關(guān)于電梯的機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)探討

許賢波

（廣東吉榮電梯有限公司 廣東揭陽(yáng) 515527）

摘要：隨著我國(guó)人們生活水平的不斷提升，城市建筑的現(xiàn)代化水平也不斷提升。電梯作為現(xiàn)代建筑中的常見(jiàn)設(shè)備，不但使得人們的出行更加方便，同時(shí)也成為智能化建筑的標(biāo)準(zhǔn)配置。電梯作為一種運(yùn)輸工具，保護(hù)乘客的生命及財(cái)產(chǎn)安全是其重要的設(shè)計(jì)目標(biāo)，必須要遵循《電梯制造與安裝安全規(guī)范》中的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，明確設(shè)計(jì)目標(biāo)，然后再進(jìn)行技術(shù)評(píng)價(jià)和專(zhuān)家評(píng)估，從而提高設(shè)計(jì)的科學(xué)性。

關(guān)鍵詞：電梯；機(jī)械裝置；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著建筑結(jié)構(gòu)以及類(lèi)型的不斷發(fā)展，電梯的規(guī)格和使用范圍也不斷擴(kuò)大。電梯作為現(xiàn)代高層建筑中的重要配套設(shè)施，必須要從各方面確保電梯的使用性能，尤其是電梯的安全性能，從而避免電梯安全事故的出現(xiàn)。我國(guó)電梯系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多年研發(fā)后雖然取得了一定的效果，但與國(guó)外相比仍有一些差距。近些年來(lái)，電梯安全事故頻發(fā)也讓人們逐漸重視電梯的安全性能，對(duì)電梯設(shè)計(jì)提出了更加苛刻的要求。

一、電梯機(jī)械結(jié)構(gòu)分析

1.動(dòng)力系統(tǒng)

電梯動(dòng)力系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將轎廂通過(guò)牽引輸送至用戶(hù)選定的層樓，該系統(tǒng)主要是由曳引機(jī)、曳引繩、導(dǎo)向輪等設(shè)備組成的[1]。根據(jù)電動(dòng)機(jī)與曳引輪之間有無(wú)減速箱的存在，大致可以分為有齒輪曳引機(jī)和無(wú)齒輪曳引機(jī)兩種。有齒輪曳引機(jī)轉(zhuǎn)速高，通過(guò)減速箱帶動(dòng)減速，有齒輪曳引機(jī)廣泛用在運(yùn)行速度小于2m/s的各種貨梯、客梯、雜物電梯上。為了減小曳引機(jī)運(yùn)行時(shí)的噪聲和提高平穩(wěn)性，減速箱通常采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)裝置，這種傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)。無(wú)齒輪曳引機(jī)使用變頻技術(shù)，直接將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力用于曳引，無(wú)需減速箱進(jìn)行減速。它具有傳動(dòng)效率高、噪聲小、傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)但是造價(jià)成本相對(duì)較高，且維護(hù)較為復(fù)雜。隨著變頻變壓技術(shù)的發(fā)展，目前無(wú)齒輪永磁同步曳引機(jī)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。

2.導(dǎo)向系統(tǒng)

導(dǎo)向系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)轎廂與對(duì)重間行徑自由度的控制，從而確保轎廂與對(duì)重處于相對(duì)平衡的位置，進(jìn)而保障轎廂按照預(yù)期線路行駛，避免轎廂活動(dòng)等現(xiàn)象的出現(xiàn)。若轎廂與對(duì)重之間的距離過(guò)于接近，可能出現(xiàn)晃動(dòng)或者碰撞[2]。當(dāng)停電、牽引繩打滑等現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，能夠保障轎廂停留在軌道上，避免轎廂下落等現(xiàn)象的發(fā)生，保障乘客的生命安全。

3.門(mén)系統(tǒng)

門(mén)系統(tǒng)主要作用就是保持轎廂達(dá)到目標(biāo)層樓時(shí)保持打開(kāi)或者閉合的狀態(tài)，避免乘客被轎廂門(mén)夾住。轎廂門(mén)必須要在電梯啟動(dòng)前關(guān)閉，門(mén)鎖上配置的電路開(kāi)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)轎廂門(mén)的自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉，從而符合電梯的運(yùn)行狀況[3]。這種保護(hù)裝置能夠保障乘客在沒(méi)有全部進(jìn)入或者離開(kāi)電梯情況下一直保持打開(kāi)的狀態(tài)，并阻斷電梯的正常運(yùn)行，保障乘客的出入安全。

