались на опыт отечественного эскалаторостроения и исходили из потребностей глубоких российских метрополитенов - эскалатор ЭТХ изначально нацелен на высоты подъема до 75 м. Тяговое усилие в этом случае способен обеспечить лишь «стальной контакт» зубьев приводной звездочки и роликов цепи.

В эскалаторах традиционных конструкций при высоте подъема 30-65 м приводные звездочки тяговых цепей имеют диаметр около 2 м. Для передачи огромного крутящего момента применяются приводы - мастодонты объемом несколько кубометров (подробнее см. Недостатки тоннельных эскалаторов).

Мы нашли другое решение: диаметр приводной цевочной звездочки эскалатора ЭТХ равен 551.6 мм – чуть больше диаметра блока-звездочки эскалатора Next Step, но привод способен передавать существенно большие тяговые усилия, причем тяговая способность может наращиваться путем параллельной установки нескольких главных валов по аналогии с задним мостом большегрузных автомобилей.

Результат достигнут за счет переноса привода с тяговыми звездочками в наклонную часть эскалатора, что коренным образом изменило диаграмму натяжения тяговых цепей – большие натяжения действуют только в пределах прямолинейных участков (рис.1).

Рис.1 Диаграмма натяжения тяговой цепи эскалатора ЭТХ

Паразитные силы, нагружающие ступень на ВКУ в эскалаторах традиционной конструкции ликвидированы, взаимный поворот звеньев цепи на криволинейных участках происходит при минимальной нагрузке.(подробнее см. Принципиальные схемы устройства эскалаторов, характерные особенности, достоинства, недостатки).

Это позволило оснастить шарниры подшипниками и отказаться от смазки цепей. Возможность переноса привода на прямолинейный участок обеспечена применением тяговых звездочек эвольвентного профиля.

- скорость точки контакта зуба звездочки с цевкой – переменная величина: V = ω R_d / cos α - скорость звена цепи – постоянная: V₂= V cos α = const

Рис.2 Работа цевочного зацепления

В полученной высокоточной цевочной реечной передаче рейками являются звенья тяговой цепи, длина которых равна шагу ступеней (400 мм), а роль цевок выполняют ролики цепи.

Главной особенностью цевочной реечной передачи является постоянство величины и направления вектора скорости рейки, т.е. в отличии от цепной передачи, скорость звена цепи V₂ не зависит от расположения зуба звездочки (рис.2), благодаря чему уже при коэффициенте перекрытия более 1.3 достигается высокая плавность работы передачи.

Установка роликов цепи на подшипники качения обеспечивает снижение поперечных сил, вызываемых силами трения. Шаг роликов 133.3 мм, кратный шагу звеньев цепи, позволил уменьшить делительный диаметр приводной звездочки до 551.6 мм (в несколько раз меньше диаметра приводных звездочек старых эскалаторов). Тяговое усилие наращивается параллельной установкой нескольких главных валов (рис.3).

Размеры привода таковы, что он помещается в габаритах лестничного полотна между рабочей и холостой ветвями. Не требуются удлиненные машины, сложные фундаменты.

Сокращение поперечных размеров эскалатора достигнуто за счет переноса тяговых цепей и основных бегунков ступени, в габариты настила ступени (рис.4).

Рис.3 Диаметр приводных цевочных звездочек эскалатора ЭТХ – 564 мм, тяговое усилие наращивается параллельной установкой нескольких главных валов по аналогии с задним мостом большегрузных автомобилей		Рис.4 Основные бегунки и тяговые цепи-рейки эскалатора ЭТХ перенесены в габарит настила ступени, применение центральной направляющей и бегунков устраняет боковые уводы лестничного полотна, обеспечивает неперекашиваемость ступеней

Отсутствие сложных фундаментов в тоннеле обеспечено применением принципиально новой металлоконструкции на «скользящих опорах» (рис.5), позволяющих к тому же легко компенсировать усадки и боковые уводы тоннеля.

