Пассажирские транспортирующие машины

Пассажирские транспортирующие машины классифицируют на машины циклического и непрерывного действия.

К пассажирским транспортирующим машинам циклического действия относятся лифты пассажирские, грузопассажирские, больничные и специальные, шахтные подъемники, маятниковые канатные дороги, фуникулеры; к машинам непрерывного действия: эскалаторы, пассажирские конвейеры, многокабинные подъемники, патерностеры, кресельные канатные дороги и др.

Скорость кабин и вагонов машин циклического действия значительно выше, чем у машин непрерывного действия; однако, производительность и пропускная способность машин непрерывного действия значительно выше, чем машин циклического действия.

Пассажирский лифт представляет собой кабину (купе), подвешенную на стальных канатах в вертикальной шахте. Канат приводится в движение лебедкой, установленной в машинном отделении, кабина и поднимаемый груз уравновешиваются противовесом. Кабина движется по направляющим, укрепленным на стенках шахты со скоростью 1–4 м/с, вместимость кабины 4–20 человек.

Скоростные лифты могут поднимать до 60 человек со скоростью 5–7 м/с. Основным показателем комфортности лифта являются виброакустические характеристики кабины во время движения, зависящие от качества лебедки.

Грузовые лифты имеют повышенную прочность кабины и предназначены для перевозки крупногабаритного груза в производственных и административных зданиях, складах, гаражах, магазинах, ресторанах и др.

Фуникулер – это подъемник циклического действия, состоящий из двух вагонов подвешенных на канатах к лебедке, совершающих маятниковое движение по наклонному рельсовому пути. Фуникулер используется на крутых подъемах (до 35º).

Патерностер представляет собой многокабинный пассажирский подъемник непрерывного действия, состоящий из движущихся друг за другом кабин без дверей, подвешенных шарнирно на двух цепях, расположенных по диагонали кабины. Посадка и высадка пассажиров происходит во время движения. Вместимость кабины составляет 1–3 чел, скорость движения не более 0,3 м/с.

Пассажирские конвейеры представляют собой ленточные конвейеры с обрезиненной с двух сторон стальной лентой или пластинчатые конвейеры с сомкнутым безбортовым настилом (рис. 7).

Используются в местах больших и разветвленных пассажиропотоков (аэропортах, супермаркетах, выставочных комплексах).

Основными характеристиками пассажирских конвейеров являются: угол наклона – до 12º; скорость движения настила 0,4–0,95 м/с; ширина настила 0,8–1,2 м; ресурс до 100-150 тыс. км; уровень звукового давления не более 80 дБ.

Рис. 7. Схема пассажирского конвейера:

1 – привод; 2 и 5 – входные площадки; 3 – лента (полотно); 4 – поручень;

6 – натяжное устройство; 7 – роликоопоры

 

Эскалаторы

Прототипом современного эскалатора является обычный конвейер для перемещения различных грузов.

Первый патент на изобретение «непрерывной лестницы» получил Натан Эймс из американского штата Массачусетс в 1859 г.

Впервые «движущаяся лестница для транспорта людей» была запатентована в Нью-Йорке в 1882 году. Она представляла собой наклонное полотно, состоящее из ряда пластин с продольными рейками, и имела только наклонный участок. Входные площадки были установлены непосредственно с торцов наклона.

Почти сорок лет создавались технологии для реализации увлекательной идеи непрерывного перемещения людей между этажами зданий. И как только в 1896 г. Джесси В. Рено продемонстрировал миру наклонный (25°) пассажирский конвейер, произошел качественный скачок: на Всемирной выставке в Париже в 1900 г. было представлено 29 аналогичных подъемников, в их числе машина, изготовленная лифтовой компанией «Otis»,названная необычным красивым словом эскалатор (от лат. scala – лестница, и elevator – поднимающий).

