機電一體化技術在電梯中的應用研究與實踐

王增光

【關鍵詞】機電一體化 電梯 應用

如今的建筑行業異軍突起，摩天大樓成為常態，作為室內運輸的主要工具——電梯，給我們的日常生活帶來了極大的便利，舒適節能、高效高速和安全可靠是電梯永恒的主旋律。目前，電梯的技術含量大大提高，機電一體化的應用，使得電梯的性能得到改善和提高，發展前景極其廣闊。

1 機械、電子（機電）一體化技術概念

將機械技術和電子技術綜合應融合在一體的的機械電子一體化技術。當今社會下的科學技術迅速發展帶動著計算機技術的高速發展和應用廣泛，使得機械電子一體化技術得到空前發展，并且有著廣泛的應用前景，如今它成為了一門將自動控制技術、伺服傳動技術、計算機技術、機械技術、信息技術和傳感檢測技術等相互交叉融合的技術，從而形成的一門系統性、科學性的新學科。目前，機電一體化正不斷向著光機電（它是機械技術、計算機技術、激光技術、信息技術結合而成的綜合性、科學性技術。）一體化技術的方向不斷努力創新，創造屬于自己的時代。

機械、電子一體化技術是將計算機上的微電子技術和信息技術糅合在一起的一門技術，并且在機械行業得到熱烈的響應，在此基礎上還結合了機械電子技術在現代工業上的應用，將機械化技術、信息采集技術、微電子信息技術、自動控制技術、電力化電子技術、傳送感應測試技術、軟件編寫程序技術及互聯網接口技術等技術綜合應用在一起，把系統理論作為出發點，依據系統的各種各樣的功能目標和優化升級版的組織結構目標，從而將動力方面、運動方面、結構方面、感知方面和智力方面所有的因素作為最基本的基礎，然后，將每一個組所組成的要素與他們相聯系的信息進行處理，接口的耦合，運動的傳遞，物質的運動，能量的變換進行研究，最終，將整個的系統綜合在一起并且在此基礎上進行創新，此外，在微電子下的電路和系統的程序下的有序性的信息的監督控制下，能量和物質形成了有規則的運動，并且在能量消耗低、高質量、高可靠性、高功能和高精度等其他方面成為了能將許多種技術的功能復合起來的優秀的、自成一體的、系統性的工程技術。

一個電子、機械一體化系統中一般由結構性的組成要素、感應認知性的組成要素、運動性的組成要素、人工智能化的組成要素、動力性組成要素五大組成要素組成。

（1）機械＼物體固有的本身（結構性質的組成因素）是由系統的所有的功能組成部分的器械方面的整體的結構支持，一般來說，是由基本的框架、聯接銜接部分、支撐支架部分、機器本身等部分所構成的。

（2）動力＼能量的驅動部分（動力的組成因素）：在系統控制的要求下，將動力和能量提供給整個系統，使之能夠正常運行。

（3）測試（調試）傳感的部分（感應的組成因素）：在系統運行時，把它所需要的外部環境因素和本身現有的狀態以及各種各樣的參數進行完全的檢驗測試，經過儀器處理后，變成了可以識別的新號，然后將它傳輸給處理信息的但愿，最后經過處理和分析之后，就產生了與之對應的、可以控制的信息。

（4）控制和處理信息的部分（職能的組成因素）：把所接受的全部信息（測試的時候傳感部分得到的信息和由外部部分直接得到的指令），進行存儲、加工、集中和分析等功能的處理之后，再根據處理信息的結果和程序所規定的節奏發送出與之對應的命令，從而可以控制整個的系統達到有序且有目標的運行。

（5）執行命令的機構（運動組成部分）：將接收到由信息處理部分和控制部分所發出的命令或者指令，轉化成所要求的功能和指定的動作。

2 機電一體化在電梯中的應用

2.1 電梯的基本結構

電梯是一個密封性極好的復雜產品，它由主要的八大系統：電力的拖動系統、曳引牽引系統、電氣監督控制系統、電梯方向導向系統、控制開關門系統、安全保護措施系統、轎廂（電梯廂）以及人體重量的平衡系統所構成的。

