扶梯梳齒板異物保護裝置檢測儀

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(1．嘉興市特種設備檢驗檢測院，浙江 嘉興314050；2.營口理工學院，遼寧 營口115000)

0 引言

國家現(xiàn)行《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則—自動扶梯與自動人行道》對于梳齒板保護項目的檢驗方法為：拆下梳齒板中間部位的梳齒；用工具使梳齒板向后或向上移動(或前后、上下)；檢驗安全開關是否動作，自動扶梯或自動人行道能否啟動[1]。這種檢驗方式即使檢驗時保護裝置能動作(動作，是指保護裝置能夠觸發(fā)保護動作)，但無法鑒定該裝置動作值與設定值之間的差別[2-5]。換言之，僅能確定保護裝置可動作，但無法確定保護裝置是否在合適的時機動作[6-7]。

此外，在現(xiàn)有的另一種檢驗方式中[8]，采用特殊設計的裝置模擬實際使用中物體夾入踏面板和梳齒板的情況，然后根據(jù)保護裝置是否動作確定保護裝置是否有效[9]。這種裝置的限制在于，其能夠實現(xiàn)檢測的前提條件是保護裝置能正常動作。而在模擬過程中保護裝置一旦失效將無法有效動作，從而使運行中的梯級直接和梳齒板撞擊，嚴重時直接損壞梯級和檢測裝置，有較大的安全隱患[10-12]。

因此，急需一種簡單高效的檢測儀器及方法，代替原有的方法，在檢測的過程中既能用于檢測扶梯梳齒板異物保護裝置是否有效(能夠準確、適時地觸發(fā)扶梯保護動作)，還能在檢測過程中避免對相關設備(例如扶梯、檢測裝置)的損壞，以及提高檢測精度。

1 設計原理

圖1 檢測儀結構示意

研制的檢測儀是以模擬梳齒板異物保護裝置卡異物動作時的動作力來判斷保護裝置是否有效，原理是使用設計的檢測裝置對梳齒板終端施加一個力，相當于卡物時的作用力，逐漸增大該作用力直至保護開關動作，查看顯示力是否符合設定值的范圍，同時異物保護裝置動作后的復位情況用位移測量裝置來檢測。

新的檢測儀采用加載試驗法，往梳齒板異物保護裝置加載對應的作用力，設扶梯異物保護裝置的動作力為F，該動作力包含2部分：一是在保護裝置動作過程中機構的卡阻力Fx=fN(f是機構動作過程中的卡阻系數(shù))；二是彈簧的彈性作用力(受力變形滿足胡克定律)ΔF=kΔx(k是彈簧的倔強系數(shù))。

假設作用力F達到閾值而異物保護裝置未觸發(fā)扶梯保護動作，則確定異物保護裝置異常；假設作用力未達到閾值而異物保護裝置已經(jīng)觸發(fā)扶梯保護動作，則確定異物保護裝置異常；假設作用力達到閾值且異物保護裝置觸發(fā)扶梯保護動作，則確定異物保護裝置正常。

如果位移量Δx達到閾值而異物保護裝置未觸發(fā)扶梯保護動作，或位移量未達到閾值而異物保護裝置觸發(fā)扶梯保護動作，或位移量達到閾值而異物保護裝置正常觸發(fā)扶梯保護動作但異物保護裝置無法正常復位(異物保護裝置是否正常復位可以基于位移檢測機構觀察在卸掉驅動力之后檢測機構是否回到初始位置來確認，所述初始位置是指檢測機構在驅動力作用下剛與梳齒板接觸時的位置)，則確定異物保護裝置異常；如果位移量達到閾值且異物保護裝置觸發(fā)扶梯保護動作，則確定異物保護裝置正常。

2 結構組成

檢測儀的設計，根據(jù)對力傳遞規(guī)律的研究，結合2類不同的保護裝置結構，檢測機構設計成2套，合成在一個檢測裝置的內(nèi)部，分別為水平力測量機構和垂直力測量機構。扶梯梳齒板保護裝置的動作的測量要有1個量化的檢測數(shù)據(jù)，根據(jù)檢測的最終指標包括動作力和位移2個指標，因此設計裝置的檢測機構有2部分組成:測力機構把力的大小用傳感器通過數(shù)字顯示屏來顯示；位移測量機構把裝置位移及復位情況用刻度尺來表示。

檢測儀主要由動力機構、執(zhí)行機構、檢測機構、輔助元件和工作介質等5部分組成，結構如圖1所示。

a.動力機構(手動泵、高壓軟管):把液體利用的機械能轉換成液壓力能，是檢測裝置中的動力部分。

b.傳動機構(油缸、油嘴和油管):將液體的液壓能轉換成機械能。其中，油缸做直線運動，從動件做水平或垂直運動，用于在所述驅動機構的驅動下向梳齒板施加作用力。

c.檢測機構(傳感器和位移檢測刻度):包括傳感器和位移刻度等，用于檢測所述從動件向梳齒板施加的作用力的大小和位移的變化。

d.輔助元件: 除上述3部分以外的其他元件，包括顯示屏、開關、固定架、底座、充電接口、充電保險及外蓋板等，它們同樣十分重要。

e.工作介質: 工作介質是指液壓傳動中的液壓油，它經(jīng)過油泵和油缸實現(xiàn)能量轉換。

3 檢測流程

通過向梳齒板施加作用力，響應于所述作用力的施加而檢測至少1個檢測參數(shù)的值,并根據(jù)扶梯梳齒板異物保護裝置的動作狀態(tài)、檢測參數(shù)的值及其閾值確定扶梯梳齒板異物保護裝置是否有效，不僅能夠有效避免檢測過程對相關設備(例如扶梯、檢測儀)可能造成的損壞，還有利于提高檢測精度，并且適于以量化的方式評價扶梯梳齒板異物保護裝置的可靠性。扶梯梳齒板異物保護裝置的檢測儀具體檢測流程，如圖2所示。