Большинство представленных подъемников имело плоское полотно, образующее наклонную движущуюся дорожку. Исключение составляло ступенчатое полотно эскалаторов. Однако эти эскалаторы не имели настилов на ступеньках, и пассажиры должны были выходить не с торца, а сбоку эскалатора. Уже до первой мировой войны новинкой охотно пользовались крупные универсальные магазины США, Франции, Англии. А в 1911 г первые эскалаторы были установлены в метрополитене на Лондонской линии Пикадилли.

Началом отечественного эскалаторостроения можно считать принятие в 1931 году решения о сооружении метрополитена в г. Москве. В России об эскалаторах впервые задумались тогда, когда стало ясно, что первая линия строящегося Московского метро пройдет на глубине от 10 до 30 м. Как доставлять пассажиров к поездам на такую глубину? В условиях метрополитена с его колоссальной пропускной способностью обычные лестницы выглядели бы смешно.

Лифт также не удовлетворял проектировщиков. Движение его прерывисто, он захлебнулся бы в условиях огромных людских потоков, стремящихся наверх и вниз. Известен был, скорее понаслышке, еще один вид механического подъемника – самодвижущаяся лестница – эскалатор. Движение его непрерывно, интервалов между подъемом и спуском отдельных групп людей нет совершенно. Каждую секунду освобождается новая ступенька, готовая принять двух человек, лестница движется плавно и мерно, как река.

Эскалатор привлекал к себе строителей еще одним преимуществом: он не требовал сооружений запасных пешеходных лестниц, потому что он сам по себе – лестница. Это значительно сокращало объем строительных работ. При всех своих достоинствах эскалатор имел в глазах строителей метрополитена один серьезный недостаток: никто не знал, как его нужно строить.

Переговоры о поставках эскалаторов с немецкой фирмой «Karl Flohr» и Лондонским отделением «Otis» оказались безрезультатными, т. к. за поставку эскалаторов для первой очереди Московского метро они запросили непомерную для того времени цену – 4 млн. рублей золотом (200 тыс. золотых рублей за один эскалатор, 500 тыс. немецких марок за документацию). Советское правительство приняло решение – ориентироваться на собственные силы, что и стало толчком для развития отечественного эскалаторостроения.

Задача действительно была трудной: эскалатор был совершенно неизвестной машиной, литературы о нем достать не удалось. Несколько иностранных проспектов, картинки в рекламных каталогах, рассказы людей, повидавших эскалаторы за границей, – вот все, чем располагала группа советских инженеров, сумевшая в короткий срок создать отечественные эскалаторы, не имеющие равных аналогов по высоте подъема.

Эскалаторы предстояло соорудить очень солидные, самые крупные в мире, их высота по вертикали составляла от 22 до 30 метров. Любая ошибка в расчете даже маленькой детали могла нарушить взаимодействие всех узлов, тем более что монтаж эскалаторов производился уже в Москве, на самих станциях метрополитенов.

Однако сомнения оказались напрасными. В мае 1935 года состоялся торжественный пуск первой очереди метрополитена – все эскалаторы были запущены под пассажирскую нагрузку: эскалатор жил, двигался без скрежета, дребезжания и лязга.

Эти эскалаторы работают в Московском метро до сих пор. За рубежом подобные эскалаторы появились только в конце 50-х годов. На сложность выполненной работы указывает то, что эскалатор имеет более 150 тысяч узлов и деталей, такое же количество единиц крепления, 5 тыс. монтажных прокладок, а в изготовлении эскалаторов принимали участие 60 заводов.

Эскалатор является разновидностью пластинчатых конвейеров, относится к вертикальным подъемникам (горизонтальное перемещение является вынужденным) и представляют собой конвейер для перемещения пассажиров с одного уровня на другой. Рабочий орган эскалатора состоит из лестничного полотна и поручней, движущихся по замкнутой трассе (рис. 8).

Основные требования, предъявляемые к эскалаторам: минимальные габариты, малошумность, эффектная внешняя отделка, гармонирующая с интерьером здания.

Тоннельные эскалаторы предназначены для установки в метрополитенах и специальных объектах, имеют большую высоту, высокую скорость движения полотна и большую провозную способность, значительную массу и большие габаритные размеры.

