CN104310184A - 雨棚一体式自动扶梯 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种雨棚一体化自动扶梯及其制作方法，雨棚本体和扶梯桁架共用一个共弦杆并在工厂内一体化焊接，雨棚本体设计成和扶梯桁架类似的三角形网格结构，其两侧共面，相当于在扶梯桁架上垂直增高以形成雨棚本体。本发明的有益效果为：可以提高扶梯桁架的整体刚度，降低扶梯桁架工作时的应力，提高安全系数，同时具有提高自动扶梯寿命，减少工地安装工时，降低劳动强度，节省成本的优点。
Description
技术领域
本发明属于电梯领域，尤其涉及一种能够增加扶梯桁架强度的雨棚一体式自动扶梯。
背景技术
目前，现有的自动扶梯或自动人行道是一种机电一体化的设备，对环境要求适宜的温湿度，对于防雨雪，防尘有特别要求，一般都放在室内使用，然而现在也有越来越多的在室外应用的场合，而由于自动扶梯的机电特性，则在室外使用时需要安装防雨棚，防雨棚骨架用钢结构制作，其钢结构固定在自动扶梯或自动人行道的钢结构桁架上，如图1所示为现有无雨棚的自动扶梯钢结构桁架，而如图2则为现有自动扶梯钢结构桁架上焊接雨棚后的整体图。
扶梯本体的钢结构桁架在自重下会有一个下垂量，使上弦杆产生压应力，下弦杆产生拉应力，当乘客满载应力达到最大，钢结构桁架被设计成满足这一应力要求，以保证乘客安全。然而，如图2所示，现有的电动扶梯在安装雨棚后使用时，由于扶梯桁架自重、雨棚自身重量以及在承载时乘客的重量三者加在一起，会对扶梯桁架产生一多次应力，且该多次应力的大部分被施加于位于最底层的扶梯桁架上，另外，当将雨棚焊接在自动扶梯的钢结构桁架上时，会造成扶梯负担加重，而在冬天遇到积雪负担则更重。
按照理论力学上对桁架的定义，由于现有雨棚结构不是桁架静定结构(虽然杆系之间是焊接的，但可以近似地看作是铰接)，而雨棚是多个四连杆机构，有一个自由度，亦是一种非静定结构，抗弯惯性矩为零，在运行时多次应力的大部分被迫施于扶梯桁架上，则会有很大的可能造成弦杆应力超标，严重时则会造成自动扶梯桁架断裂，造成人身伤害。
另外雨棚钢结构焊接造成自动扶梯桁架油漆破坏，易锈蚀，也会影响扶梯桁架强度。扶梯桁架外面已经包覆扶手盖板及外装潢钢板，焊接雨棚钢结构需要在钢板上开孔，增加工时或成本。
由于实际情况中存在的上述些问题，而且目前还没有解决这些问题的产品或者方法出现，发明人针对实际情况中存在的该问题进行研发，从该种类型的自动扶梯的结构以及安装方法上着手，以解决现有的雨棚扶梯使用中出现的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种雨棚一体式自动扶梯，使用过程中产生的应力由雨棚本体以及扶梯桁架形成的雨棚一体式自动扶梯本体承载，使扶梯桁架受到的最大应力大为减小，增强雨棚一体式自动扶梯的强度以及稳定性。
本发明的另一目的是提供一种雨棚一体式自动扶梯，解决现有的雨棚在室外进行安装时对扶梯桁架的钢结构上的防腐蚀层进行破坏，以此来提高扶梯桁架的安全系数。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种雨棚一体式自动扶梯，包括有一扶梯桁架以及一固定且相互吻合地设置于该扶梯桁架上方的雨棚本体，所述扶梯桁架至少包括有第一左单片，所述雨棚本体至少包括有第二左单片，所述第一左单片与所述第二左单片位于扶梯的一侧且共面，
所述第一左单片包括有共弦杆，该共弦杆作为所述第一左单片和所述第二左单片的连接处使所述扶梯桁架与所述雨棚本体的该侧形成一个整体。
上述的雨棚一体式自动扶梯，所述第一左单片还包括有下弦杆，所述共弦杆和所述下弦杆之间由第一竖杆和第一斜杆组成两个以上的三角形空间。
上述的雨棚一体式自动扶梯，所述第二左单片还包括有上弦杆，所述共弦杆和所述上弦杆之间由第二竖杆和第二斜杆组成两个以上的三角形空间。
上述的雨棚一体式自动扶梯，所述第一左单片的第一斜杆和所述第二左单片的第二斜杆位于一条直线上。
