【申请公布号：  CN107458957A；申请权利人： 哈尔滨工程大学;发明设计人： 孙蓉; 任彦光; 徐文欣; 唐昊; 韩道麟; 韩鹏; 陈敬萱; 李冰;】

 

 

摘要：

本发明公开了智能自动扶梯节能装置，属于自动升降设备技术领域。由支架系统，连接系统，传动系统组成，传动系统由左右对称的两部分组成，连接系统将传动系统的两部分连接，支架系统支撑连接系统和传动系统；主要由电机、同步轴、直齿轮、锥齿轮、电磁继电器、同步带、同步带轮、支架等组成。本发明增加了一个多系统联轴传动系统，使得上行扶梯和下行扶梯能量间相互联系。本发明结合人流量潮汐原理，实现了负载波动与驱动力的最优匹配，具有能耗低，能量利用效率高的特点。 

 

主权项：

智能自动扶梯节能装置，其特征在于，由支架系统，连接系统，传动系统组成，传动系统由左右对称的两部分组成，连接系统将传动系统的两部分连接，支架系统支撑连接系统和传动系统；支架系统包括电机套筒(1)、支架一(14)、支架二(17)、特殊结构一(18)和特殊结构二(19)；连接系统包括锥齿轮一(2)、锥齿轮二(3)、锥齿轮三(4)和外壳；传动系统包括直齿轮一(5)、直齿轮二(6)、电磁离合器一(7)、电磁离合器二(8)、同步带轮一(9)、同步带轮二(10)、同步带轮三(11)、同步带轮四(12)、同步带(13)、电磁离合器配套的直齿轮一(15)、电磁离合器配套的直齿轮二(16)。 

 

1.智能自动扶梯节能装置，其特征在于，由支架系统，连接系统，传动系统组成，传动系统由左右对称的两部分组成，连接系统将传动系统的两部分连接，支架系统支撑连接系统和传动系统；

 

支架系统包括电机套筒(1)、支架一(14)、支架二(17)、特殊结构一(18)和特殊结构二(19)；

 

连接系统包括锥齿轮一(2)、锥齿轮二(3)、锥齿轮三(4)和外壳；

 

传动系统包括直齿轮一(5)、直齿轮二(6)、电磁离合器一(7)、电磁离合器二(8)、同步带轮一(9)、同步带轮二(10)、同步带轮三(11)、同步带轮四(12)、同步带(13)、电磁离合器配套的直齿轮一(15)、电磁离合器配套的直齿轮二(16)。

 

2.根据权利要求1所述的智能自动扶梯节能装置，其特征在于，所述的支架系统中，电机套筒(1)为上下开口的圆柱体空腔，支架一(14)为直杆的两端竖直固定两根长短不一的直杆，支架二(17)为三节平铺的长方体直板并列而成，特殊结构一(18)和特殊结构二(19)为四角支柱与两块等大中央开孔直板拼接而成；

 

电机套筒(1)固定在支架二(17)中央上方，支架一(14)分两部分，分别垂直固定于支架二(17)两侧。

 

3.根据权利要求1所述的智能自动扶梯节能装置，其特征在于，所述的连接系统中，锥齿轮一(2)、锥齿轮二(3)、锥齿轮三(4)为等大的圆台型齿轮，外壳为三块长方体直板拼接成的U型体且两侧开有等大的孔；

 

锥齿轮一(2)与直流电机相连，锥齿轮二(3)、锥齿轮三(4)与锥齿轮一(2)相啮合，且转动过程中，两者呈现相反的运动趋势。

 

4.根据权利要求1，3所述的智能自动扶梯节能装置，其特征在于，所述的传动系统中，锥齿轮二(3)与直齿轮二(6)同轴联接，电磁离合器配套的直齿轮二(16)与直齿轮二(6)相互啮合，电磁离合器一(7)与同步带轮一(9)相连接，同步带轮一(9)和同步带轮三(11)之间用皮带相连；

 

锥齿轮三(4)与直齿轮一(5)同轴联接，电磁离合器配套的直齿轮一(15)与齿轮(5)相啮合，电磁离合器二(8)与同步带轮二(10)相连接，同步带轮二(10)、同步带轮四(12)之间由皮带相互连接在一起；

 

