未来的自动扶梯将使用哪些材料？

每天有数百万人使用自动扶梯。 我想知道他们中有多少人质疑用于制造自动扶梯和组件的材料类型。 从外面看一辆汽车，可以看到车身是由金属制成的。 轮胎是橡胶的，车窗是玻璃的，等等。在驾驶它们时，人们可能会注意到周围环绕着由轻质和重质材料（如皮革、橡胶和塑料）制成的部件和组件。

如果人们从里到外检查火车或飞机，他们可以得出结论，它们也是由不同类型的材料制成的，例如金属、复合材料、塑料、橡胶和陶瓷。 作为一种运输系统，自动扶梯的制造材料应具有相同的多样性。 对于自动扶梯专家来说，这种设计的答案可能很容易，但对于外行来说，可能很难理解。 本文将尝试从材料的角度对最重要的交通工具之一的内部结构提供一个大致的了解。

有两种类型的自动扶梯：轻型和重型。 它们的设计规格因负载和操作条件而异。 重型自动扶梯的高度更高（超过 10 m），运送的乘客量更大，每天工作时间长（超过 20 小时）。 无论是哪种类型的自动扶梯，其操作和机械原理都是相同的：类似于自行车，链轮由链条连接。 扭矩施加在一个链轮上； 链条将扭矩传递到第二个链轮以转换为线速度。

自动扶梯由两个轴组成：顶部轴和惰轮轴。 每个轴都有两个链轮，在轴的每一端/一侧都有一个。 链轮在每一侧通过链条连接。 顶轴有另一个链轮，它从连接到电机的链条中获取扭矩。 顶轴还有一个额外的较小链轮，用于驱动扶手系统。 梯级安装在两个主轴（顶轴和惰轮）的链条上，链轮构成梯级带。 踏步带是一个封闭的环，它围绕着两个竖井，并沿着平台和斜坡。 台阶在轨道上运行，轨道沿着平台铺设，并在主侧和返回侧倾斜。 台阶和链条带有轮子，有助于减轻台阶和链条在轨道上的移动。 扶手系统用于驱动扶手带达到与梯级带相同的速度。 当乘客站在台阶带上时，扶手带用于支撑他们的体重和/或增加他们的稳定性。

表 1 列出了上述零件和组件，以及它们的制造材料。 顶轴和惰轮轴及其链轮往往由铸铁或普通碳钢、锰钢或铬钢制成。 可以对链轮的材料进行热处理以获得特定的机械性能。

台阶由碳钢制成。 台阶的某些部分由铸钢制成。 台阶也由铝制成，常用于轻型自动扶梯。 台阶和链条的轮子由铸钢或铝制成。 车轮有轮胎，轮胎由橡胶或塑料组合物制成。 梯级带的链条由滑架承受张力，滑架主要由普通碳钢制成。

整个自动扶梯由桁架包围和支撑。 自动扶梯的顶部覆盖有栏杆、甲板和踢脚板，所有这些通常都是由普通碳钢制成，可以滑行或镀锌。 自动扶梯的控制器具有电子元件，由陶瓷制成，支架由金属或塑料制成。

有趣的是，像自动扶梯这样的交通工具没有其他现代交通工具具有的物质多样性水平。 高达 95% 的重型自动扶梯的部件由某种钢材制成。 恶劣的操作条件可能是许多制造商使用这种耐用材料的原因。 然而，从机械或性能的角度来看，其他金属也可以与钢提供的耐用性相匹配。 成本和易得性是经常使用钢材的其他原因。 此外，消防法规提出了一些限制，可能会阻碍设计师和制造商探索塑料等材料的能力。 一台重型自动扶梯最多可以有 50 个主要组件（10,000 个组件），其中没有一个使用陶瓷或塑料作为常用材料。

一种方法是将自动扶梯台阶的材料从钢改为铝。 虽然这种变化已经在轻型自动扶梯领域建立起来，但需要付出更大的努力来改变重型自动扶梯领域的文化。 需要对其他子装配体应用类似的更改，以将依赖性从单一材料类型转变为多种材料类型。 通过在良好的自动扶梯设计和制造它们的可用资源之间建立平衡，这可以有助于维持原材料。 但是，该行业将需要规划和制定战略以应对这种转变。