關(guān)于電梯機(jī)械設(shè)計(jì)的合理化分析

姜炎均　付敬文

摘 要：機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、性能和經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械的性能和質(zhì)量在很大程度上取決于設(shè)計(jì)的質(zhì)量，而機(jī)械的制造過程實(shí)質(zhì)上就是要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)所規(guī)定的性能和質(zhì)量。機(jī)械設(shè)計(jì)是作為機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)研制的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，不僅決定著產(chǎn)品的性能好壞，而且還決定著產(chǎn)品質(zhì)量的高低。

關(guān)鍵詞：電梯設(shè)計(jì)；運(yùn)輸能力；合理化

機(jī)械設(shè)計(jì)就是從使用要求出發(fā)，對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)形式、力和能量的傳遞方式，機(jī)械結(jié)構(gòu)中各零件的材料、尺寸和形狀，以及對(duì)機(jī)械的使用維護(hù)等問題進(jìn)行構(gòu)思、分析和決策的創(chuàng)造性過程。設(shè)計(jì)方法可以理解為設(shè)計(jì)中的一般過程及解決具體設(shè)計(jì)問題的方法和手段。前者可認(rèn)為是戰(zhàn)略問題，后者是戰(zhàn)術(shù)問題。設(shè)計(jì)方法的研究包括設(shè)計(jì)步驟和程式以及與之相聯(lián)系的解決具體設(shè)計(jì)問題的方法和手段的研究?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)是相對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)而言的，一般把過去長期使用的設(shè)計(jì)方法稱為傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，近幾十年發(fā)展起來的設(shè)計(jì)方法稱為現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法具有程式性、創(chuàng)造性、系統(tǒng)性、優(yōu)化性、綜合性、CAD 等特點(diǎn)。

一、電梯機(jī)械系統(tǒng)的工作原理

電梯結(jié)構(gòu)主要有2大組成部分：機(jī)械和電氣系統(tǒng)，通常還增加一個(gè)安全保護(hù)系統(tǒng)。其中機(jī)械部分包括轎廂系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)、曳引系統(tǒng)、門系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)等；電氣部分則由電力拖動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)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(hù)。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(dòng)機(jī)帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，牽引曳引繩進(jìn)行工作。曳引鋼繩的兩端分別是轎廂和對(duì)重，電動(dòng)機(jī)變速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，減速器聯(lián)動(dòng)進(jìn)行曳引，帶動(dòng)曳引輪運(yùn)轉(zhuǎn)，由于曳引輪和曳引繩相互摩擦，在兩者中間產(chǎn)生相應(yīng)的牽引力，從而實(shí)現(xiàn)了電梯的升降動(dòng)作。而電梯的維護(hù)系統(tǒng)，則主要是在電梯工作發(fā)生故障時(shí)進(jìn)行搶修或是對(duì)電梯系統(tǒng)進(jìn)行定期維護(hù)，從而保證電梯安全良好運(yùn)行。

二、電梯結(jié)構(gòu)的安全性

電梯作為乘運(yùn)工具，給人們帶來便利的同時(shí)，也關(guān)系著人們的人身安全，電梯的安全性應(yīng)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(tǒng)事故以及溜梯事件也時(shí)有發(fā)生。溜梯事故發(fā)生時(shí)，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(fā)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(tǒng)極其重要，而其中制動(dòng)器則是關(guān)鍵部件，它控制著電梯的啟停以及使電梯保持停止?fàn)顟B(tài)，可以說它的性能與電梯良好運(yùn)行有著密切的聯(lián)系。通常而言，電氣故障和機(jī)械故障是制動(dòng)器主要的故障原因。如果制動(dòng)器長時(shí)間使用沒有及時(shí)檢修維護(hù)，制動(dòng)器的接觸點(diǎn)極易出現(xiàn)觸電接觸不良或者粘連的情況，導(dǎo)致接觸效果不理想，時(shí)好時(shí)壞，這時(shí)制動(dòng)件和制動(dòng)輪之間會(huì)不斷摩擦，產(chǎn)生消耗和磨損，嚴(yán)重影響制動(dòng)器的制動(dòng)效果，不能保證電梯正常停止，出現(xiàn)故障。

三、電梯機(jī)械結(jié)構(gòu)合理化設(shè)計(jì)