2.1.1 曳引、牽引系統

曳引、牽引系統的主要的功能是將電力輸出和進行電力傳遞，最終使電梯達到正常、安全運行的目標。由曳引鋼絲繩、拽引機、反繩輪、導向輪組成的曳引、牽引系統。曳引繩，鏈接轎廂和對重裝置并靠曳引輪槽的摩擦力驅動轎廂升降的專用鋼絲繩。導向輪，實現了增大轎廂（電梯廂）和對重（平衡電梯廂）之間的距離，曳引繩經過曳引輪然后對對重裝置進行導向，因此才設置的繩輪。反繩輪就是動滑輪（存在于轎架和對重框架上部），根據建筑物不同的需要，牽引繩經過反繩輪，從而構成不同的曳引比率。

2.1.2 導向以及監控方向系統

導向、監控方向系統可以對電梯廂和對重的活動范圍進行控制與監督，從而，使得電梯廂、對重能夠沿著導軌正常的進行升降的運動。導向、監控方向系統是由導軌，導靴和導軌架等所組成。

2.1.3 轎廂（電梯廂）系統

轎廂（電梯廂）具有運送乘客上下樓和貨物運送的主要構成，所以，它是整個電梯的最重要的組成部分。它是由轎廂架和轎廂體組成。

2.1.4 控制開關門系統

控制門開關的系統的提供了電梯廂的入口和每一層進出口的功能。

2.1.5 電力的拖動、運行電梯系統

電力拖動、運行電梯系統向整個電梯系統提供動力，可以對電梯速度進行控制。

2.1.6 電氣監督控制系統

電氣監督控制系統的功能是對電梯的運行的時事狀況實行控制、監督、操縱。

2.1.7 安全保護措施系統

由端站、安全鉗、限速器、緩沖器的保護裝置所組成的安全保護系統，保證了乘客人員的人身安全以及突發狀況的快速應對措施。

2.2 機械電子一體化應用下的電梯的工作原理

電梯的基本結構是：在一個垂直的長方體建筑物內“摳出的”（一個建筑大樓內可以有多個電梯的存在），放置一個能夠在上下方向移動的電梯廂。在電梯井壁裝有導軌，并且能夠隨著轎箱上的導軌的限制轎箱的移動。電梯在上升下降以及支撐有2種方法：第一種，曳引式：在多條鋼纜幫助下，使用“建筑物內部”的頂部的曳引輪將電梯廂懸掛安置在頂層。根據動滑輪原理，一旦轎箱移動時，對重就會向相反的方向移動。為了有效的防止滑動和后溜，必須要經常更換用舊的鋼纜和曳引輪，以免發生事故。電動機提供動力，帶動曳引輪的轉動使之能夠降下和升起轎廂，另外，電動機可以使用交流電或者使用直流電。有一些電動機是由齒輪的帶動下使曳引輪轉動，在新技術的支持下，采用的無齒輪的帶動能夠使得電梯速度更快。大多數的高層建筑上的曳引電梯具有重量補償的完善：就是在電梯廂和對重的下面設置鎖鏈，連接到整個建筑物的底部。所以，曳引式的電梯一定會有各種各樣的安全防范裝置，防止電梯廂因為鋼纜的斷裂或者制動系統的失靈等原因而造成的整個電梯的下墜或者不受控制。也就是說，當加速到一定的速度時，電梯會自動“抓緊”電梯的軌道，將電梯廂或對重進行“剎車”的動作。并且在“裝下”電梯的建筑物的底部，裝有一定的緩沖器，將它作為電梯安全系統的最后的保護。第二種，液壓式：轎箱是由底下的柱塞升降和支撐，并且由液壓進行推動。柱塞還有著作為望遠鏡式的折疊的作用，從而達到減少地底所需要的深度的目的。并且因為建筑師考慮到柱塞的缺點，液壓電梯將不會用于過高的建筑物（一般是兩層到五層的建筑，一般的話，不多于二十米）上。液壓式電梯在占地面積方面有著很好的優勢，所要的空間小，可以在任何位置設置，而且結構簡單容易建筑制造。但是具有耗電量較多，速度慢的缺點（每秒速度不足一米高）。

3 結語

機電一體化在電梯上的應用，為人們打開了關于電梯各方面性能提升的“大門”，使得電梯的功能不斷完善。在LPC支持下，電梯在運行的質量、安全性、節能性、可靠性的方面得到很大的提高。逐漸地，電梯走向人工智能化，將其服務變得越來越貼心，人性化，讓使用者身心舒暢。

參考文獻

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