Поэтажные эскалаторы предназначены для установки в административных зданиях, торговых центрах используются для подъема и спуска людей на небольшую высоту.

Рис. 8. Схема поэтажного эскалатора:

1 – ступени; 2 – тяговые цепи; 3 – привод поручней; 4 – поручневое устройство;

5 – привод лестничного полотна; 6 – направляющие ходовых катков ступеней

 

Привод эскалатора – редукторный, односторонний (в тоннельных – двухсторонний) с дополнительной цепной или зубчатой передачей. Тормоза должны обеспечивать плавную остановку загруженного эскалатора, ускорение при пуске и замедление при торможении – не более 0,6 м/с². В приводном механизме имеется вспомогательный привод для ремонта, натяжное устройство – пружинно-винтовое.

Все механизмы эскалатора монтируются на металлоконструкции (рис. 9). Привод тоннельных эскалаторов размещается в специальных машинных помещениях, натяжная станция – в натяжной камере; у поэтажных эскалаторов привод находится под входной площадкой или между ветвями лестничного полотна, натяжная камера отсутствует.

Управление приводом тоннельнго эскалатора производится из машинного зала (с помощью панели управления), с верхнего и нижнего настенного пульта или кабины оператора. Станции управления поэтажного эскалатора расположены в специальном пульте под верхней площадкой, пуск производится с пультов, находящихся в балюстраде.

Основными параметрами эскалатора являются: угол наклона полотна, равный 30–35º; длина входных и выходных площадок 0,8–1,2 м; глубина (проступь) и шаг ступеней 400–405 мм, высота ступеней – 200 мм, ширина ступеней – 500–1000 мм (для тоннельных 750–1200 мм); скорость полотна 0,5–1,0 м/с; расчетная пассажирская нагрузка 800–2400 Н.

Особенностью конструкции тяговой цепи эскалатора (рис. 10) является наличие упоров на наружных пластинах, которые обеспечивают возможность перегиба цепи только в одну сторону. Эти упоры совместно с направляющими путями – ограничителями против складывания обеспечивают неизменное положение цепи в случае ее обрыва на любом участке трассы.

Рис. 9. Конструктивная схема эскалатора:

1 – натяжная звездочка; 2 – входная площадка; 3 – ступенчатый настил;

4 – поручень; 5 – тяговые цепи; 6 – привод; 7 – приводная звездочка;

8 – направляющие пути; 9 – балюстрада

 

Настилом (полотном) эскалатора являются ступени, установленные на двух тяговых цепях. Каждая ступень опирается на четыре катка, два из которых (основные) связаны осью с тяговыми цепями, два других являются вспомогательными.

Рис. 10. Тяговая цепь эскалатора:

1 – наружная пластина; 2 – упор цепи; 3 – внутренняя пластина; 4 – ролик; 5 – втулка;

6 – полый валик; 7 – стопорная шайба; 8 – соединительный валик;

9 – соединительная пластина; 10 – сплошной валик; 11 – пружинное кольцо

 

Катки (основные и вспомогательные) имеют разные колеи и движутся по четырем направляющим путям, что обеспечивает горизонтальное положение ступеней на всем протяжении рабочей ветви эскалатора.

Ступень эскалатора (рис.11) состоит из металлического каркаса с опорной гребенчатой плитой, подступенка и четырех катков, выполненных из пластмассы или из стали с футеровкой из резины или полимерных материалов, что обеспечивает снижение шума во время движения эскалатора. Катки установлены на шарикоподшипниках.

Рис. 11. Ступень эскалатора:

1 – основные катки; 2 –подступенок; 3 –каркас; 4 –вспомогательные катки;

5 –тяговые цепи; 6 –гребенчатая плита; 7 и 8 –оси катков

 

Поручневое устройство (рис. 12) представляет собой два вертикально замкнутых конвейера, тяговым и грузонесущим элементами которых являются резинотканевые поручни, движущиеся по металлическим направляющим и предназначенные для опоры рук пассажиров. Трасса поручней повторяет конфигурацию лестничного полотна, НУ – грузовое, линейная расчетная нагрузка составляет 50 Н/м.