Сроки монтажа могут быть сокращены благодаря блочной конструкции эскалатора с разборными тяговыми цепями. Каждая секция длиной 6 м с установленным на заводе лестничным полотном и балюстрадой, может доставляться на станцию (аналогично поэтажному эскалатору) и в готовом виде опускаться в наклон, используя виброподушки, как салазки.

Останется только зафиксировать ее на собственной опоре, выставить секции друг относительно друга при помощи винтовых опор, стыковать цепи, надеть поручни, подключить электрику и…поехали!

Рис. 5 Металлоконструкция эскалатора ЭТХ со стеклянной балюстрадой на регулируемых винтовых опорах с виброподушками изолирована от бетона и не подвержена коррозии

Рис. 6 Сравнение габаритов эскалаторов нового (ЭТХ-3/75) и старого (ЭТ-2М) поколения

Дополнительный эскалатор помещается в существующих тоннелях при сохранении традиционных проходов между в зоне обслуживания при соблюдением всех норм и требований Правил устройства и безопасной эксплуатации эскалаторов, что дает увеличение пропускной способности на 33-50% (подробнее см. «Узкие места» метрополитенов большая проблема крупных городов).

Важным преимуществом новой машины является универсальность конструкции: на многоопорной металлоконструкции (рис.7) это тоннельный эскалатор ЭТХ для метрополитенов, на пролетной - становится поэтажным эскалатор ЭПХ (рис.8) для зданий, сооружений и транспортных узлов с высотой подъема от 3 до 9 м, а при замене ступеней пластинами превращается в пластинчатый пассажирский конвейер. Высокая степень унификации машин позволяет использовать современные высокотехнологичные производства аналогичные автомобильным заводам, получать высокое качество при минимальных затратах, полностью покрыть потребности страны в, такого рода, технике.

Эскалатор ЭТХ-3/75 предназначен для транспорти­ровки пассажиров в метро-политенах, тоннелях и эстакадах различ-ного назначения. Во всем диапазоне высот подъема от 3 до 75 м эскалатор имеет уменьшенные габариты: ширину 1250 мм (по установоч-ным размерам поручня) и радиусные участки 2.8 м (величину радиуса диктуют исключительно требования «Правил устройства и безопасной эксплуатации эскалаторов» к геометрии лестничного полотна). Номинальная скорость движения лестничного полотна – 0,75 м/с. Теоретическая производительность – 13500 пассажиров в час. Среднесуточное время работы– 20 час. Пробег до капитального ремонта – 300 тыс. км. Срок службы – не менее 50 лет. Нормативное время монтажа - 10 -15 дней.

Рис.7 Эскалатор ЭТХ 3/75 высотой подъёма 6 м в цехе киевского завода «Большевик»

Эскалатор ЭПХ-3/9 предназначен для транспорти­ровки пассажиров в зданиях, сооружениях и транспортных узлах. Во всем диапазоне высот подъема от 3 до 9 м эскалатор имеет уменьшенные массу и габариты, в частности его ширина на 200 мм меньше, чем у отечественных и зарубежных эскалаторов, что позволяет экономить пространство в зданиях. Режим Stand By – снижение скорости при отсутствии пассажиров позволяет экономить электроэнергию и ресурс. Номинальная скорость движения полотна – 0,45 м/с. Теоретическая производительность – 8100 пассажиров в час. Среднесуточное время работы – 15 часов. Срок службы – не менее 30 лет.

Рис.8 Опытный образец эскалатора ЭПХ 3/9 высотой подъёма 4,5 м в цехе ЗАО «Завод Универсалмаш» дочернего предприятия ОАО «Кировский завод»

В заключение систематизируем характерные особенности и элементы новизны эскалаторов нового поколения:

1) Кинематическая схема привода полотна освобождает ступень, бегунки, шарниры тяговых цепей, направляющие, металлоконструкцию от действия усилий тяговых цепей на верхнем криволинейном участке трассы движения полотна, из-за чего активно расходуется ресурс эскалаторов предыдущего поколения еще до появления пассажирской нагрузки. Решение реализуется путем установки тяговых звездочек с зубьями эвольвентного профиля в верхней части прямолинейного наклонного участка трассы движения ступеней между рабочей и холостой ветвями полотна.

