Эскалатор

Эскалатор (английский escalator — «движущаяся лестница»), машина для подъёма и спуска пассажиров. Эскалаторы являются самым удобным видом пассажирского подъёмного транспорта, обладающим сравнительно небольшими габаритами и большой производительностью. Пропускная способность обычного лифта 200—300 пассажиров, а эскалатора 8 000—10 000 пассажиров в час. Преимуществами эскалатора являются также непрерывность действия, постоянная готовность к эксплуатации и возможность пользования им как неподвижной лестницей при случайных неисправностях.

Эскалаторы  устанавливаются на станциях метро, вокзалах, в универмагах, театрах, выставках и других местах, где имеют место большие потоки населения. Эскалаторы  реверсивны, то есть работают в любом направлении, приводятся в движение от электропривода и могут быть пущены или остановлены дистанционно из одного или нескольких пунктов. Обычно на станциях метрополитена устанавливается одновременно три эскалатора: один из них работает на подъём, другой — на спуск, третий является резервным.

Основную техническую характеристику эскалатора составляют: высота подъёма, угол наклона, скорость передвижения полотна и ширина ступеней. Высота подъёма колеблется от 4—5 до нескольких десятков метров, угол наклона составляет обычно 30°, скорость движения полотна — в пределах 0,5—0,9 м в сек. и ширина ступеней — от 0,6 до 1,0 м. Эскалаторы  малой высоты и с небольшими скоростями движения ступеней применяются в зданиях общественного назначения и магазинах для междуэтажного сообщения. Эскалаторы  большой высоты и с максимальной скоростью движения полотна устанавливаются в местах скопления больших масс населения — на станциях метро, при преодолении естественных подъёмов в городах с резко выраженным рельефом местности и в некоторых подземных сооружениях.

Эскалаторы  представляют собой сложные в производстве, технически совершенные механизмы, требующие большой точности изготовления при большом весе и крупных габаритах обрабатываемых узлов и деталей. Вес готовых металлоконструкций и оборудований одной ленты достигает 180 т, при наличии десятков тысяч деталей.

Эскалаторы  абсолютно надежны и безопасны для пользования. На наиболее напряжённых станциях Московского метро эскалаторы ежедневно перевозят 350— 370 тыс. пассажиров, а за время своей более чем десятилетней работы отдельные машины прошли свыше 200 тыс. км.

Производство эскалаторов в Советском Союзе является молодой отраслью промышленности. В Европе и Америке эскалаторы применяются в ряде зданий, на выставках и в других местах уже с 1900 г., у нас же только строительство Московского метрополитена вызвало необходимость их конструирования и изготовления. Особые условия Москвы потребовали применения эскалаторов высотой в десятки метров, чего не знала заграничная практика эскалаторостроения. Учитывая сложный характер машины, отсутствие в этой области опытных специалистов и сжатые сроки строительства метро, конструирования, освоения и изготовления эскалатор, заграничные эскалаторные фирмы были убеждены в неизбежности передачи им заказов на поставку эскалаторов. Однако советские специалисты в короткие сроки запроектировали, изготовили и смонтировали отличные, самые глубокие в мире пассажирские эскалаторы. Успешное осуществление сталинских пятилеток позволило нашим конструкторам и производственникам добиться этой победы. В настоящее время промышленность Москвы и Ленинграда выпускает эскалаторы любых типов и в необходимых количествах.

Рис. 1.

Принцип действия эскалатора. Движущееся полотно, состоящее из ряда ступеней, соединённых между собой с боковых сторон двумя тяговыми замкнутыми цепями, перемещается под некоторым углом к горизонту с постоянной скоростью, образуя как бы лестничный марш. Вверху и внизу при подходе к гребенкам, у которых происходит заполнение эскалатора пассажирами, ступени для удобства пользования эскалатора образуют горизонтальные площадки, а рейки их входят в зазоры между зубьями гребней, обеспечивая полную безопасность посадки, и схода пассажиров. Тяговые цепи надеты вверху на приводные звёздочки главного приводного вала, получающего в свою очередь движение через зубчатую или цепную передачу от редукторов, соединённых с электромоторами переменного тока. В нижней части эскалатора установлена натяжная тележка со звёздочками и устройством для натяжки тяговых  цепей. Движение ступеней совершается по специальным направляющим, обеспечивающим горизонтальное положение их настила на всём протяжении рабочего хода.

Все механизмы эскалатора смонтированы на железной конструкции, оформленной снаружи или деревянными полированными, или металлическими балюстрадами. С обеих сторон верхней части балюстрад расположены резиновые поручни, движущиеся с одинаковой скоростью со ступенями.

