背包式龍門架結(jié)構(gòu)改進(jìn)探析

李兆春

（深圳利達(dá)旺電梯有限公司，廣東 深圳 518040）

1 背包式龍門架結(jié)構(gòu)在電梯行業(yè)興起的原因

家用電梯借著私人別墅的發(fā)展逐漸進(jìn)入電梯市場。家用電梯的安裝一般都是在別墅建好后，用戶在裝修房子時(shí)臨時(shí)要求增加的，因此家用電梯的底坑一般都比較淺，頂層也較矮。為此早期的電梯工程師們在設(shè)計(jì)家用電梯時(shí)不得不盡力解決這一問題。背包式龍門架結(jié)構(gòu)家用電梯對(duì)底坑要求較淺（底坑深度最淺400mm）、頂層要求低（頂層高度最低2900mm），結(jié)構(gòu)緊湊（轎廂和對(duì)重導(dǎo)軌并排豎立），這一優(yōu)勢很好的滿足了私人別墅的要求。由此背包式龍門架結(jié)構(gòu)被引入到我國。

2 背包式龍門架結(jié)構(gòu)的缺陷及其改進(jìn)

早期的背包式龍門架結(jié)構(gòu)如圖1所示，可以看出早期背包式龍門架的轎底下梁是平的，轎廂導(dǎo)靴使用普通的滑動(dòng)導(dǎo)靴，轎廂用兩條斜拉桿拉住。其受力簡圖如圖2所示。

由受力簡圖可以看出，早期背包式龍門架轎底下梁長期受一個(gè)垂直向下力的作用。當(dāng)轎廂滿載時(shí)，其合力為F1=P+Q（P為轎廂自重，Q為額定載重）。當(dāng)電梯安裝好后，電梯運(yùn)行時(shí)，下梁長期處于這種受力狀態(tài)下，下梁會(huì)出現(xiàn)向下彎曲的現(xiàn)象從而導(dǎo)致電梯轎廂出現(xiàn)傾斜；同時(shí)由于轎廂的偏心，遠(yuǎn)離轎廂側(cè)的滑動(dòng)導(dǎo)靴靴襯磨損非常嚴(yán)重，這更加劇了轎廂的傾斜。因此電梯運(yùn)行一段時(shí)間后會(huì)暴露出轎廂傾斜嚴(yán)重，舒適感變差。為此維保人員不得不過段時(shí)間就校正轎廂并更換導(dǎo)靴。

圖1

圖2

針對(duì)早期背包式龍門架存在的這種缺陷，筆者在采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)進(jìn)行了局部的優(yōu)化，以減輕背包式別墅梯轎廂重心偏心嚴(yán)重的問題。優(yōu)化后的轎廂架如圖3所示。

即將平下梁更改成帶有一定斜度的下梁。更改后的轎廂架受力簡圖如圖4。

圖3

圖4

F1的受力由轎廂斜拉桿及轎底斜下梁分別承擔(dān)，其受力大小由α及β的大小決定。

斜拉桿受力F2=F1·sinα

轎底斜下梁F3=F1·sinβ

其中：90°=α+β

滿載時(shí)：F1= P +Q

空載時(shí)：F1=P

由以上公式可以得出，當(dāng)α=β=45°時(shí)，轎廂的受力最為合理，此時(shí)F2=F3=F1?sins4i5n° 45=°

α=β=45°時(shí)，轎底的高度達(dá)到了920mm，對(duì)井道底坑深度要求比較深，至少達(dá)到1000mm，且不易加工制作。實(shí)際制作時(shí)α取值會(huì)大于β取值。

筆者曾按這個(gè)思路制作了一臺(tái)樣梯。電梯參數(shù)如下：額定速度為0．4m/s，額定載重為400kg，轎廂自重為600kg，轎廂靜寬為1000mm，轎廂靜深為1200mm，電梯平衡系數(shù)為q=0．4，開門方式為中分，開門凈寬為800mm。

（1）考慮到家用梯底坑都比較淺，故α取75°，此時(shí)轎底高度為350mm，既滿足大部分家用梯底坑要求又便于生產(chǎn)加工。

（2）將普通滑動(dòng)導(dǎo)靴更換成單邊滾輪導(dǎo)靴。單邊滾輪導(dǎo)靴滑動(dòng)側(cè)靴襯采用耐磨尼龍制作，滾動(dòng)側(cè)滾輪采用耐磨、且具有彈性的進(jìn)口聚氨酯材料制作。單邊滾輪導(dǎo)靴滾輪結(jié)構(gòu)如圖5。

滾輪導(dǎo)靴最薄處僅3～5mm，故當(dāng)滾輪導(dǎo)靴受力時(shí)其變形量也比較小。

安裝時(shí)將滾輪放在轎廂受力較大的那一側(cè)。由于滾輪那側(cè)受力較大，當(dāng)電梯運(yùn)行時(shí)單邊滾輪導(dǎo)靴受力較大的那側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)，因此單邊滾輪導(dǎo)靴的滾輪磨損較小。

（3）轎廂與轎廂架立梁之間的連接采用剛性連接。

（4）對(duì)重架采用自潤滑免加油的滑動(dòng)導(dǎo)靴，免去了導(dǎo)軌的潤滑，保證了底坑地面的清潔。

圖5 改良后導(dǎo)靴輪截面圖

實(shí)踐證明，經(jīng)過如此優(yōu)化之后，背包式龍門架家用電梯轎廂重心偏心問題有了很大的改觀。2013年五月份筆者所在的某電梯公司在公司展廳裝了一臺(tái)樣梯以供客戶參觀體驗(yàn)。電梯安裝在一樓，運(yùn)行層數(shù)為三層，辦公室人員平時(shí)乘坐該臺(tái)梯上下班。電梯安裝好后，用電梯EVA-625型電梯綜合性能檢測儀測試的結(jié)果表明電梯振動(dòng)符合國標(biāo)GB∕T24474-2009 《電梯乘運(yùn)質(zhì)量測量要求》的要求，實(shí)際乘運(yùn)舒適感良好。電梯運(yùn)行至2015年6月，電梯未出現(xiàn)轎廂傾斜及其它機(jī)械故障。

3 結(jié)語

雖然背包式龍門架經(jīng)過了電梯行業(yè)眾多技術(shù)人員的優(yōu)化和改進(jìn)，但是背包式龍門架轎廂重心偏心的問題始終難以消除；因此此類結(jié)構(gòu)的電梯載重量普遍偏小筆者建議電梯額定載重不超過400kg。本優(yōu)化方案僅供同行從業(yè)人員參考，希望有人能提出更好的解決方案，以徹底解決背包式龍門架結(jié)構(gòu)家用電梯的偏心缺陷。

[1]龍馭球,包世華．結(jié)構(gòu)力學(xué)教程[M]．北京：高等教育出版社出版,2011．

[2]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第1卷(第五版) [M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2007．

[3]蘇瑞杰,閃修洋,李鑫．超靜定結(jié)構(gòu)支架的受力計(jì)算[J]．華電技術(shù), 2017 , 39 (7) :1-3．

[4]戴先葵,吳價(jià),胡錫文,等．反應(yīng)器超靜定支架支撐桿的應(yīng)力研究[J]．輕工機(jī)械,2016,34 (2) :11-14．

[5]杜友福,袁葵,辛明明,等．靜定結(jié)構(gòu)和超靜定結(jié)構(gòu)工程應(yīng)用探討[J]．建材世界,2016 (6) :49-52．