4.平衡系統(tǒng)

平衡系統(tǒng)主要由對(duì)重、補(bǔ)償裝置以及其他補(bǔ)償電纜等設(shè)備組成。轎廂是由鋼絲繩及曳引輪連接對(duì)重實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)能夠保障電梯在運(yùn)行過(guò)程中與對(duì)重保持平衡狀態(tài)。對(duì)重的重量需要根據(jù)電梯額定載重量進(jìn)行配置，從而保障電梯運(yùn)行狀態(tài)的穩(wěn)定性[4]。

5.轎廂系統(tǒng)

電梯轎廂主要是用來(lái)裝載乘客及貨物的設(shè)備，并配置出入門(mén)的結(jié)構(gòu)，乘客和貨物能夠直接與轎廂接觸。轎廂主要由轎架以及轎廂等結(jié)構(gòu)組成，且轎頂必須能夠承載三個(gè)維修人員的體重，從而實(shí)現(xiàn)維修、養(yǎng)護(hù)等工作。此外，轎頂還應(yīng)當(dāng)配備轎頂檢修盒，從而提高檢修工作的科學(xué)性與效率。

二、電梯機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)的影響因素

電梯機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)受到許多因素的影響，首先產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員需要聽(tīng)取各部門(mén)的意見(jiàn)，同時(shí)還需要參與產(chǎn)品的制造，積累相關(guān)經(jīng)驗(yàn)[5]。產(chǎn)品設(shè)計(jì)除了需要滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)部門(mén)的要求質(zhì)量要求外，同時(shí)還需要滿(mǎn)足不同類(lèi)型建筑的要求，從而提高客戶(hù)的滿(mǎn)意度。用戶(hù)的要求對(duì)于電梯機(jī)械裝置安全設(shè)計(jì)也有一定的影響，不同類(lèi)型的用戶(hù)對(duì)于電梯的要求都不一樣，部分用戶(hù)要求電梯具有較高的安全性，部分用戶(hù)對(duì)于電梯操作性能的要求較高，部分用戶(hù)對(duì)于電梯的承載力要求較高，不同用戶(hù)提出的要求都會(huì)間接影響電梯機(jī)械結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)。隨著電梯適用范圍的擴(kuò)大，許多特殊的地方也引入了電梯結(jié)構(gòu)，包括醫(yī)院手術(shù)室的專(zhuān)用電梯、教學(xué)樓的電梯等，這些電梯對(duì)于安全級(jí)別、承載數(shù)量以及舒適度的要求各不相同，根據(jù)使用地點(diǎn)的特點(diǎn)對(duì)于電梯機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也有一定的影響。

三、電梯機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)分析

1.動(dòng)力系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)

目前建筑中常用的電梯有曳引式電梯、液壓式電梯以及鏈輪式電梯，不同類(lèi)型的電梯都有其特殊的優(yōu)勢(shì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以根據(jù)建筑特點(diǎn)以及功能需求來(lái)合理選擇驅(qū)動(dòng)模式。一般電梯的使用場(chǎng)所多為人流量較大的地方，每次承載人數(shù)較多，考慮到安全問(wèn)題，電梯的運(yùn)行速度一般較慢。

2.導(dǎo)向系統(tǒng)

導(dǎo)向系統(tǒng)限制轎廂對(duì)重的活動(dòng)自由度，它的作用在于能夠讓轎廂在井道中按照正確的路線運(yùn)行，避免過(guò)多的振動(dòng)。而當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，可以將轎廂牢牢卡住在導(dǎo)軌上。若電梯運(yùn)行過(guò)程中轎廂下降或上行速度達(dá)到115%額定速度時(shí)，限速器就會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行，且利用繩輪上的摩擦力將轎廂梁中的連桿機(jī)構(gòu)拉齊，在機(jī)械動(dòng)作下發(fā)出信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制電路的有效的切斷，并促使安全鉗動(dòng)作，強(qiáng)制性將轎廂停留在導(dǎo)軌，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的目的。當(dāng)全部的安全開(kāi)關(guān)產(chǎn)生復(fù)位時(shí)，轎廂往上提起后釋放安全鉗，直到安全鉗恢復(fù)到正常后才能再次使用電梯。通過(guò)限速器與安全鉗的使用，能有效保證故障電梯中人們的安全。