Рис. 12. Устройство поручня армированного резинотросового:

1 – обкладка; 2 – тканевый сердечник; 3 – наполнитель резиновый; 4 – стальные тросы

 

К преимуществам эскалатора относятся: большая провозная способность – до 10000 пассажиров в час; удобство для пассажиров; использование эскалатора в качестве обычной лестницы в случае неполадок или отсутствия энергии. Недостатками эскалатора являются: большая стоимость, а для тоннельных – высокая стоимость сооружения (тоннеля); большие затраты времени при подъеме на большую высоту, чем при использовании высокоскоростного лифта; большие затраты энергии.

Расчет эскалатора.

Производительность (пропускная способность) эскалатора

где ψ= 0,6–0,96 – коэффициент заполнения ступени (наибольшее значение при v = 0,5 м/с, наименьшее при v = 1 м/с);

А = 1–2 – число пассажиров на одной ступени;

а _с = 0,4–0,405 м – шаг ступеней эскалатора.

Тяговый расчет эскалатора выполняют в том же порядке, как для пластинчатого конвейера с построением диаграммы натяжения цепей. Тяговый расчет поручня производится так же как расчет ленточного конвейера.

 

Скребковые конвейеры

К скребковым конвейерам относятся разнообразные по конструкции транспортирующие машины, в которых груз перемещается волочением по неподвижному открытому или закрытому желобу или трубе прямоугольного или круглого сечения при помощи движущихся скребков, прикрепленных к тяговому элементу. Скребковые конвейеры применяют для транспортирования пылевидных, зернистых и крупнокусковых сыпучих грузов, а также для охлаждения горячих грузов: золы, шлака и др.

В качестве гибких тяговых элементов в основном используются цепи (реже ленты и канаты). При цепном тяговом элементе шаг скребков кратен шагу цепи. Рабочей ветвью конвейера обычно является нижняя, реже – верхняя ветвь, используются конвейеры с двумя рабочими ветвями, по которым груз может перемещаться одновременно в обе стороны. Нижняя грузонесущая ветвь цепи проходит внутри каркаса и огибает концевые звездочки, обратная (холостая) ветвь располагается в верхней части каркаса и движется по направляющим путям или роликам.

Скребковые конвейеры нашли широкое применение в угольных шахтах, на обогатительных фабриках, на предприятиях химической и пищевой промышленности, на животноводческих комплексах.

Скребковые конвейеры классифицируют по:

- форме скребков: со сплошными и контурными скребками;

- высоте скребков: с высокими и низкими скребками (конвейеры с низкими скребками имеют вертикально замкнутое расположение цепи).

Отдельную группу составляют трубчатые скребковые конвейеры с пространственной трассой.

По характеру движения скребковые конвейеры выполняют с непрерывным поступательным движением и с возвратно-поступательным движением: штанговые скребковые конвейеры с шарнирно закрепленными на жесткой штанге сплошными скребками или с жестко закрепленными скребками-шипами.

В скребковых конвейерах с низкими скребками груз перемещается в желобе конвейера сплошным слоем, высота которого в 2–6 раз больше высоты скребков.

Преимуществами скребковых конвейеров являются: простота конструкции и устройства промежуточной загрузки и разгрузки; возможность герметичного транспортирования пылящих и горячих грузов.

К недостаткам скребковых конвейеров относятся: интенсивный износ ходовой части и желоба; значительный расход энергии (из-за трения ходовой части о желоб); заклинивание кусков груза между скребками и желобом (при перемещении грузов с трудно дробимыми кусками).

Конвейеры со скребками шириной 200–320 мм имеют скорости движения v = 0,1–1,0 м/с; со скребками шириной 400–1200 мм v = 0,5–0,63 м/с.

Основным параметром скребкового конвейера является ширина скребка или скребковой цепи, для трубчатых скребковых конвейеров – наружный диаметр трубы.