自动扶梯主驱动链条性能测试分析与润滑保养

庞旭旻　仇润鹤

摘 要：近年来，随着自动扶梯数量的增多，各地自动扶梯事故率也逐年上升。虽然自动扶梯事故的死亡率比电梯低，但是，对伤者造成的伤害、产生的社会影响是相当严重的。2014年上海地铁内自动扶梯倒溜事故引起了全社会的关注。简要介绍了自动扶梯主驱动链的运行特点，测试和分析了在用自动扶梯主驱动链条的性能，并阐述了主驱动链条润滑保养的方法及其对扶梯性能的影响。

关键词：自动扶梯；主驱动链条；性能测试；润滑保养

中图分类号：TU857 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.010

随着经济的发展，我国自动扶梯的年产量和在用数量在快速增长。由上海市质量技术监督局特种设备监察数据库提供的数据可知，上海作为特大型现代化城市，在用自动扶梯共有15 503台，其中，全网络地铁站自动扶梯数量在1 900台左右。自动扶梯与垂直电梯在结构和使用场合上有明显的差别，因为自动扶梯属于连续运输人员的特种设备，大部分被安装在人员较为密集的商场、交通运输枢纽中心等地区，一旦发生事故，不仅会威胁人员安全，还会使现场秩序和运输受到冲击。2014-04-02T08：20，在上海地铁静安寺站的换乘通道内，一部上行方向的自动扶梯突然倒行，导致十几名乘客摔倒受伤。引发该起事故的直接原因是自动扶梯主驱动链条断裂，导致梯级失去动力牵引，在重力的作用下沿梯路失速下滑，使得站立在梯级上的人员摔倒。鉴于此，此类事件应引起相关部门的高度重视。主驱动链条是属于低速重载的传动链条，如果存在制造缺陷或者润滑不良（加剧链条的疲劳磨损）的问题，就都会导致其断裂。

1 扶梯主驱动链条性能测试与分析

上海地铁某扶梯主驱动链条过渡链节的链片在服役过程中发生断裂，导致扶梯在运行过程中倒溜。结合事故情况，选取未失效的正常链条做力学性能测试。

测试试件有Ⅰ型试件（截取链条长度约0.5 m，截取段为不包含过渡链节结构的正常链节）、Ⅱ型试件（截取链条长度约0.5 m，截取段包含一节过渡链节结构）。

测试项目是机械拉伸试验，以获得拉伸载荷-应变（kN-mm）曲线、极限拉伸载荷，并宏观检测分析试件断裂失效形貌。

测试所用仪器为万能力学试验机，测试单位为某电梯检测中心。夹具与链条试件的连接形式为销轴装配，装配销轴为链条试件自配销轴，并拆装在夹具与链条试件的连接处。

选取未失效的正常链条做机械拉伸试验，拉伸曲线如图1所示。在测试过程中，未见链片失效结果，机械拉伸受力方向为沿链片长轴方向，以拉力为主。而在扶梯链条运行的过程中，链片的受力方向较为复杂，所以，测试时要重点考虑链片受扭转、剪切和弯折等情况的影响，重点考察链片的冲击韧性（Ak）。

由机械拉伸曲线可知，在4件测试件中，1件为无效测试件（夹持打滑），3件为有效测试件，平均拉伸受力为132.36 kN，低于扶梯的标准性能指标。

断裂位置均为销轴，断裂销轴断面宏观形貌呈典型的“台阶+剪切唇+放射花样”复合形貌，如图2、图3所示。由此可知，试件断口方向与销轴轴向呈一定的夹角，应为塑性断裂为主、后期脆断的复合型断裂。

未断销轴发生严重塑性变形，变形位置为链片与销轴接触的位置。在此需要说明的是，严重的塑性变形会导致局部的应变强化（降低组织塑韧性，增加脆性风险）、应力集中（裂纹萌生的高发区）。

2 国家标准和安全技术规范的相关要求

国家标准GB 16899—2011《自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范》对主驱动链作了如下规定：

第5.4.3.1.1条规定：工作制动器与梯级、踏板或胶带驱动装置之间的连接应优先采用非摩擦传动元件，例如轴、齿轮、多排链条、2根或2根以上的单排链条。如果采用摩擦元件——三角传动皮带时（不允许使用平皮带），应使用符合5.4.2.2规定的附加制动器。

第5.4.3.1.2条规定：所有驱动元件静力计算的安全系数至少应为5.如果采用三角传动皮带，则其不应少于3根。而安全系数是驱动元件的破断力与驱动元件所受静力之比。其中，静力是指自动扶梯或倾斜式自动人行道不仅要承受5.2.5规定的5 000 N/m2载荷，还要承受张紧装置所产生的张力。

安全技术规范TSG T5001—2009《电梯使用管理与维护保养规则》附件D中对主驱动链作了如下规定：表D-1半月维保要求主驱动链运转正常；表D-3半年维保要求清理主驱动链表面的油污，并润滑，保证主驱动链链条滑块的清洁度，使其厚度符合相关标准。

3 主驱动链条的润滑保养

国家标准和安全技术规范对自动扶梯主驱动链的安全系数和维护保养工作提出了严格的要求。其中，润滑不仅是自动扶梯保养的重要工作之一，也是保持自动扶梯良好运行的重要条件之一。

在自动扶梯运行的过程中，如果润滑度较高，能大大提高扶梯的性能，使其运行平稳、舒适，运行噪声低；反之，如果润滑度较低，链轮与链条之间就会产生干摩擦，加快链条的磨损速度，导致链条伸长、寿命缩短。长期这样，就会引发严重的断链事故。

一般情况下，自动扶梯中配备了2种润滑装置：①普通润滑。它依靠重力作用进行滴油润滑，而油量则由电磁阀来调节。②中央润滑系统。它通过电气控制系统调节油泵、电磁阀，以达到控制油量和加油时间的目的。因此，在维护保养过程中，一定要保证自动加油润滑系统功能的有效性，即油箱油量充足，油泵、电磁阀运行可靠。

4 建议

综上所述，虽然试验主驱动链条的断裂位置与静安扶梯事故中的不同，但是，3个有效测试件的性能指标均低于相关标准规定的性能指标。由于地铁客流量较大，所以，必须保证自动扶梯运行的安全性和可靠性。鉴于此，特提出以下3点建议：①建议每隔两三年更换一次自动扶梯主驱动链条；②不建议使用有过渡链节的链条；③加强对主驱动链条的润滑保养。

参考文献

[1]上海三菱电梯有限公司，江南嘉捷电梯股份有限公司，中国建筑科学研究院建筑机械化研究分院，等.GB 16899—2011 自动扶梯和自动人行道的制造与安装安全规范[S].北京：中国标准出版社，2012.

[2]北京市质量技术监督局特种设备处，国家质检总局特种设备局，北京市特种设备检测中心，等.TSG T5001—2009 电梯使用管理与维护保养规则[S].北京：中国计量出版社，2009.

〔编辑：白洁〕