同步带轮二(10)、同步带轮四(12)经皮带相互联接，同步带轮一(9)、同步带轮二(10)由支架二(17)支撑，同步带轮三(11)由特殊结构二(19)支撑，同步带轮四(12)由特殊结构一(18)支撑。

 

5.根据权利要求1所述的智能自动扶梯节能装置，其特征在于，下行梯软件流程为：

 

(1)对系统进行初始化；

 

(2)检测下行梯负载量；

 

(3)下行梯负载的当前值与临界负载进行比较；

 

(4)若当前值小于等于临界负载值，电机处于电动状态，否则，电机处于发电状态；

 

(5)检测下行扶梯的运行速度；

 

(6)当前速度与预设速度进行比较，通过控制发电机来控制加载力矩，实现了驱动力和负载波动下的最优匹配；

 

(7)动态检测。

 

6.根据权利要求1所述的智能自动扶梯节能装置，其特征在于，上行梯软件流程为：

 

(1)对系统进行初始化；

 

(2)检测上行梯、下行梯负载量；

 

(3)若上行梯上没有负载，则电磁离合器断开，电机处于发电状态；

 

(4)若上行梯上有负载，则对比上行梯负载量与下行梯负载量，若上行梯负载量远小于下行梯负载量时，电机处于发电状态，若上行梯负载等于下行梯负载，电机不做功，否则，电机处于电动状态；

 

(5)动态检测。

 

智能自动扶梯节能装置

技术领域

 

本发明属于自动升降设备技术领域，具体涉及一种智能自动扶梯节能装置。

 

背景技术

 

自动扶梯作为一种方便快捷的运输工具，已经越来越多地出现在众多的公共场合中。但是有分析指出，传统扶梯一直处于高能耗、高磨损、低效率的运行状态。传统扶梯包括上行扶梯和下行扶梯，多采用独立驱动方式，自动扶梯之间相互独立，没有能量上的联系。目前，国内安装的扶梯多采用单速交流电机作为主机，配有刹车电机或刹车线圈；扶梯空载时仍是额定速度运行，其缺点为：

 

当扶梯制动时和下行梯载客量较大时，电机处于发电状态；传统扶梯无回馈功能，只能以热能形式消耗，造成了能量的浪费和设备体积的增大；传统扶梯具有耗能大，机械磨损大，使用寿命低。

 

在能源日益紧张的今天,如何节约能源已经成为了当今社会的一个主题,国家也在积极提倡建立节能化的社会。在经济高速发展的同时,我国的地铁项目越来越多,为了提高乘客运输率,大量使用扶梯作为代步工具。在地铁站中,扶梯的用电量仅次于空调系统。

 

因此,如何合理的利用扶梯节省其消耗的电量也成了我们研究的一个方向。

 

本发明引入多系统联轴传动系统和智能控制系统，结合人流量潮汐原理，实现了负载波动与驱动力的最优匹配，进而实现了节能。主要应用于大型的公共场合，节能效果显著，绿色环保。可以有效地减缓部分地区电能紧缺，供小于求的现状，具有良好的环保效益及广阔的经济效益。

 

发明内容

 

本发明的目的在于提供一种结合负载特性与人流量潮汐，可实现负载波动与驱动力最优匹配的智能自动扶梯节能装置。

 

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

 

智能自动扶梯节能装置主要包括：扶梯式载物传送部分，能量转换传递部分，自动控制部分构成。

 

扶梯式载物传送装置沿用传统扶梯传送装置，主要由支架，载物台，传动装置等组成。

 

能量转换传递部分利用齿轮组实现，符合能量守恒定理，下行梯在负载超过临界值后运行时处于发电状态，上行梯运行时处于电动状态，下行梯产生的能量加电机的能量来供给上行梯运动，将传统扶梯中以热能损耗的能量转化为可利用的能量。实现了能源的回收再利用，达到节能效果。

 

在自动控制部分主要实现了负载波动与驱动力的最优匹配，确立运行扶梯方向、运行模式、运行速度等。其中用到了电磁离合器，通过控制离合器来实现相关模块的开通或者关断，从而可以实现闲时单独控制上行梯或下行梯，忙时上行梯与下行梯相互结合。扶梯分时分模块运行，达到最佳节能效果。通过控制电机来控制扶梯运行速度，当传感器检测到负载较小时，系统会将这一信号反馈给单片机，进而控制扶梯转速。

 