Управление эскалатора происходит при помощи магнитных станций со сложной и совершенной схемой, предотвращающей возможность ошибок со стороны обслуживающего персонала. Целый ряд защитных устройств и  приспособлений обеспечивает безопасность пассажиров и автоматическую остановку эскалатор при неисправности.

Схематически устройство и конструкция эскалаторов применяемых на глубоких станциях  Московского метро, показаны на рис. 1. Каждый эскалатор состоит из ходовой, или движущейся части, направляющих, главного привода, траверс приводной станции, ферм средней части, натяжной станции, поручневой установки, защитных, блокирующих и смазочных устройств, электрооборудования, балюстрад и прочих деталей и приспособлений.

Основной частью движущегося полотна эскалатора и одним из наиболее ответственных его элементов являются тяговые цепи, которые воспринимают на себя нагрузку заполненной пассажирами ходовой части. Цепи, втулочно-роликовой конструкции, изготавливаются с большой точностью и тщательностью из высококачественных легированных сталей не менее чем с 7-кратным запасом прочности. Для возможно более плавного набегания цепи на звёздочку шаг её выбирается небольшой; для тяговых цепей метро шаг выбран равным 135 мм.

Ступень эскалатора (11) состоит из металлического каркаса, обшитого сверху проваренным в олифе дубовым настилом, с привёрнутыми к нему буковыми или дубовыми рейками. Дубом оформлен также и торец ступени, обращённый к пассажирам. Ступень движется на 4-х бегунках, изготовленных из пластмассы, причем верхние рабочие, бегунки посажены на полуоси, а нижние, холостые, бегунки смонтированы на общей оси, связанной с каркасом ступени гнутыми кронштейнами. Ступень соединяется с тяговой цепью полуосями рабочих роликов, проходящих через полые втулки каждого третьего звена цепи. Ступень рассчитана на одновременное размещение двух человек и имеет ширину, равную 1 000 мм, глубину — 400 мм и высоту 202,5 мм.

На всём протяжении пути рабочие и холостые ролики ступеней движутся по специальным направляющим. Эти направляющие (10), расположенные на наклонном участке под углом в 30° к горизонту, заставляют ступени, оставаясь горизонтальными, располагаться лестничным маршем. При подходе к верхним и нижним участкам ступени, пробегая по кривым направляющим точно рассчитанного профиля (6), плавно переходят в горизонтальные площадки, обеспечивая удобную посадку и сход пассажиров через установленные там металлические гребни особой конструкции (4), являющиеся как бы переходным элементом с движущегося полотна на неподвижный пол.

Ходовое полотно получает движение от главного привода, расположенного в машинном помещении эскалаторной установки. Для обеспечения принятой скорости движения ходового полотна— 0,75 м/сек. — необходимо дать главному валу не более 9 об/мин., соответственно снизив обороты, развиваемые электромотором. Этой цели и служат главный привод (7), состоящий из 2-х электромоторов переменного тока (мощностью по 65 кВт, 75 000 об/мин.), соединённых эластичными муфтами со своими червячными редукторами, и траверсы. Редукторы имеют передаточное число і = 21,66, 3-х ходовой червяк и рассчитаны на длительную непрерывную работу с мощностью до 65 кВт при 730 об/мин. В ряде случаев применяется один электромотор и один редуктор мощностью 110 кВт. Роль редукторов в обеспечении бесперебойной работы эскалаторных установок чрезвычайно велика.

На общей чугунной плите главного привода, между электромотором и червячным редуктором, смонтировано также тормозное устройство эскалатор, состоящее из двух парных комплектов колодочных тормозов с электромагнитами, действующими на эластичные муфты. Каждый из этих тормозов рассчитан на полный тормозной момент, что обеспечивает надёжную, бесперебойную и плавную остановку эскалатора.

От редуктора вращение передается на главный приводной вал зубчатой передачей — траверсой (2), состоящей из 3-х шестерен: ведущей — на валу червячного колеса редуктора, паразитной и ведомой на главном приводном валу. В соответствии с количеством редукторов в главном приводе — комплект траверсы эскалатора включает в себя одну или две паразитных шестерни, сидящих свободно на общей оси. Ось, в свою очередь, размешена в стальных щеках, расположенных с обеих сторон главного приводного вала. Щека одним концом опирается на вал червячного колеса и другим — на главный вал.