2) Применение цевочного зацепления зубьев приводных звездочек с роликами тяговых цепей вместо традиционного цепного зацепления позволяет не связывать шаг зацепления с длиной звена цепи. Шаг звеньев тяговой цепи равен шагу ступеней. Таким образом, цепь между ступенями имеет единственный шарнир, загруженный только на прямолинейном участке (в статике), взаимный поворот звеньев происходит без нагрузки при незначительных удельных давлениях на поверхностях трения. Это позволило оснастить шарнир цепи долговечным подшипником скольжения без применения смазки и сохранить практически неизменным зазор между смежными ступенями в течении срока службы полотна.

Шаг зацепления приводной звездочки с тяговой цепью в три раза меньше шага ступеней. Малый делительный диаметр (около 550 мм) звездочек позволяет уменьшить крутящий момент на главном валу, снизить массу и габариты привода, разместить его между рабочей и холостой ветвями полотна, в целом уменьшить продольный габарит эскалатора.

Применение модифицированного цевочного зацепления исключает продольные динамические колебания полотна и стук при контакте зубьев звездочек с роликами цепи, характерные для эскалаторов предыдущего поколения.

3) Главный вал - легкосъемный, разгруженный от совмещенного действия изгиба и кручения с симметричным подводом крутящего момента к тяговым звездочкам. Выполнен на базе серийно выпускаемых деталей и узлов автомобильной промышленности. Установка рамы привода на резинометаллических подушках автомобильного двигателя снижает уровень шума и вибрации.

4) Привод полотна совмещен с приводом поручня и имеет градацию мощности и тормозных моментов в зависимости от высоты транспортирования по номенклатуре отечественных электродвигателей. Выполнен в виде амортизированного моноблока с возможностью удобного обслуживания, ремонта.

Привод тоннельных эскалаторов – модульный на базе ведущих мостов автомобиля (типа КАМАЗ) с планетарными редукторами на каждой тяговой звездочке (типа бортовых редукторов трактора «Кировец»). Количество мостов 1-3 в зависимости от мощности двигателя.

Привод поэтажных эскалаторов – одинарный, на базе ведущих мостов автомобилей (типа ГАЗ, УАЗ) с предредуктором.

5) Привод оснащен системой частотного регулирования скорости. При этом обеспечивается:

- возможность плавного пуска и остановки полотна по заранее заданному закону независимо от пассажирской нагрузки с последующим наложением тормозов;

- регулируемая ремонтная скорость полотна без применения вспомогательного привода;

- работа в режиме ожидания пассажиров на пониженной скорости (0.2 м/с) с экономией ресурса эскалатора до 30 процентов.

6) Рабочий тормоз - нормальнозамкнутый, дисковый, с постоянным тормозным моментом, может быть в двух вариантах:

- дисковый с самоустанавливающимися колодками, на валу электродвигателя;

- встроенный тормоз электродвигателя.

Аварийный тормоз – дисковый нормальнозамкнутый с самоустанавливающимися тормозными колодками, установлен на каждой тяговой звездочке.

Привод рабочего и аварийного тормоза – электрогидравлический раздельный выполнен по двухконтурной схеме. Встроенного тормоза – электрический.

Рабочий и аварийный тормоз накладываются одновременно. В штатном режиме по окончании электродинамического торможения полотна электродвигателем, в аварийных режимах – немедленно при возникновении аварийной ситуации.