上述的雨棚一体式自动扶梯，所述第一左单片的第一竖杆和所述第二左单元的第二竖杆位于一条直线上。
上述的雨棚一体式自动扶梯，所述雨棚本体与所述扶梯桁架连接处的两个端部均设置有支撑部，以使所述扶梯桁架的位置固定。
上述的雨棚一体式自动扶梯，所述雨棚本体上还安装有防雨隔离层。
上述的雨棚一体式自动扶梯，所述扶梯桁架还包括有第一右单片，所述雨棚本体还包括有第二右单片，所述第一右单片和所述第二右单片位于扶梯的另一侧且共面，且所述第一右单片包括有第二共弦杆，该第二共弦杆作为第一右单片和第二右单片的连接处使所述扶梯桁架和所述雨棚本体的该另一侧形成一个整体。
且所述雨棚本体的第二左单片和第二右单片之间还连接有若干组横梁，各组横梁为相互平行、网状、多段平面或者拱形中的任一种。
本发明涉及的一种制造上述雨棚一体式自动扶梯的方法，包括以下步骤：
准备步骤：使雨棚本体与扶梯桁架整体平放于一夹具上，使两者均处于未加载荷的松弛状态；
焊接步骤：将所述扶梯桁架两侧单片的上弦杆作为与雨棚本体的连接处，在雨棚本体以及扶梯桁架在无载荷的松弛状态下进行焊接，使两者形成一雨棚一体式自动扶梯本体；
安装步骤：焊接步骤完成后，对形成的扶梯桁架整体进行防腐蚀处理，并使形成的雨棚一体式自动扶梯本体安装使用。
上述的方法，进一步地，在焊接步骤中还包括有：
在所述雨棚本体与所述扶梯桁架上设置多个倾斜的竖杆与斜杆，所述雨棚本体的竖杆与所述扶梯桁架上的竖杆在一条直线上，所述雨棚本体的斜杆与所述扶梯桁架的斜杆在同一条直线上。
本发明的有益效果是：
(1)本发明采用一种稳定的静定结构，使自动扶梯受到的所有载荷由雨棚本体和扶梯桁架形成的整体承担，改变了现有的全部由扶梯桁架承担的情形，使得在相同的载荷下，扶梯桁架的承载的最大应力比现有的扶梯的最大应力大幅降低，最大载荷时产生的应力远小于扶梯所用钢材的极限屈服强度；
(2)雨棚本体的两侧相当于在扶梯桁架的两侧进行加高设置，使得整体钢结构的截面高度大为增加，进一步使截面的抗弯惯性矩增加，避免了由于自动扶梯承载大时而造成的自动扶梯桁架的断裂，进一步避免对因此而造成的人身造成伤害，大大提高了其安全系数；
(3)雨棚本体与扶梯桁架在生产时即在未加载荷的松弛状态下采用一体式焊接工艺进行焊接，完全避免了雨棚本体的自重对下面的扶梯桁架造成的应力影响，在多种复杂情形下的多次应力均由雨棚一体式自动扶梯本体承载，使其强度大大增加，且进一步避免了现场安装对扶梯桁架上的防腐蚀层的破坏，以及在现场安装时的焊接火花造成的火灾事故；
(4)扶梯安装工期缩短，大幅降低安装雨棚一体式自动扶梯的成本。
附图说明
图1是无雨棚室内扶梯桁架的工作状态受力示意图；
图2是无雨棚室内扶梯桁架的杆系结构简图；
图3是现有雨棚本体在现场焊接后扶梯桁架工作状态下的受力变形示意图；
图4是现有雨棚式自动扶梯的杆系结构简图；
图5是本发明所述雨棚一体式自动扶梯的结构简图；
图6是图5的杆系结构简图；
图7是图5的B-B截面图。
图中：
1-扶梯桁架；
101-第一左单片； 111-共弦杆；
112-下弦杆； 113-第一竖杆；
114-第一斜杆；
2-雨棚本体；
201-第二左单片； 211-上弦杆；
212-第二竖杆； 213-第二斜杆；
3-支撑部；
4-防雨隔离层；
5-横梁。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
实施例1
如图5至7所示，为本发明所述的一种雨棚一体式自动扶梯，其主要由一扶梯桁架1、雨棚本体2以及支撑部3所组成。
所述扶梯桁架1至少包括有第一左单片101，然而在本发明的一些实际使用场景中，所述扶梯桁架均包括有第一左单片101以及与该第一左单片101相对称设置的第一右单片(图中未示出)，分别设置于所述扶梯桁架101的左右两侧，每一侧的单片均包括有共弦杆111以及下弦杆112，所述共弦杆111和所述下弦杆112之间由第一竖杆113和第一斜杆114组成两个以上的三角形空间。