К ободам ведомых шестерен, находящихся на главном приводном валу, приболчены венцы тяговых звёздочек, которые уже непосредственно приводят в движение тяговые цепи, а с ними и ступени. Главный приводной вал (3), несущий обе шестерни и звёздочки, смонтирован на роликоподшипниках и покоится на сварной опоре фермы приводной станции. Эта конструкция воспринимает все усилия от натяжения цепей, достигающих на глубоких станциях метро свыше 25 т. В непосредственной близости к тяговым звёздочкам, на той же ферме, установлены огибающие, которые дают направление холостым роликам при прохождении ступеней через тяговые звёздочки. Тяговые звёздочки, имеющие более 36 зубьев с шагом 135 мм, изготовляются из высококачественной броневой стали. Большое число зубцов на звёздочке дает плавный и бесшумный ход цепи и всему полотну.

Вся верхняя горизонтальная часть эскалатора называется приводной станцией, так как именно в этой части расположены механизмы, приводящие эскалатор в движение (5).

Натяжка полотна ступеней в том месте, где по условиям работы цепей они имеют минимальное натяжение, осуществляется натяжной станцией, расположенной в нижней части эскалатора (72). Натяжная станция состоит из подвижной тележки (73),способной передвигаться вдоль эскалатора. На тележке установлена ось, с расположенными на ней двумя натяжными звёздочками тяговых цепей и специальными огибающими, назначение которых аналогично огибающим приводкой станции. Звёздочки стальные литые имеют, как правило, по 36 зубьев и смонтированы на роликоподшипниках. Натяжка тележки и обеспечение постоянного натяга лестничного полотна осуществляются пружинно-грузовым устройством.

Приводную и натяжную станции связывают фермы средней части, установленные на бетонных фундаментах вдоль наклонного хода (9). На фермах приводных и натяжных станций установлены металлоконструкции, на которых размещены механизмы привода перил, передающие движение резиновым поручням. Поручни эскалатора (7) выполнены в виде 2 замкнутых резиновых лент, движущихся с обеих сторон эскалатор со скоростью, одинаковой со скоростью движения ступеней. Основой поручня является несколько слоёв прорезиненного полотна, покрытого с наружной стороны вулканизированной резиной. Своё движение механизмы привода перил получают от звёздочек, посаженных непосредственно на главный вал или на ступицы шестерен главного вала эскалатора. Через систему промежуточных и отводных звёздочек приводится во вращение ряд блоков, часть которых для увеличения сцепления с поручнями обрезинена. Эти блоки и обеспечивают непрерывное движение поручня. Натяжка поручня, необходимая для лучшего сцепления его с блоками и компенсации вытяжки, осуществляется косо расположенным блоком, который оттягивается грузовой или пружинно-винтовой системой (8). Для увеличения тягового усилия на натяжной станции эскалатор имеется второй привод поручней. Рабочая ветвь поручня, за которую держатся пассажиры, скользит по латунным или медным направляющим специального профиля. Холостая обратная ветвь поручня поддерживается роликами, установленными по всей длине эскалатора.

Для проворачивания эскалатора без нагрузки с небольшой скоростью — 1,5 м/мин., необходимой при монтаже и ремонтных работах, применяется малый привод (7), соединённый эластичной муфтой со вторым свободным концом вала мотора. Все вращающиеся детали эскалатора обеспечиваются соответствующей смазкой. Цепи и ролики ступеней смазываются автоматически.

Для предохранения пассажиров от соприкосновения с вращающимися механизмами эскалатора и придания всей установке архитектурно оформленного вида все конструкции эскалатора закрыты снаружи деревянными полированными балюстрадами (рис. 2).

Рис. 2.

Эскалаторы, перевозящие ежедневно десятки тысяч пассажиров, должны быть абсолютно  безопасны для пользования, поэтому вопросам техники безопасности уделяется исключительное внимание. Кроме того, приняты меры для защиты конструкции эскалатора от каких-либо аварий и предохранения обслуживающего персонала. Эти предупредительные меры осуществляются применением  целого ряда защитных устройств и приспособлений, обеспечивающих остановку эскалатора при его неисправности. Автоматическая остановка эскалатора происходит при обрыве или вытяжке тяговых цепей или резиновых поручней, при увеличении скорости ходового полотна более чем на 30%, при подъёме ступени перед гребёнкой выше нормального уровня, при перегрузке электромоторов, перегорании одного из предохранителей, чрезмерном понижении напряжения и пр. Предусмотрена также возможность остановки непосредственно пассажирами — с помощью расположенных на балюстраде ручек «стоп» или обслуживающим персоналом, — из любой точки наклонного хода.

