浅谈电梯机械结构合理化设计

浅谈电梯机械结构合理化设计

唐国炜

广东省特种设备检测研究院佛山检测院528000

摘要：随着可用地面积的日益减少，建筑物楼层逐渐增高，于是电梯的重要性愈来愈凸显。可任重而道远的电梯却在实际生活中带来了诸多不快，电梯安全事故频发，在当前备受关注。电梯设计的合理化对电梯系统来说至关重要。本文介绍了电梯机械系统的工作原理，分析电梯设计的基本原则，就电梯机械设计的合理化进行探究。

关键词：电梯；机械结构；设计；合理化

前言：当下建筑行业纷纷采用增加楼层的办法缓解建筑用地的紧张问题，尤其在大中城市，高层建筑日益增多。为使广大用户克服因高层带来的不便，这些高层建筑无一例外会安装电梯。电梯带来的便捷是毋庸置疑的，无法想象电梯一旦发生故障会对人们生活带来多大的不利影响，因此电梯的不可或缺性使得人们对电梯提出了更高的要求电梯的结构设计是整个电梯能否安全有效运行的基础，是从根本上改造电梯的关键所在。

1电梯设计的基本原则

1.1驱动性原则

电梯的建设与规划过程中务必结合电梯的基本驱动模式进行分析，保证驱动模型切合实际设计制造的基本需求。在此过程中，需分析电梯所使用的轴承设备、传动滑车轮设备、限速器设备以及电动机设备的功能均处于一个较为稳定的状态，这对于提高电梯的驱动功能有积极的作用。

此外，驱动设备还包括对应的传感器设备，设计还需分析出传感器、限速器设备的中心功能，结合实际规划情况进行分析，保证驱动的模式能够全面迎合于建筑本身的特征。

1.2环境设备原则

对于电梯环境方面的设计，需结合集中式规划操作、方便便携的基本操作和后期功能检测模式、分层（区）规划模式以及中心分隔模式的内容，将有效的规划目标与基本规划章程相结合。对于集中式的规划操作设计，需保运行设计的经费降至最低，且集中规划模式切合层间的规划模型。电梯设计还应遵循方便人们使用的规则，这方面的设计规则需要求电梯设计于较为显眼的地方，尽量将布置设计与并列的规划章程当中。对于分层分区的设计规划中，需根据底层建筑、中层建筑、高层建筑以及住户的数目进行确定，明确有效的构建流程，方可提高分区的组套功能。隔离区域的设计，需保证电梯不影响正常人们的正常出行，特别是对于早晚高峰的人员进出管理中，需拓展针对性的进行人员疏导流程，降低频繁”超重“情况而导致电梯功能性方面的问题。

1.3底、顶楼的设计原则

对于底层电梯与顶层电梯的设计过程中，需根据实际楼房情况进行分析，例如对于整体楼房的面积、楼层高度、地下室的规划章程进行分析。借助楼体之间的差异性进行系统的调研，保证电梯的安全功能始终处于一个较高的标准当中。同时，基层的电梯构建形式也存在一定的功能性差异性问题。需针对电梯的厢体高度和广度进行分析，保证轿厢的宽度系数＞2.08米、桥架的高度＞2.53米，具体设计模型如图1所示。

图1电梯轿厢模型结构

1.4基于厢门的设计原则分析

首先，厢门的设计与固定过程中，需根据楼层的高度值进行测算，结合桥厢的基本而功能性进行测算，保证设计过程中不会由于光幕功能问题而导致后期安全隐患情况的发生。对于部件位置的确定过程，需引入机械联锁设备，分析电梯五防功能是否达标。若设备所呈现的光幕参数值过大，需引入活动小扇的方法进行疏导，防治由于地线功能传导方面的为问题而导致五防闭锁情况的发生。其次，厢门的设计还需结合电梯的运行速度进行分析，将下落和上升过程中可能出现的自由落体情况进行有效的确认，保证由于速度规律不规则而导致电梯速度失效情况的发生。

2电梯机械系统的组成及其工作原理

电梯的基本组成部分：机械部分和电气部分，通常还会增加一个安全保护系统。从空间上划分：机房部分（电源开关、控制柜、曳引机、导向轮、限速器），井道部分（导轨、导轨支架、对重、缓冲器、限速器张紧装置、补偿链、随行电缆、底坑、井道照明），层站部分（层门、呼梯装置、门锁装置、层站开关门装置、层楼显示装置），轿厢部分（轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、安全窗、导靴、轿内操纵箱、指层灯、通讯报警装置），其中机械部分包括：轿厢系统、重量平衡系统、导向系统、曳引系统、门系统、安全保护系统等；而电气部分则由电力拖动系统、电气控制系统组成，电梯的八大系统如图2所示。