所述雨棚本体2至少包括有第二左单片201，在本发明的一些实际实用场景中，所述雨棚本体2还包括有与所述第二左单片201相对称设置的第二右单片(图中未示出)，且所述雨棚本体2的两侧单片分别固定且相吻合地设置于所述扶梯桁架1的上方，所述第一左单片101与所述第二左单片302位于扶梯的一侧且共面，所述第一右单片与所述第二右单片位于扶梯的另一侧且共面，因此，所述雨棚本体2的两侧单片相当于一个加高型的扶梯桁架，两者之间共用所述扶梯桁架1的共弦杆111。
所述共弦杆111作为两侧单片(指雨棚本体2的左侧单片和扶梯桁架1的左侧单片，或，雨棚本体2的右侧单片和扶梯桁架1的右侧单片)的连接处使所述扶梯桁架1与所述雨棚本体2形成一个整体。
在本实施例中的另一种实施方式中，在未加载荷的状态下，加高扶梯桁架本体1的第一左单片101、第一右单片的高度，以在该扶梯桁架本体1的两侧均形成一延伸部，在两延伸部之间加装多组横梁5以形成所述雨棚本体2，然后安装到具体使用场景，使雨棚一体式自动扶梯在使用过程中承载的全部载荷均由雨棚本体2以及扶梯桁架1共同承载。
所述扶梯桁架1的各侧单片以及所述雨棚本体2的各侧单片通过横梁5连接在一起，所述横梁5采用角钢或者方管，而所述雨棚本体2的结构与所述扶梯桁架1相似。
在实际使用中，所述雨棚本体2在竖直方向的高度在2米到5米之间。在所述雨棚本体2的顶部连接两侧单片的横梁5，可以为相互平行，也可以为若干有交角的一组梁组成的网状结构，可以为平面的或多段平面的，也可以是拱形的，视具体所需而定。
优选地，所述第一左单片101(或第一右单片)的第一斜杆114和所述第二左单片201(或第二右单片)的第二斜杆213位于一条直线上(或尽量位于一条直线上，视具体安装所需)，所述第一左单片101(或第一右单片)的第一竖杆113和所述第二左单元201(或第二右单片)的第二竖杆212位于一条直线上(或尽量位于一条直线上，视具体安装所需)。
进一步地，所述雨棚本体2与所述扶梯桁架1连接处的两个端部均设置有支撑部3，以使所述扶梯桁架1的位置固定，也是本发明整个装置的支撑点，两端的支撑部3安装设置好后即可以在雨棚本体2上安装防雨防雨隔离层(图中未示出)等结构。
以下将通过具体的数据来对本发明作出进一步说明。
为了便于对比，下面设计了相同提升高度的现有雨棚结构和本发明的雨棚结构，参考附图做出如下设计：
共同的设计参数：
现有雨棚的设计计算：
钢材总用量：Q×Ls/g＝6194(Kg)
桁架弦杆型材的截面惯性矩：IX3＝(a×b3-c×d3)/12＝8.95×10-6(m4)；
如前所述，现有雨棚钢结构实际强度计算上按照非静定的四连杆机构处理，所有抗弯性能由扶梯原有桁架承担。
桁架截面惯性矩IX2＝4[Ix3+A(h1/2-ex3)2]＝0.003443(m4)；
桁架最大挠度fmax＝5(Q+q+Qb+Qx)×L4/(384E×IX2)＝0.0269(m)；
桁架最大弯矩Mmax＝(Q+q+Qb+Qx)L2/8＝4.63×105(N·m)；
桁架最大应力σmax＝(Mmax×h1/2)/Ix2＝6.73×107(Pa)<Reh；合格。
本发明的设计计算：
本发明的钢材总用量：Q×Ls/g＝2886(Kg)；
桁架弦杆型材的截面惯性矩IX3＝(a×b3-c×d3)/12＝2.55×10-6(m4)；
如前所述，本发明雨棚钢结构为一种按照理想桁架定义的静定结构，雨棚和原有桁架成为整体桁架，共同承担抗弯性能。
由上表可知，本发明的雨棚一体式自动扶梯的桁架截面惯性矩IX＝2(3Ix3+A(2h1/3+4h2/3-4ex3/3)2＝0.02657(m4)；
桁架最大挠度fmax＝5(Q+q+Qb+Qx)×L4/(384×E×IX)＝0.00349(m)；
桁架最大弯矩Mmax＝(Q+q+Qb+Qx)×L2/8＝3.96×105(N·m)；
桁架最大应力σmax＝(Mmax×h1/2)/Ix2＝7.45×106(Pa)<Reh；合格。
由以上数据得出，采用本发明记载的技术方案后，生产同样的产品，其用钢量降低为现有技术的46.6％，成本大大节约；代表稳定性的指标桁架挠度为现有技术的13％，乘客能够感觉到的晃动减少；代表安全性的指标桁架最大应力为现有技术的11％，安全系数更高。