Питание электроэнергией эскалаторных установок осуществляется переменным током напряжением 380 В от самостоятельных понизительных подстанций.

Большое, усложнение в схему электропривода вносит требование обеспечения плавного пуска при всех условиях работы эскалатора — на подъём и на спуск, вхолостую и с пассажирами. Во всех случаях, во избежание резких толчков и падения находящихся на ленте людей, величина линейного ускорения не должна быть выше 0,6—0,75 м/сек. Такое ускорение достигается при пуске на подъём включением 4 ступеней сопротивления в цепь ротора, а при пуске на спуск, кроме того, включением сопротивления также и в одну из фаз статора.

Режим работы тормозов следующий: при запуске оба тормоза поднимаются одновременно; при нормальной остановке эскалатора, а также при аварийной остановке после работы вверх рабочий тормоз выпадает мгновенно, а предохранительный — с выдержкой времени около 3 секунд; аварийная остановка эскалатора после работы его вниз производится под воздействием обоих тормозов, выпадающих одновременно.

Требования техники безопасности удовлетворяются применением сложной и надёжно работающей электрической схемы с большим количеством разнообразных реле, блокирующих приспособлений и других электротехнических приборов и аппаратов.

Конструкция и выполнение узлов и деталей эскалаторов, установленных на станции метро мелкого заложения, незначительно отличаются от описанных выше. Однако в ряде конструкций. эскалаторов небольшой высоты зубчатая передача от редуктора к главному валу заменена  цепной передачей с установкой на главном валу аварийного тормоза на случай обрыва приводной цепи. Также известен случай осуществления эскалаторов значительной высоты, оригинальной конструкции с использованием для пассажиров обратной ветви ходового полотна.

Основные положения конструирования, изготовления, эксплуатации и ремонта эскалаторов регламентируются в Советском Союзе «Правилами устройства, освидетельствования и эксплуатации эскалаторов», изданными главной государственной инспекцией Котлонадзора НКЭП в 1940 г.

Для установки эскалаторов на станциях метрополитена сооружаются специальные наклонные тоннели с диаметром чугунной тюбинговой обделки в 8,5 м. В них размещаются по 3 ленты эскалаторов с расстоянием между осями соседних машин в 2,5 м. Вверху для размещения механизмов приводной части устраивается заглублённое машинное помещение  соответствующих габаритов.  В нижней части наклонного хода сооружается тюбинговая камера, в которой, устанавливаются натяжные станции эскалаторов.

При выполнении эскалаторной установки на  открытом воздухе, например, для преодоления крутого подъёма в городах с резко выраженным рельефом местности, механизмы на всей длине должны быть защищены отапливаемым и вентилируемым сооружением необходимых размеров.

Советские эскалаторы, созданные конструкторами, технологами, строителями и эксплуатационниками, из года в год подвергались улучшениям и усовершенствованиям. Однако наибольшие изменения осуществляются в послевоенные годы при разработке нового, модернизированного эскалатора. В этом эскалаторе взамен двух червячных редукторов предусматривается мощный цилиндрический редуктор с одним мотором; менее совершенная передача от червячных редукторов к главному валу, открытыми зубчатыми колёсами — траверса, заменяется  дополнительным цилиндрическим редуктором, соединённым с остальными элементами привода через зубчатые муфты ПУЛ. Деревянный настил ступеней, с редко расположенными крупными рейками, заменяется металлическим настилом с мелкими зубьями, выполненным из лёгкого металла. Бегунки ступеней, сделанные из пластмассы, заменяются металлическими с хлопчатобумажным ободом и переводятся на шарикоподшипники. На место сложных в производстве литых направляющих устанавливаются направляющие из калиброванного проката. Деревянные балюстрады уступают место металлическим из легкого прокатно-штампованного металла. Упрощается механизм привода перил, облегчаются металлоконструкции, усовершенствуются главный вал, натяжная станция, резиновые поручни, тяговые цепи и схема электропривода.

Советские эскалаторы по высоте подъёма, мощности, производительности, безопасности пользования и архитектурному оформлению значительно опередили образцы заграничных европейских и американских фирм, имеющих пятидесятилетий опыт проектирования и изготовления эскалаторов. Перечисленные мероприятия по модернизации обеспечат дальнейшее повышение надёжности, снижение шума при работе эскалатора, экономию металла, упрощение изготовления, сборки и монтажа, а главное — увеличение долговечности и улучшение эксплуатационных показателей.

Н. Церковницкий.