本发明的下行梯软件流程为：

 

(1)对系统进行初始化；

 

(2)检测下行梯负载量；

 

(3)下行梯负载的当前值与临界负载进行比较；

 

(4)若当前值小于等于临界负载值，电机处于电动状态，否则，电机处于发电状态；

 

(5)检测下行扶梯的运行速度；

 

(6)当前速度与预设速度进行比较，通过控制发电机来控制加载力矩，实现了驱动力和负载波动下的最优匹配；

 

(7)动态检测。

 

本发明的上行梯软件流程为：

 

(1)对系统进行初始化；

 

(2)检测上行梯、下行梯负载量；

 

(3)若上行梯上没有负载，则电磁离合器断开，电机处于发电状态；

 

(4)若上行梯上有负载，则对比上行梯负载量与下行梯负载量，若上行梯负载量远小于下行梯负载量时，电机处于发电状态，若上行梯负载等于下行梯负载，电机不做功，否则，电机处于电动状态；

 

(5)动态检测

 

本发明的有益效果在于：

 

智能自动扶梯节能装置引入多系统联轴传动系统和智能控制系统，结合人流量潮汐原理，实现了负载波动与驱动力的最优匹配，进而实现了节能；实现了扶梯硬件结构的创新设计，打破了传统的固定思维，将各个自动扶梯相互结合起来，使之在能量上有一个联系；提高了电机的运行效率，电机运行效率的提高是节约电能的有效途径，而且电机数量减少，更大程度地节约了电能；维护难度小，维护成本低，符合可持续发展理念。

 

附图说明

 

图1为智能自动扶梯节能装置硬件结构示意图；

 

图2为智能自动扶梯节能装置俯视图；

 

图3为智能自动扶梯节能装置侧视图；

 

图4为智能自动扶梯节能装置软件部分下行梯流程图；

 

图5为智能自动扶梯节能装置软件部分上行梯流程图。

 

具体实施方式

 

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

 

实施例一：

 

智能自动扶梯节能装置，由支架系统，连接系统，传动系统组成，传动系统由左右对称的两部分组成，连接系统将传动系统的两部分连接，支架系统支撑连接系统和传动系统；

 

支架系统包括电机套筒1、支架一14、支架二17、特殊结构一18和特殊结构二19；

 

连接系统包括锥齿轮一2、锥齿轮二3、锥齿轮三4和外壳；

 

传动系统包括直齿轮一5、直齿轮二6、电磁离合器一7、电磁离合器二8、同步带轮一9、同步带轮二10、同步带轮三11、同步带轮四12、同步带13、电磁离合器配套的直齿轮一15、电磁离合器配套的直齿轮二16。

 

所述的支架系统中，电机套筒1为上下开口的圆柱体空腔，支架一14为直杆的两端竖直固定两根长短不一的直杆，支架二17为三节平铺的长方体直板并列而成，特殊结构一18和特殊结构二19为四角支柱与两块等大中央开孔直板拼接而成；

 

电机套筒1固定在支架二17中央上方，支架一14分两部分，分别垂直固定于支架二17两侧。

 

所述的连接系统中，锥齿轮一2、锥齿轮二3、锥齿轮三4为等大的圆台型齿轮，外壳为三块长方体直板拼接成的U型体且两侧开有等大的孔；

 

锥齿轮一2与直流电机相连，锥齿轮二3、锥齿轮三4与锥齿轮一2相啮合，且转动过程中，两者呈现相反的运动趋势。

 

所述的传动系统中，锥齿轮二3与直齿轮二6同轴联接，电磁离合器配套的直齿轮二16与直齿轮二6相互啮合，电磁离合器一7与同步带轮一9相连接，同步带轮一9和同步带轮三11之间用皮带相连；

 

锥齿轮三4与直齿轮一5同轴联接，电磁离合器配套的直齿轮一15与齿轮5相啮合，电磁离合器二8与同步带轮二10相连接，同步带轮二10、同步带轮四12之间由皮带相互连接在一起；

 

同步带轮二10、同步带轮四12经皮带相互联接，同步带轮一9、同步带轮二10由支架二17支撑，同步带轮三11由特殊结构二19支撑，同步带轮四12由特殊结构一18支撑。

 

下行梯软件流程为：

 

(1)对系统进行初始化；

 

(2)检测下行梯负载量；

 

