一种新型自动扶梯梳齿板系统的可行性分析

尹龙康

摘要：在自动扶梯领域中，梳齿板系统大多仍停留在较为原始的阶段。本文对旧式梳板存在的问题进行了多维度分析，且提出了一种新型梳齿板系统，且从材料、结构和性能等方面对其进行了可行性分析。

关键词：梳齿板系统；6063铝合金；ANSYS；梳板强度

前言：梳齿板系统主要包括梳齿、梳板、梳板支撑件和梳板位移保护装置等。梳齿板系统安装在自动扶梯出入口处，便于使用者完成从梯级到地面的过渡。因此，其安全性、可靠性必须得到保证。而随着自动扶梯的发展，梳板的结构却仍较为原始，同时存在一些结构和材料所伴随的问题。

一、梳齿板系统现有结构存在的问题

目前梳齿板系统中的梳板主要由碳素结构钢（Q235A）做底板，室内底板喷漆，室外底板则热浸锌处理。然后在底板上表面用AB胶或者双面胶粘接不锈钢板（不锈钢表面冲压花纹）。此类梳板存在以下问题：

1.耗时长，成本贵。梳板加工大致经过剪板（底板和不锈钢花纹板）—打磨—机加工—折弯—表面处理—种钉—涂胶—粘接不锈钢花纹板—压紧—锁紧种钉等工序。其中大多数的工序需耗费大量人工，导致梳板生产耗时长。且工序复杂，生产企业需设置大量工位，难以精简人员配置，难以降低生产成本。

2.重量大，不利于装配。梳板由Q235A为原料，重量较大，不利于自动扶梯整梯装配时办与与调节。

3.防滑系数低。梳板表面为粘接的不锈钢花纹板，经过试验，防滑系数难以达到R10。使用者易摔，存在安全隐患。

4.易脱胶。梳板底板与不锈钢花纹板之间常采用AB胶粘接，由于梳板系统受动载作用和使用环境温差等因素，易出现脱胶现象。

5.不绿色环保。底板与不锈钢花纹板粘接工序存在刺激性气味，工作环境较差，不符合绿色环保的发展理念。

二、新型梳板材料的选择

6063系铝合金型材是一种广泛应用于建筑和工业等多个领域的变形型材，其力学性能、塑性及热处理强度良好，且易于焊接[1]。通过调节铝合金中镁和硅的含量（Mg/Si=[1,1.73]）和淬火方式，6063铝合金挤压速度能够达到25m/min以上[2]。因此，通过开发梳板模具，采用这种挤压成型的铝合金材料能够大幅度地降低机加工的工作量，提高生产效率

三、新型梳齿板系统的结构

该梳齿板系统主要由梳板、连接块、梳板支撑件、梳齿和梳板位移保护装置（其中梳齿和梳板位移保护装置未在图中体现）。梳板由6063铝合金经特制模具挤压而成。其主体非实心，而类似于蜂窝结构的多个方形孔。其主要优点是：重量轻、成本低、受力优良等。在梳板两侧，铣出30mm的通槽。连接块由结构钢制成，其齿状槽是为了避让梳板型材的加强筋。插入梳板后用M10螺栓锁紧。梳板支撑件主要由垫块和压块穿在螺杆上，用螺母调节固定。垫块和压块之间有橡胶垫，梳板和连接块固定后直接放置于垫块和压块之间。

图1梳齿板系统三维模型

四、基于ANSYS的梳板强度分析

1.建立模型——通过SolidWorks将梳板和连接块模型建立。

2.定义材料参数——将梳板材料定义为6063铝合金，将连接块定义为Q235A。

3.确定载荷——在GB16899-2011中5.2.5指出自动扶梯或自动人行道支撑结构设计所依据的载荷是：自动扶梯或自动人行道的自重加上5000N/m²的载荷。再考虑特殊情况下梯级对梳齿的冲击作用，将5000N/m²乘以安全系数1.2得到6000N/m²。因此载荷大小等于6000N/m²乘以梳板有效面积。

4.确定最大允许变形量——根据GB16899-2011和实际装配情况，在满载情况下，梳板变形量不得大于0.8mm，且无永久变形[3]。

5.添加载荷与约束——按上述所确定的载荷添加到ANSYS中。将连接块下表面约束Y方向的位移（模拟实际放置在梳板支撑件上）。

6.分析运算查看结果——梳板最大形变量为0.0765mm，最大应力为8.783MPa，安全系数为15。

图2梳板形变分布

五、结论

相对于旧式结构的梳齿板系统，这一款新型梳齿板系统具有以下优点：1.重量轻；2.加工工序简单，耗时短；3.受力性能优良；4.从根源杜绝脱胶现象；5.绿色环保

参考文献:

[1]韦略,蒋伟.6063铝合金型材挤压工艺的现状及完善改进方法[J].企业科技与发展,2013(19、20):33-34.

[2]汪丽君,6063铝合金低温快速挤压成型的工艺优化与实现[J].科技广场,2016(12):186-189.

[3]曹启章,刘朝晖.基于Pro/Mechanica的扶梯梳齿支撑板的强度设计[J].制造业信息化