3.門(mén)系統(tǒng)

轎廂門(mén)故障多是無(wú)法正常打開(kāi)或閉合，因此現(xiàn)代許多電梯采用了安全光幕保護(hù)措施，但是在設(shè)計(jì)時(shí)也需要考慮到光幕消失的情況。為了避免有人誤進(jìn)井道而出現(xiàn)事故，電梯門(mén)必須加入連鎖裝置，轎廂未到開(kāi)門(mén)區(qū)域之前無(wú)法自行打開(kāi)電梯門(mén)。

4.平衡系統(tǒng)

一般情況下，對(duì)重的作用只能起到相對(duì)平衡，只有轎廂的載重量達(dá)到50%的額定載重量時(shí)，對(duì)重一側(cè)和轎廂一側(cè)才處于完全平衡，這時(shí)的載重量稱(chēng)電梯的平衡點(diǎn)。這時(shí)由于曳引繩兩端的靜荷重相等，使電梯處于最佳的工作狀態(tài)。但是在電梯運(yùn)行中的大多數(shù)情況曳引繩兩端的荷重是不相等的，是變化的。在電梯運(yùn)行中，對(duì)重的相對(duì)平衡作用在電梯升降過(guò)程中還在不斷的變化。當(dāng)轎廂位于最低層時(shí)，曳引繩本身存在的重量大部分都集中在轎廂側(cè)；相反，當(dāng)轎廂位于頂層時(shí)，曳引繩的自身重量大部分作用在對(duì)重側(cè)，還有電梯上控制電纜的自重，也都對(duì)轎廂和對(duì)重兩側(cè)的平衡帶來(lái)變化，也就是轎廂一側(cè)的重量Q與對(duì)重一側(cè)的重量W的比例Q/W在電梯運(yùn)行中是變化的。尤其當(dāng)電梯的提升高度超過(guò)30m時(shí)，這二側(cè)的平衡變化就更大，因而必須增設(shè)平衡補(bǔ)償裝置來(lái)減弱其變化。平衡補(bǔ)償裝置是懸掛在轎廂和對(duì)重的底面，在電梯升降時(shí)，其長(zhǎng)度的變化正好與曳引繩長(zhǎng)度變化對(duì)重相反，當(dāng)轎廂位于最高層時(shí)，曳引繩大部分位于對(duì)重側(cè)，而補(bǔ)償鏈（繩）大部分位于轎廂側(cè)；而當(dāng)轎廂位于最低層時(shí)，情況與上正好相反，這樣轎廂一側(cè)和對(duì)重一側(cè)就起到了平衡的補(bǔ)償作用，保證了對(duì)重起到的相對(duì)平衡。針對(duì)電梯平衡系統(tǒng)的特點(diǎn)，需要根據(jù)電梯最大負(fù)荷的重量合理選擇對(duì)重，并根據(jù)實(shí)際需要配置補(bǔ)償鏈（繩），才能夠保持轎廂與對(duì)重之間的平衡，且兩者之間要保持科學(xué)的距離，不能過(guò)大或過(guò)小，不然可能引發(fā)能耗加大或轎廂振動(dòng)的現(xiàn)象發(fā)生。

結(jié)束語(yǔ)

電梯是人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的運(yùn)輸工具，在各個(gè)場(chǎng)所都有廣泛使用，例如商場(chǎng)、住宅樓以及工廠等場(chǎng)所，因此，要重視電梯機(jī)械裝置結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)，避免意外事故的出現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]田彧，王大軍.電梯轎廂結(jié)構(gòu)模塊化和參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2015，34（4）：8-10.

[2]傅武軍，朱昌明，葉慶泰等.多目標(biāo)遺傳算法在電梯主動(dòng)導(dǎo)輪系統(tǒng)集成優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].振動(dòng)工程學(xué)報(bào)，2016，19（2）：227-233.endprint