圖2 檢測流程

向所述梳齒板施加使所述扶梯梳齒板異物保護裝置沿水平方向移動的作用力，采用該實現(xiàn)方式，適用于動作方式為前后移動型的異物保護裝置。向所述梳齒板施加使所述扶梯梳齒板異物保護裝置沿豎直方向移動的作用力，采用該實現(xiàn)方式，適用于動作方式為上下移動型的異物保護裝置。檢測參數(shù)包括作用力的大小和扶梯梳齒板異物保護裝置的位移。

在驅動力的作用下，垂直移動型測量機構沿垂直方向移動，在驅動機構的驅動下向梳齒板施加垂直方向的作用力，當梳齒板異物保護裝置動作時，讀取顯示的動作力和位移，如圖3所示。在驅動力的作用下，水平移動型測量機構沿水平方向移動，在驅動機構的驅動下向梳齒板施加水平方向的作用力，當梳齒板異物保護裝置動作時，讀取顯示的動作力和位移，如圖4所示，檢測儀最后的實物樣機如圖5所示。

圖3 垂直移動型機 構測量示意 圖4 水平移動型機 構測量示意

圖5 檢測儀實物

4 數(shù)據(jù)分析

為了驗證檢測儀的精度，歷時幾個月對兩百多臺扶梯進行了對比檢測，2類不同扶梯梳齒板異物保護裝置的實測結果，如表1所示。其中調(diào)定動作值(動作力和位移量)是指通過廠家設置或安裝調(diào)試后調(diào)定的梳齒板異物保護裝置的動作范圍，作為計算相對誤差的真值，檢測裝置的實測數(shù)據(jù)是指檢測儀對梳齒板異物保護裝置加載力過程中在檢測儀上顯示以及可以讀取的數(shù)據(jù)(位移是讀取較大側的位移量)，相對誤差是指實測數(shù)據(jù)的均值與真值的相符程度。

在檢測中，對于幾個檢測位置的選取，做以下規(guī)定：左側是指檢測人員站在梯級踏面上面對梳齒板，距離左側梳齒板邊緣處80 mm的位置；右側是指檢測人員站在梯級踏面上面對梳齒板，距離右側梳齒板邊緣處80 mm的位置；中間是指檢測人員站在梯級踏面上面對梳齒板，梳齒板的中間位置。

表1中，對于前后動作型的梳齒板異物保護裝置，作用于與梯級水平運動方向一致的水平力施加在梳齒安裝板的任一邊緣上，施加力在中間及兩側的力的大小是不一致的。同樣，上下動作型的梳齒板的作用力也會因作用點的位置的變化而變化，具體的位置及復位情況也會不同。同時用檢測儀進行施加力后的梳齒板異物保護裝置均應采用手動復位來實現(xiàn)。

在正常情況下，同一動作類型的左右兩側同一位置所測的施加力原則上應該是一樣的，但是由于實際型號、結構、安裝工藝、使用狀況及材料特性的區(qū)別，導致了同一位置上施加力和電氣開關位移的不同,但均保持在合理的精度范圍之內(nèi)。每組實測數(shù)據(jù)的標準差較小，表明各數(shù)據(jù)間分散性小，檢測裝置的重復性、穩(wěn)定性良好；相對誤差較小，表明均值與真值較接近，檢測結果準確度高，相對誤差控制在±5%以內(nèi)，滿足扶梯梳齒板異物保護裝置安全性能的要求。

表1 不同扶梯梳齒板異物保護裝置的實測結果

5 結束語

傳統(tǒng)檢測方法沒有固定的工具和儀器，無量化值，檢測結果同測試人員經(jīng)驗、工作能力有關。本文新方法利用新研制的檢測儀，通過向梳齒板施加作用力，并根據(jù)扶梯梳齒板異物保護裝置的動作狀態(tài)，得到相應的動作力和位移值，從而實現(xiàn)量化測量的要求(判斷扶梯梳齒板異物保護裝置是否有效)。

整體而言，檢測儀結構具有輕巧易攜帶，操作簡單，檢測結果精度高、準確度、檢測穩(wěn)定性好等優(yōu)點，同時檢測結果誤差小，能滿足檢測精度要求的特點，具有較好的推廣應用價值。代替了人工模擬試驗法，極大地降低了檢測成本、勞動強度，檢測效率大幅提高，使得檢驗過程中對保護裝置的檢測變得更方便、可行，并達到一定的精度要求，對于自動扶梯的安全性檢驗工作具有重要意義，填補了該領域無專業(yè)檢測儀器的空白，應用前景廣闊。

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