(3)下行梯负载的当前值与临界负载进行比较；

 

(4)若当前值小于等于临界负载值，电机处于电动状态，否则，电机处于发电状态；

 

(5)检测下行扶梯的运行速度；

 

(6)当前速度与预设速度进行比较，通过控制发电机来控制加载力矩，实现了驱动力和负载波动下的最优匹配；

 

(7)动态检测。

 

上行梯软件流程为：

 

(1)对系统进行初始化；

 

(2)检测上行梯、下行梯负载量；

 

(3)若上行梯上没有负载，则电磁离合器断开，电机处于发电状态；

 

(4)若上行梯上有负载，则对比上行梯负载量与下行梯负载量，若上行梯负载量远小于下行梯负载量时，电机处于发电状态，若上行梯负载等于下行梯负载，电机不做功，否则，电机处于电动状态；

 

(5)动态检测。

 

实施例二：

 

结合图1、图2、图3，图1为智能自动扶梯节能装置硬件结构图，图2为智能自动扶梯节能装置俯视图，图3为智能自动扶梯节能装置侧视图，我们可以看出本发明的组成包括：电机套筒1、锥齿轮一2、锥齿轮二3、锥齿轮三4、直齿轮一5、直齿轮二6、电磁离合器一7、电磁离合器二8、同步带轮一9、同步带轮二10、同步带轮三11、同步带轮四12、同步带13、支架一14、电磁离合器配套的直齿轮一15、电磁离合器配套的直齿轮二16、支架二17、特殊结构一18、特殊结构二19组成。电机套筒1嵌套在支架中，锥齿轮一2与直流电机相连，可由电机直接驱使其转动，锥齿轮二3、锥齿轮三4与锥齿轮一2相啮合，且转动过程中，两者呈现相反的运动趋势，电磁离合器配套的直齿轮一15与齿轮5相啮合，带动传动，电磁离合器配套的直齿轮二16与直齿轮二6相互啮合，电磁离合器一7与同步带轮一9相连接，当电磁离合器闭合时，两者同步转动，电磁离合器二8与同步带轮二10相连接，同步带轮一9、同步带轮三11之间用皮带相连，同步带轮二10、同步带轮四12之间由皮带相互连接在一起。

 

锥齿轮二3与直齿轮二6同轴联接，与电磁离合器配套的直齿轮二16、同步带轮二10组成一个系统，锥齿轮三4与直齿轮一5同轴联接，与直齿轮电磁离合器配套的直齿轮一15、同步带轮一9组成一个系统，两个系统间经锥齿轮一2间接联接。同步带轮二10、同步带轮四12经皮带相互联接，同步带轮一9、同步带轮二10由支架二17支撑，同步带轮三11由特殊结构二19支撑，同步带轮四12由特殊结构一18支撑。通过两个锥齿轮来控制上下行梯的不同转向，同时我们可以看到若干个电磁离合器，离合器与同步带轮同轴联接，并且与直齿轮(与锥齿轮同轴)啮合，下方电机可带动其转动，而且电磁离合其还可以通过给定信号来控制与其所连电路的通断，进而实现扶梯分时分模块运行。

 

结合图4，图4为智能自动扶梯节能装置软件部分下行梯流程图。本发明的下行梯软件流程为：

 

(1)对系统进行初始化；

 

(2)检测下行梯负载量；

 

(3)下行梯负载的当前值与临界负载进行比较；

 

(4)若当前值小于等于临界负载值，电机处于电动状态，否则，电机处于发电状态；

 

(5)检测下行扶梯的运行速度；

 

(6)当前速度与预设速度进行比较，通过控制发电机来控制加载力矩，实现了驱动力和负载波动下的最优匹配；

 

(7)动态检测。

 

结合图5，图5为智能自动扶梯节能装置软件部分上行梯流程图。本发明的上行梯软件流程为：

 

(1)对系统进行初始化；

 

(2)检测上行梯、下行梯负载量；

 

(3)若上行梯上没有负载，则电磁离合器断开，电机处于发电状态；

 

(4)若上行梯上有负载，则对比上行梯负载量与下行梯负载量，若上行梯负载量远小于下行梯负载量时，电机处于发电状态，若上行梯负载等于下行梯负载，电机不做功，否则，电机处于电动状态；

 

(5)动态检测

 

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。