（一）電梯導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由導(dǎo)軌、導(dǎo)軌架和導(dǎo)靴三個(gè)組成結(jié)構(gòu)構(gòu)成，這一系統(tǒng)的作用除了用于保證轎廂按照正確的路線上下運(yùn)行外，還可以避免過多振動(dòng)的發(fā)生。導(dǎo)軌的強(qiáng)度對(duì)乘坐舒適感，轎廂穩(wěn)定性以及安全性起著至關(guān)重要的作用，緊急情況發(fā)生時(shí)，安全鉗類制動(dòng)裝置可以通過導(dǎo)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(dǎo)軌還起到精確控制升降方向的作用。在電梯的設(shè)計(jì)中，井道通常會(huì)安裝四列導(dǎo)軌，其中兩列用于對(duì)重架導(dǎo)向，兩列用于轎廂導(dǎo)向。導(dǎo)軌還必須進(jìn)行固定，壓板和螺栓、螺母就會(huì)派上用場。

（二）外部結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

電梯井道墜落事故的報(bào)道屢見不鮮，這與電梯的門系統(tǒng)設(shè)置有關(guān)。電梯系統(tǒng)的構(gòu)造中，門系統(tǒng)的構(gòu)造相當(dāng)復(fù)雜且十分重要，是整個(gè)電梯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能和其安全運(yùn)行的保障。它有四個(gè)組成部分：轎門、廳門、開關(guān)門和保護(hù)裝置。電梯一旦投入運(yùn)行，在未啟動(dòng)時(shí)，其轎門和廳門除了保持關(guān)閉的狀態(tài)外，還必須要求廳門設(shè)置門鎖，以防止用戶提前進(jìn)入井道，發(fā)生墜落事故，造成人員傷亡。電梯的轎廂系統(tǒng)包括轎廂架和轎廂體兩部分，是把乘客和貨物運(yùn)往高層的載體。轎廂架主要負(fù)責(zé)承載，轎廂架上通常會(huì)安裝拉條，用以提升其剛韌度，防止轎廂傾斜。轎廂體的構(gòu)成比較復(fù)雜，它由轎門、轎頂、轎壁和轎底組成。在轎頂通常會(huì)裝有照明設(shè)備，安裝檢修裝置一般也會(huì)安裝在轎頂上，必要時(shí)，轎頂會(huì)設(shè)有安全窗，意外情況發(fā)生時(shí)，可提供專業(yè)人員進(jìn)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(shè)備，一旦電梯容量超過規(guī)定，就會(huì)有報(bào)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(huì)有加強(qiáng)筋，從而提高電梯的機(jī)械強(qiáng)度。

（三）動(dòng)力平衡系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

曳引系統(tǒng)的主要作用是及時(shí)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(yùn)輸服務(wù)。這一系統(tǒng)主要包括曳引機(jī)、導(dǎo)向輪、限速輪和曳引鋼絲繩等組成部分。曳引機(jī)為電梯提供動(dòng)力，是該系統(tǒng)的心臟，轎廂依靠曳引輪在曳引機(jī)提供的動(dòng)力下完成運(yùn)輸服務(wù)。不同種類的電機(jī)造成曳引機(jī)兩種型號(hào)：直流和交流；電梯運(yùn)送速度有別，導(dǎo)致曳引機(jī)有超高速、高速、快速和低速四種；不同的電梯結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)致曳引機(jī)有臥式和立式兩種類型；不同的減速方式造成曳引機(jī)有無齒輪和有齒輪兩種形態(tài)。重量平衡系統(tǒng)用于運(yùn)行時(shí)維持轎廂內(nèi)的負(fù)重量與電梯的平衡，電梯的平衡對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說至關(guān)重要，它主要包括對(duì)重、補(bǔ)償繩（或補(bǔ)償鏈）和補(bǔ)償裝置。電梯運(yùn)行時(shí)，依靠導(dǎo)向輪和曳引輪的牽引，對(duì)重鋼絲繩通過和轎廂直接連接來實(shí)現(xiàn)平衡。補(bǔ)償鏈（或補(bǔ)償繩）的作用主要是當(dāng)電梯曳引高度超過規(guī)定范圍時(shí)補(bǔ)償鋼絲繩的差重。

四、結(jié)語

電梯的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然表面上十分簡單，但對(duì)技術(shù)有著很高的要求。其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也時(shí)有瑕疵，甚至存在安全隱患。對(duì)電梯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問題必須采取對(duì)應(yīng)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(fā)生，使電梯真正為人民造福利。

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