關于電梯機械設計的合理化分析

姜炎均　付敬文

摘 要：機械產品設計水平的高低直接關系到產品的質量、性能和經濟效益。機械的性能和質量在很大程度上取決于設計的質量，而機械的制造過程實質上就是要實現設計所規定的性能和質量。機械設計是作為機械產品開發研制的一個重要環節，不僅決定著產品的性能好壞，而且還決定著產品質量的高低。

關鍵詞：電梯設計；運輸能力；合理化

機械設計就是從使用要求出發，對機械的工作原理、結構、運動形式、力和能量的傳遞方式，機械結構中各零件的材料、尺寸和形狀，以及對機械的使用維護等問題進行構思、分析和決策的創造性過程。設計方法可以理解為設計中的一般過程及解決具體設計問題的方法和手段。前者可認為是戰略問題，后者是戰術問題。設計方法的研究包括設計步驟和程式以及與之相聯系的解決具體設計問題的方法和手段的研究?，F代機械設計是相對傳統機械設計而言的，一般把過去長期使用的設計方法稱為傳統的設計方法，近幾十年發展起來的設計方法稱為現代設計方法?，F代設計方法具有程式性、創造性、系統性、優化性、綜合性、CAD 等特點。

一、電梯機械系統的工作原理

電梯結構主要有2大組成部分：機械和電氣系統，通常還增加一個安全保護系統。其中機械部分包括轎廂系統、重量平衡系統、導向系統、曳引系統、門系統、安全保護系統等；電氣部分則由電力拖動系統、電氣控制系統組成。電梯在日常使用過程中，一般有兩種工作情況：升降和維護。以1 比1 繞繩電梯為例，電梯升降的工作原理是曳引輪由電動機帶動運轉，牽引曳引繩進行工作。曳引鋼繩的兩端分別是轎廂和對重，電動機變速轉動時，減速器聯動進行曳引，帶動曳引輪運轉，由于曳引輪和曳引繩相互摩擦，在兩者中間產生相應的牽引力，從而實現了電梯的升降動作。而電梯的維護系統，則主要是在電梯工作發生故障時進行搶修或是對電梯系統進行定期維護，從而保證電梯安全良好運行。

二、電梯結構的安全性

電梯作為乘運工具，給人們帶來便利的同時，也關系著人們的人身安全，電梯的安全性應該得到高度重視。常見的電梯事故有沖頂、蹲底等，最近兩年門系統事故以及溜梯事件也時有發生。溜梯事故發生時，電梯突然下滑，不受控制，在此情況下，若下墜撞擊到底部，就極易發生蹲底的情況；而沖頂則是電梯上升到井道頂部。顯然電梯的控制系統極其重要，而其中制動器則是關鍵部件，它控制著電梯的啟停以及使電梯保持停止狀態，可以說它的性能與電梯良好運行有著密切的聯系。通常而言，電氣故障和機械故障是制動器主要的故障原因。如果制動器長時間使用沒有及時檢修維護，制動器的接觸點極易出現觸電接觸不良或者粘連的情況，導致接觸效果不理想，時好時壞，這時制動件和制動輪之間會不斷摩擦，產生消耗和磨損，嚴重影響制動器的制動效果，不能保證電梯正常停止，出現故障。

三、電梯機械結構合理化設計

（一）電梯導向系統的設計

該系統主要由導軌、導軌架和導靴三個組成結構構成，這一系統的作用除了用于保證轎廂按照正確的路線上下運行外，還可以避免過多振動的發生。導軌的強度對乘坐舒適感，轎廂穩定性以及安全性起著至關重要的作用，緊急情況發生時，安全鉗類制動裝置可以通過導軌固定轎廂來避免因墜落事故造成的人員傷亡。除此之外，導軌還起到精確控制升降方向的作用。在電梯的設計中，井道通常會安裝四列導軌，其中兩列用于對重架導向，兩列用于轎廂導向。導軌還必須進行固定，壓板和螺栓、螺母就會派上用場。

（二）外部結構系統的設計

電梯井道墜落事故的報道屢見不鮮，這與電梯的門系統設置有關。電梯系統的構造中，門系統的構造相當復雜且十分重要，是整個電梯結構的穩定性能和其安全運行的保障。它有四個組成部分：轎門、廳門、開關門和保護裝置。電梯一旦投入運行，在未啟動時，其轎門和廳門除了保持關閉的狀態外，還必須要求廳門設置門鎖，以防止用戶提前進入井道，發生墜落事故，造成人員傷亡。電梯的轎廂系統包括轎廂架和轎廂體兩部分，是把乘客和貨物運往高層的載體。轎廂架主要負責承載，轎廂架上通常會安裝拉條，用以提升其剛韌度，防止轎廂傾斜。轎廂體的構成比較復雜，它由轎門、轎頂、轎壁和轎底組成。在轎頂通常會裝有照明設備，安裝檢修裝置一般也會安裝在轎頂上，必要時，轎頂會設有安全窗，意外情況發生時，可提供專業人員進行緊急救援。轎底主要起支撐乘客和貨物的作用。轎廂一般配有稱重設備，一旦電梯容量超過規定，就會有報警器提示。轎壁在轎頂和轎底的中間，起連接作用。在轎壁的背面通常會有加強筋，從而提高電梯的機械強度。

（三）動力平衡系統的設計

曳引系統的主要作用是及時為轎廂提供來回上下功能，為乘客提供便捷、迅速、可靠的樓層運輸服務。這一系統主要包括曳引機、導向輪、限速輪和曳引鋼絲繩等組成部分。曳引機為電梯提供動力，是該系統的心臟，轎廂依靠曳引輪在曳引機提供的動力下完成運輸服務。不同種類的電機造成曳引機兩種型號：直流和交流；電梯運送速度有別，導致曳引機有超高速、高速、快速和低速四種；不同的電梯結構形式導致曳引機有臥式和立式兩種類型；不同的減速方式造成曳引機有無齒輪和有齒輪兩種形態。重量平衡系統用于運行時維持轎廂內的負重量與電梯的平衡，電梯的平衡對于整個系統來說至關重要，它主要包括對重、補償繩（或補償鏈）和補償裝置。電梯運行時，依靠導向輪和曳引輪的牽引，對重鋼絲繩通過和轎廂直接連接來實現平衡。補償鏈（或補償繩）的作用主要是當電梯曳引高度超過規定范圍時補償鋼絲繩的差重。

四、結語

電梯的結構設計雖然表面上十分簡單，但對技術有著很高的要求。其結構設計也時有瑕疵，甚至存在安全隱患。對電梯結構設計存在的問題必須采取對應的措施，從根本上提高電梯的安全性，盡量減少電梯故障的發生，使電梯真正為人民造福利。

參考文獻：

[1]黃尚君.淺談超高層建筑的電梯設計[J].科技創新導報，2014.

[2]黃軍威.高層建筑中電梯選型、配置與設計方法[J].甘肅科技，2015.