自動扶梯主驅動鏈條性能測試分析與潤滑保養

龐旭旻　仇潤鶴

摘 要：近年來，隨著自動扶梯數量的增多，各地自動扶梯事故率也逐年上升。雖然自動扶梯事故的死亡率比電梯低，但是，對傷者造成的傷害、產生的社會影響是相當嚴重的。2014年上海地鐵內自動扶梯倒溜事故引起了全社會的關注。簡要介紹了自動扶梯主驅動鏈的運行特點，測試和分析了在用自動扶梯主驅動鏈條的性能，并闡述了主驅動鏈條潤滑保養的方法及其對扶梯性能的影響。

關鍵詞：自動扶梯；主驅動鏈條；性能測試；潤滑保養

中圖分類號：TU857 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.03.010

隨著經濟的發展，我國自動扶梯的年產量和在用數量在快速增長。由上海市質量技術監督局特種設備監察數據庫提供的數據可知，上海作為特大型現代化城市，在用自動扶梯共有15 503臺，其中，全網絡地鐵站自動扶梯數量在1 900臺左右。自動扶梯與垂直電梯在結構和使用場合上有明顯的差別，因為自動扶梯屬于連續運輸人員的特種設備，大部分被安裝在人員較為密集的商場、交通運輸樞紐中心等地區，一旦發生事故，不僅會威脅人員安全，還會使現場秩序和運輸受到沖擊。2014-04-02T08：20，在上海地鐵靜安寺站的換乘通道內，一部上行方向的自動扶梯突然倒行，導致十幾名乘客摔倒受傷。引發該起事故的直接原因是自動扶梯主驅動鏈條斷裂，導致梯級失去動力牽引，在重力的作用下沿梯路失速下滑，使得站立在梯級上的人員摔倒。鑒于此，此類事件應引起相關部門的高度重視。主驅動鏈條是屬于低速重載的傳動鏈條，如果存在制造缺陷或者潤滑不良（加劇鏈條的疲勞磨損）的問題，就都會導致其斷裂。

1 扶梯主驅動鏈條性能測試與分析

上海地鐵某扶梯主驅動鏈條過渡鏈節的鏈片在服役過程中發生斷裂，導致扶梯在運行過程中倒溜。結合事故情況，選取未失效的正常鏈條做力學性能測試。

測試試件有Ⅰ型試件（截取鏈條長度約0.5 m，截取段為不包含過渡鏈節結構的正常鏈節）、Ⅱ型試件（截取鏈條長度約0.5 m，截取段包含一節過渡鏈節結構）。

測試項目是機械拉伸試驗，以獲得拉伸載荷-應變（kN-mm）曲線、極限拉伸載荷，并宏觀檢測分析試件斷裂失效形貌。

測試所用儀器為萬能力學試驗機，測試單位為某電梯檢測中心。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械拉伸試驗，拉伸曲線如圖1所示。在測試過程中，未見鏈片失效結果，機械拉伸受力方向為沿鏈片長軸方向，以拉力為主。而在扶梯鏈條運行的過程中，鏈片的受力方向較為復雜，所以，測試時要重點考慮鏈片受扭轉、剪切和彎折等情況的影響，重點考察鏈片的沖擊韌性（Ak）。

由機械拉伸曲線可知，在4件測試件中，1件為無效測試件（夾持打滑），3件為有效測試件，平均拉伸受力為132.36 kN，低于扶梯的標準性能指標。

斷裂位置均為銷軸，斷裂銷軸斷面宏觀形貌呈典型的“臺階+剪切唇+放射花樣”復合形貌，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，應為塑性斷裂為主、后期脆斷的復合型斷裂。

未斷銷軸發生嚴重塑性變形，變形位置為鏈片與銷軸接觸的位置。在此需要說明的是，嚴重的塑性變形會導致局部的應變強化（降低組織塑韌性，增加脆性風險）、應力集中（裂紋萌生的高發區）。

2 國家標準和安全技術規范的相關要求

國家標準GB 16899—2011《自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范》對主驅動鏈作了如下規定：

第5.4.3.1.1條規定：工作制動器與梯級、踏板或膠帶驅動裝置之間的連接應優先采用非摩擦傳動元件，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——三角傳動皮帶時（不允許使用平皮帶），應使用符合5.4.2.2規定的附加制動器。

第5.4.3.1.2條規定：所有驅動元件靜力計算的安全系數至少應為5.如果采用三角傳動皮帶，則其不應少于3根。而安全系數是驅動元件的破斷力與驅動元件所受靜力之比。其中，靜力是指自動扶梯或傾斜式自動人行道不僅要承受5.2.5規定的5 000 N/m2載荷，還要承受張緊裝置所產生的張力。

安全技術規范TSG T5001—2009《電梯使用管理與維護保養規則》附件D中對主驅動鏈作了如下規定：表D-1半月維保要求主驅動鏈運轉正常；表D-3半年維保要求清理主驅動鏈表面的油污，并潤滑，保證主驅動鏈鏈條滑塊的清潔度，使其厚度符合相關標準。

3 主驅動鏈條的潤滑保養

國家標準和安全技術規范對自動扶梯主驅動鏈的安全系數和維護保養工作提出了嚴格的要求。其中，潤滑不僅是自動扶梯保養的重要工作之一，也是保持自動扶梯良好運行的重要條件之一。

在自動扶梯運行的過程中，如果潤滑度較高，能大大提高扶梯的性能，使其運行平穩、舒適，運行噪聲低；反之，如果潤滑度較低，鏈輪與鏈條之間就會產生干摩擦，加快鏈條的磨損速度，導致鏈條伸長、壽命縮短。長期這樣，就會引發嚴重的斷鏈事故。

一般情況下，自動扶梯中配備了2種潤滑裝置：①普通潤滑。它依靠重力作用進行滴油潤滑，而油量則由電磁閥來調節。②中央潤滑系統。它通過電氣控制系統調節油泵、電磁閥，以達到控制油量和加油時間的目的。因此，在維護保養過程中，一定要保證自動加油潤滑系統功能的有效性，即油箱油量充足，油泵、電磁閥運行可靠。

4 建議

綜上所述，雖然試驗主驅動鏈條的斷裂位置與靜安扶梯事故中的不同，但是，3個有效測試件的性能指標均低于相關標準規定的性能指標。由于地鐵客流量較大，所以，必須保證自動扶梯運行的安全性和可靠性。鑒于此，特提出以下3點建議：①建議每隔兩三年更換一次自動扶梯主驅動鏈條；②不建議使用有過渡鏈節的鏈條；③加強對主驅動鏈條的潤滑保養。

參考文獻

[1]上海三菱電梯有限公司，江南嘉捷電梯股份有限公司，中國建筑科學研究院建筑機械化研究分院，等.GB 16899—2011 自動扶梯和自動人行道的制造與安裝安全規范[S].北京：中國標準出版社，2012.

[2]北京市質量技術監督局特種設備處，國家質檢總局特種設備局，北京市特種設備檢測中心，等.TSG T5001—2009 電梯使用管理與維護保養規則[S].北京：中國計量出版社，2009.

〔編輯：白潔〕