本发明涉及的一种制造上述雨棚一体式自动扶梯的方法，组装各部件，以形成一雨棚本体与一扶梯桁架后，包括以下步骤：
准备步骤：使雨棚本体与扶梯桁架整体平放于一夹具上，使两者均处于未加载荷的松弛状态；
焊接步骤：将所述扶梯桁架两侧单片的上弦杆作为与雨棚本体的连接处，在雨棚本体以及扶梯桁架在无载荷的松弛状态下进行焊接，使两者形成一雨棚一体式自动扶梯本体；
安装步骤：焊接步骤完成后，对形成的扶梯桁架整体进行防腐蚀处理，然后和自动扶梯的其它零部件进行装配，继而进行工地吊装，即将安装好后的自动扶梯运输到使用现场，吊装到位，使自动扶梯的上下头部分别支撑于其被安装的楼层处以形成上下的支撑部。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明具体实施方式的限定。为了清楚地说明各部件的组合关系，上面对各种说明性的部件及其连接关系围绕其功能进行了一般地描述，至于这种部件的组合是实现哪种功能，取决于特定的应用和对整个装置所施加的设计约束条件。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种雨棚一体式自动扶梯，包括有一扶梯桁架以及一固定且相互吻合地设置于该扶梯桁架上方的雨棚本体，所述扶梯桁架至少包括有第一左单片，所述雨棚本体至少包括有第二左单片，其特征在于，
所述第一左单片与所述第二左单片位于扶梯的一侧且共面，且所述第一左单片包括有共弦杆，该共弦杆作为所述第一左单片和所述第二左单片的连接处使所述扶梯桁架与所述雨棚本体的该侧形成一个整体。
2.根据权利要求1所述的雨棚一体式自动扶梯，其特征在于，所述第一左单片还包括有下弦杆，所述共弦杆和所述下弦杆之间由第一竖杆和第一斜杆组成两个以上的三角形空间。
3.根据权利要求2所述的雨棚一体式自动扶梯，其特征在于， 所述第二左单片还包括有上弦杆，所述共弦杆和所述上弦杆之间由第二竖杆和第二斜杆组成两个以上的三角形空间。
4.根据权利要求3所述的雨棚一体式自动扶梯，其特征在于，所述第一左单片的第一斜杆和所述第二左单片的第二斜杆位于一条直线上。
5.根据权利要求3或4所述的雨棚一体式自动扶梯，其特征在于，所述第一左单片的第一竖杆和所述第二左单元的第二竖杆位于一条直线上。
6.根据权利要求1所述的雨棚一体式自动扶梯，其特征在于，所述雨棚本体与所述扶梯桁架连接处的两个端部均设置支撑部，以使所述扶梯桁架的位置固定。
7.根据权利要求1所述的雨棚一体式自动扶梯，其特征在于，所述扶梯桁架还包括有第一右单片，所述雨棚本体还包括有第二右单片，所述第一右单片和所述第二右单片位于扶梯的另一侧且共面，且所述第一右单片包括有第二共弦杆，该第二共弦杆作为第一右单片和第二右单片的连接处使所述扶梯桁架和所述雨棚本体的该另一侧形成一个整体。
8.根据权利要求7所述的雨棚一体式自动扶梯，其特征在于，所述雨棚本体的第二左单片和第二右单片之间还连接有若干组横梁，各组横梁为相互平行、网状、多段平面或者拱形中的任一种。
9.一种制造权利要求1至8任一所述雨棚一体式自动扶梯的方法，其特征在于，包括以下步骤：
准备步骤：使雨棚本体与扶梯桁架整体平放于一夹具上，使两者均处于未加载荷的松弛状态；
焊接步骤：将所述扶梯桁架两侧单片的上弦杆作为与雨棚本体的连接处，在雨棚本体以及扶梯桁架在无载荷的松弛状态下进行焊接，使两者形成一雨棚一体式自动扶梯本体；
安装步骤：焊接步骤完成后，对形成的扶梯桁架整体进行防腐蚀处理，并使形成的雨棚一体式自动扶梯本体安装使用。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在装备步骤中，还包括有：
在所述雨棚本体与所述扶梯桁架上设置多个倾斜的竖杆与斜杆，所述雨棚本体的竖杆与所述扶梯桁架上的竖杆在一条直线上，所述雨棚本体的斜杆与所述扶梯桁架的斜杆在同一条直线上。
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