斜行旋轉多轎廂電梯模型的設計①

焦斯勇 傅玉閣 竇巖 刁鑫濠 陳點津 祁淼洋

(常熟理工學院 江蘇常熟 215500)

1 引言

隨著社會的發展，電梯作為一種運輸工具的用途越來越廣。如今，電梯需要承擔著大量人員、物品輸送的任務，逐漸成為人們日常生活中不可或缺的交通工具。電梯在完成固定運輸任務的情況下，如何安全高效地提高人流密集地區電梯的運輸效率，儼然成為電梯設計領域的新的引導方向。而時下國內興起的斜行電梯設計，主要以其靈活多變，適應性強，安全可靠等特點，迅速成為電梯行業關注的焦點，斜行電梯最早沒有現在如此明確的定義和這么廣的使用范圍，而只是為了解決人們當時登高代步的困難，但現在在相當一部分景地區已開始使用，如韓國漢城地鐵項目，最早來到中國的萊茵電梯公司完成的陜西法門寺斜行電梯項目。同樣，如何更好的服務斜行電梯行業，比如如何增大斜行電梯運載人數、提高觀景體驗以及安全性，將成為目前電梯制造廠家急需解決的問題。

2 研究概況

目前斜行電梯已日益被認為是長行程、高速、輸送能力強的理想的坡道交通工具，可以在旅游景點和山頂和山谷之間，架起這樣的“輸送橋”，使游客更能領略更好的自然風景。現在斜行電梯主要是解決斜坡交通的問題，打破傳統電梯的布局理念，讓乘客在乘坐過程中實現空間內的轉換，但不能妥善的處理運輸人數和觀景角度方面的問題。本模型的設計是為了能夠真實模擬電梯的結構及運行狀態，方便觀察電梯結構及其運行狀態，同時增設了多轎廂、旋轉底盤結構及對應的E型導軌，有效的增加運載人數以及提高游客的觀景體驗。

3 機械零件設計方案

斜行可旋轉多轎廂電梯的模型設計，是在機械設計基礎上，通過查閱電梯設計資料以及對應計算，模仿電梯的真實結構，按照國家規范設計的。該模型主要包括可旋轉轎廂[1]結構、多轎廂同行結構[2]、E型導軌結構。

機械部分闡述：一般轎廂模型是真實電梯轎廂的縮小版，結構齊全，擁有真實電梯轎廂的基本結構，以及基礎功能，旋轉多轎廂的模型在原有轎廂基礎上增加了轎廂轉向功能以及多載功能，轎廂部分結構主要包括轎廂底部支架、安全鉗、電動機、齒輪以及相應的連接件，通過E型導軌減少電梯在運行過程中底部承受過大載荷以及沖擊。

具體結構位置以及結構連接如下。

3.1 電梯結構設計

多個轎廂支架縱向排布于導軌上，轎廂之間通過連接桿緊密連接，使得轎廂同布運行；轎廂支架底部安裝四個導輪，通過與導軌的接觸使轎廂支架在導軌上運行，多個轎廂支架縱向排布在導軌上。轎廂支架上置部設轉盤機構，轉盤由電機驅動，齒輪傳動，可控制旋轉的角度和速度。導軌及站臺設計：轎廂的停靠站點分布于導軌一側，采取由上至下的多門設計，并配有對應高度的臺階，方便游客自由乘坐，可以在不影響斜行電梯行進速度的情況下，安全有效地輸送乘客出入電梯。

3.2 轎廂結構設計

轎廂運行及旋轉觀景轎廂轉盤機構[3]，包括轎廂支架及旋轉底盤機構。轎廂支架底部安裝四個導輪，通過與導軌的接觸使轎廂支架在導軌上運行，多個轎廂支架縱向排布在導軌上。轎廂支架上裝有轉盤機構，轉盤由電機驅動，齒輪傳動，可控制旋轉的角度和速度。

多個轎廂支架縱向排布于導軌上，轎廂之間通過連接桿緊密連接，使轎廂同時運行，同時轉盤由螺釘固定在轎廂支架上。轉盤底部通過電機帶動齒輪結構進行傳動，并對轉盤轉動的速度及角度進行限制和控制，轎廂的停靠站點分布于導軌一側，采取由上至下的多門設計，并配有對應高度的臺階，方便游客自由乘坐，可以在不影響斜行電梯行進速度的情況下，安全有效地輸送乘客出入電梯。

圖1 轎廂零部件展示圖

3.3 E型導軌結構設計

轎廂導軌縱截面總體呈E字型結構，左右兩邊及下方對稱分布設計有翼緣，即安裝卡鍵，用于安裝固定轎廂導軌，轎廂導軌安裝在導軌支架上。導軌支架上設有與翼緣相配合的夾持凹槽。導輪排布為左右兩排各兩個，并與導軌的嵌合空間相匹配，轎廂的承載架上的導輪嵌合在導軌中。斜行電梯導軌結構能保證在結構正確安裝，轎廂正常運行的情況下，切實有效地提高導軌結構的穩固性和抗扭曲性，保障轎廂運行時的安全性，適用于各種不同傾斜角度的斜行電梯。

4 創新點及應用

電梯模型模仿真實電梯的結構，通過電梯規范進行設計，利于對電梯機械結構的了解，制作以及安裝過程比實際電梯的危險性系數小;多轎廂斜行電梯可同時運行多個轎廂，轎廂之間通過連接桿緊密連接，使轎廂排布，就可以增加每次行程中的運載人數，有效解決景同時運行，增加了轎廂的點游客量大、排隊時間長等問題，切實有效提高斜行電梯的運行效率，減短輸送間隔時間，增大輸送人流量；若轎廂承載人數過多，游客卡在當前位置不能觀賞其他方位的景色，則不能保證游客享有良好的觀景視野，因此轎廂增加的旋向功能，即轎廂支撐頂板裝有圓盤形轉盤，在轎廂行進過程中根據實際情況控制旋轉方向及角度，可確保游客在當前位置觀賞到大部分景色，增加了觀景范圍；采用E型導軌，是為了滿足安全，高效，節能的引導方向，其實現了導軌結構的穩固性和抗扭曲性，底部支架上安裝安全鉗，與導軌配合，當轎廂出現故障時，緊急制動，提升了轎廂運行的安全性，并且由于結構簡單，還具有方便生產，維護成本低，連接可靠，組裝容易等特點。根據實型量體裁衣，設計了與實際實際斜行電梯結構類似的模型，使得模型產品較傳統電梯產品，更加方便觀察，能更為直觀地了解和研究斜行電梯的特點。

5 結語

本文提出了一種新型斜行電梯的運行方式和結構設計，能有效提升乘客輸送效率，增強觀景體驗，同時在經濟性和可靠性上達成了統一。電梯模型能夠實現運動仿真、motion分析以及其他的優化設計，同時嚴格按照電梯法律法規來進行設計，擁有電梯絕大多數的部件和功能，且能讓使用者真正的了解到電梯的結構以及運作方式。總的來說雖然我國的斜行電梯還處于起步和探索階段，但作為電梯行業的一個重要組成部分及發展趨勢，其蘊含了巨大的商業前景，對于斜行電梯新型結構的設計研究和探索，仍需要不斷進行。