电梯在平常的生活使用过程中，一般有两种工作情况：升降和维护。用1：1绕绳电梯为例，电梯的升降工作原理是曳引轮由电动机带动运转，牵引钢丝绳进行工作。而钢丝绳的两端分别是电梯厢和对重，当电梯的电动机进行变速转动时，减速器联动进行曳引，带动曳引轮运转，由于曳引轮和钢丝绳相互摩擦，在两者中间产生足够的牵引力，从而实现了电梯的升降动作。当电梯在工作中发生故障时进行抢修或是对电梯系统进行定期维护，称为电梯的维护系统，从而保证电梯安全良好运行。

图2电梯八大系统

3电梯机械结构合理化设计建议

电梯机械设计人员需要具备谨慎的科学态度，把安全设计原理贯穿整个设计过程，包括科学选择机械材料、选择电力系统等，接下来笔者就针对电梯结构合理化设计提出几点建议。

3.1电梯导向系统的设计

电梯导向系统功能是限制轿厢和对重活动自由度，使轿厢和对重只沿着各自导轨作升降运动，使两者在运行的过程中更加平稳，不会偏斜，保证电梯机械稳定性，是电梯机械发展的一大里程碑。电梯导向系统由导轨、导靴、导轨架三部分构成，在电梯升降的过程中，导向系统中的导轨和导靴都是常用部件，通常导靴固定在电梯上，在电梯升降的过程中导靴在导轨上滑动，其运行过程中摩擦系数较大，长期使用会导致导靴与导轨之间间隙增大，从而降低电梯运行稳定性，并产生较大的噪声，给电梯乘客带来不适感，而且还会降低导靴与导轨的使用寿命。为了解决上述问题，设计者进行了一系列研究，旨在延长导靴与导轨的使用寿命，对导靴的靴头、靴体和靴座进行合理化设计，主要包含三项措施，优化导轨结构形式、严格筛选材料以及不断校核导轨强度。

3.2轿厢系统及PLC控制系统的设计

由于老式电梯可靠性较差，使用者对其安全性提出质疑，要求进行改造。因此，电梯机械设计者可通过编程控制器（PLC）对电梯自动控制系统进行设计，从而提高国产电梯技术水平和质量。加强电梯轿厢及PLC控制系统理论研究，能够有效减少电梯事故发生概率，实现为人民服务的宗旨。

3.3重量平衡系统的设计

重量平衡系统主要作用是在电梯运行中平衡轿厢及电梯负载重量，同时并减少电动机功率损耗，在电梯机械设计中，要保证轿厢与对重间的重量差保持在限额之内，这样既可以减轻牵引绳与导轨之间的曳引力，还能够延长牵引绳使用寿命。此外，选择合适的材料也可以有效地加强电梯机械的强度，减少电梯出现故障概率。总之，合理设计重量平衡系统可以加强电梯机械的平衡性，保证电梯质量，让用户更加放心。

3.4曳引系统的设计

曳引系统是整个电梯机械设计的核心，其重要性毋庸置疑，它是驱动电梯的轿厢和对重做上、下运动的部件，由曳引电动机、制动器、减速箱以及曳引轮组成。它能调动电梯机械的整体性，在曳引电动机设计中，要尽量减少曳引电动机噪音，增强稳定性与机械特性，保证其维护简单。在曳引轮材料选择上，材料必须满足强度大、韧性好、耐磨损以及耐冲击强等特性，尽可能减少曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的磨损。

3.5门系统的设计

为了保证电梯机械安全性，门系统设计也是电梯机械设计中需要格外注意的内容。在电梯未运行或者运行过程当中，一定要保证轿门和厅门为紧闭状态，并且电梯的厅门还必须要设置门锁，防止用户因提前进入而掉进电梯井道。

4结语

电梯的合理化设计与人们的生命安全息息相关，电梯设计得越合理，电梯的稳定性与安全性就越高。从文章中看，电梯的结构设计虽然表面上十分简单，但对技术有着很高的要求，需要先进的动力系统与开关控制系统等共同组成。现在我国对电梯设计安装这一技术还是不够先进，在安装的过程中时有瑕疵，有时候会留下一些安全隐患问题，所以我们需要对电梯机械设计合理化进行研究，以便为设计出合理、科学的电梯，在最大程度上为人们提供方便。

参考文献：

[1]基于物联网的电梯安全监控软件设计与实现[J].李雪燕.软件导刊.2017（11）

[2]基于物联网的电梯安全监管系统设计[J].陈豪，张逍云，施科益.现代制造技术与装备.2017（11）

[3]具有制动功能的电梯滚动导靴设计及分析[J].陈红，冯永慧，冯玉豹.机械设计与制造.2013（06）

[4]电梯结构原理及安装维修[M].机械工业出版社，陈家盛，2012

[5]电梯机械设计合理化分析[J].全肄成.科技展望.2015（26）

[6]浅谈电梯的机械结构及相关问题[J].帅灿华.科技风.2015（16）