7) Ступень - облегченная, легкосъемная, коррозиестойкая, без применения сварных соединений. "Основные", "вспомогательные" и "направляющие" бегунки имеют одинаковые размеры, а также указатель предельного износа поверхности качения. Подшипники бегунков с уплотнениями повышенного качества и заводской смазкой на весь срок службы. Настил, гребень, подступенок - из износостойкой трудносгораемой пластмассы или алюминия с цветовым обозначением опасных зон для обуви пассажиров. Исключены недопустимые гальванопары крепления этих элементов к стальному каркасу.

8) Основной бегунок, установленный на одной оси с втулкой тяговой цепи (на обычном месте вспомогательного бегунка в ступенях эскалаторов предыдущего поколения) позволяет разместить тяговые цепи в габарите настила ступени и уменьшить поперечный габарит эскалатора в целом.

9) Система направляющих и контрнаправляющих исключает подъем ступени на любом участке трассы. Обычное трение скольжения бегунков о реборды заменено трением качения направляющих бегунков в центральной направляющей.

10) Тяговые цепи - легкоразборные, без прессовых посадок, с межремонтным пробегом не менее 150 тыс. км.

Самосмазывающиеся металлофторопластовые подшипники в шарнирах исключают применение смазки и традиционной системы смазочных каналов, существенно повышая пожаробезопасность Максимальный износ шарниров - 0,5 мм при указанном межремонтном пробеге практически не влияет на безопасный зазор между ступенями, предельно уменьшает суммарную величину и неравномерность вытяжки цепей.

Ролики цепи, контактирующие с зубьями приводной (натяжной) звездочки, установлены на стандартных игольчатых подшипниках качения с уплотнениями и смазкой на весь срок службы. Потери от трения качения роликов и сила отпора на зубе звездочки сведены к минимуму.

11) Металлоконструкции тоннельных эскалаторов – сварные многоопорные коробчатого типа с реперным контролем деформаций при просадке тоннеля.

Металлоконструкции поэтажных эскалаторов - сварные ферменного типа из профильных труб – двухопорные с промежуточной опорой при высоте эскалатора более 6 м.

Металлоконструкции опираются на строительную часть посредством регулируемых виброопор, исключающих передачу вибраций от работающих механизмов на строительную часть зданий и сооружений.

12) Направляющие основных и вспомогательных бегунков ступеней/пластин на рабочей и холостой ветви полотна – сменные (либо со сменными дорожками качения). Контрнаправляющие основных бегунков – замкнутого кольцевого типа. Продольное направление полотна в наклонной части – посредством центральных направляющих и ловителей входных площадок.

13) Поручень NT2000 фирмы ЕНС выполнен по новой технологии из термопластичного полимера, армирован стальными тросами, имеет низкий коэффициент трения при движении по направляющим при сохранении высокого коэффициента сцепления с резиновым ободом приводного блока. Технология изготовления поручня обеспечивает его исключительную прямолинейность. Цветная наружная поверхность поручня имеет «антивандальное» покрытие повышенной твердости.

14) Приводные блоки поручня, совмещенные с приводными звездочками лестничного полотна при угле обхвата поручнем около 190° град, имеют высокую тяговую способность, исключая необходимость применения традиционных прижимных роликов со стороны лицевой поверхности поручня.

15) Входная площадка - содержит направляющие ролики, контак-тирующие с боковыми кромками настила ступени. Трение скольжения отсутствует.

16) Балюстрада в двух вариантах: из закаленного прозрачного или тонированного стекла, либо из нержавеющей стали. Фартуки и плинтусы - со съемными элементами в зонах обслуживания механизмов.

17) Система управления, контроля и диагностики (СУКД) – микропроцессорная с электронным табло. Доступ в систему возможен только посредством введения PIN-кода. СУКД обеспечивает автоматическую подготовку эскалатора к запуску с опробованием рабочего тормоза, регистрацию основных параметров в рабочем и аварийном режимах. Шкаф управления совмещен для двух и более эскалаторов.

Дата добавления: 2015-11-30