電梯機械設計合理化分析

席超

（東南電梯股份有限公司，江蘇 蘇州 215000）

在土地資源緊張的城市中，高層建筑的誕生一定程度上提高了城市土地資源利用效率，拓寬了人們的生存空間。而在高層建筑中，電梯則成為了人們?nèi)粘３鲂械闹匾ぞ撸蟠罂s減了人們上下高樓的時間。然而電梯安全事故時有發(fā)生，其中包括電梯機械系統(tǒng)部分設計不合理而導致出現(xiàn)的故障，所以對于電梯機械部分的優(yōu)化設計則顯得極為關(guān)鍵，以下對電梯機械設計的合理化展開分析。

1 電梯機械系統(tǒng)工作原理

電梯主要由電氣與機械部分組成，其中會有部分電梯增設安全保護系統(tǒng)。倘若根據(jù)電梯機械結(jié)構(gòu)劃分，則可將電梯劃分為機房、層站、轎廂、井道等部分。其中，電梯的機械部分主要涵蓋轎廂系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、曳引系統(tǒng)以及門系統(tǒng)等，電梯使用中通常會出現(xiàn)正常升降情況與停止維護情況。我們以1：1繞繩電梯舉例對其工作原理進行說明，電梯的升降功能實現(xiàn)主要由曳引輪通過牽引鋼絲繩和電動機傳動，位于鋼絲繩兩端部位懸掛轎廂與對重，在電動機變速轉(zhuǎn)動的過程中，減速器則會同時聯(lián)動曳引輪轉(zhuǎn)動，基于鋼絲繩與曳引輪產(chǎn)生摩擦，便能保證兩者之間能夠產(chǎn)生足量牽引動力去帶動電梯升與降。

2 電梯機械合理化設計對于安全的重要保障

現(xiàn)如今，高層建筑出行對于電梯的依賴性增加，其作為重要的運輸工具，在帶給人們生活便利的同時，也需要做好對人們生命財產(chǎn)的保障工作，所以在對電梯進行機械設計與安裝施工的過程中，一定要將安全擺至首位，以此作為重要前提展開合理化設計。在電梯事故當中，一般常見的有沖頂、下墜、蹲底等事故。比如電梯發(fā)生溜梯事故時，會突然無法受控而急速下滑，倘若在此狀態(tài)下無法實現(xiàn)減速，電梯便會一直墜落到最底部，也即是我們常說的蹲底故障。而電梯的沖頂故障則是電梯上升到頂層之后依然保持上升動力，在不受控的情況下到達井道頂部。

由于制動器是保持電梯啟動與停止狀態(tài)的關(guān)鍵機械系統(tǒng)，大量實例表明，電梯之所以會出現(xiàn)故障，大部分情況是因為制動器出現(xiàn)故障，而制動器故障則包含電氣故障與機械故障兩方面。其一，電氣故障。電梯在正常運行狀態(tài)下，會由2個或更多的電氣裝置對制動器的電流展開切斷操作，在電梯停止狀態(tài)下，會有一臺接觸儀器的接觸點被打開，一直到下一次運行方向發(fā)生改變。而一旦電氣裝置發(fā)生故障而出現(xiàn)切斷不及時的情況，便會引發(fā)電梯事故；其二，機械故障。電梯內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)設計不合理或是長時間運行出現(xiàn)磨損，其制動力矩則會受到嚴重影響，引發(fā)電梯事故。

電梯的機械結(jié)構(gòu)中包含眾多零部件，唯有保證各類零部件合理組裝且運維落實到位，才能實現(xiàn)電梯設計中的全部功能。然而，大多數(shù)電梯在安裝驗收之后便會投入到高強度的運行工作中，久而久之其內(nèi)部零部件便會出現(xiàn)老化、磨損等情況，導致故障發(fā)生概率大大增加。因此，為了保障電梯運行的安全性，要在機械合理化設計的基礎(chǔ)上，遵循國家技術(shù)規(guī)范做好電梯的安裝、運維工作。

3 電梯機械結(jié)構(gòu)的合理化設計分析

3.1 門系統(tǒng)設計

門系統(tǒng)作為電梯機械結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵，其內(nèi)部構(gòu)造復雜，鑒于其設計合理化與否會對電梯運行的安全性以及整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生很大影響，所以要重視做好門系統(tǒng)的合理化設計。一般來講，電梯門系統(tǒng)主要由保護裝置轎門、廳門和開、關(guān)門組成，在電梯運行但尚未啟動狀態(tài)下，此時轎門與廳門不但需要維持關(guān)閉狀態(tài)，還需為廳門設計門鎖，避免有人能夠提前踏入井道。如此一來便能夠降低安全事故的發(fā)生概率，即便是安全事故已發(fā)生，這套合理化設計的裝置也能最大限度降低事故損失。

3.2 重量平衡系統(tǒng)設計

電梯機械結(jié)構(gòu)中的重量平衡系統(tǒng)屬于不可獲取部分，其作用主要在于維持轎廂負重與保持電梯平衡，這在保證電梯穩(wěn)定運行方面發(fā)揮著重要作用。一般來講，電梯的重量平衡系統(tǒng)主要包含對重、補償鏈與補償裝置三部分，在電梯運行狀態(tài)下發(fā)揮牽引作用的為導向輪與曳引輪，唯有保證轎廂與重鋼絲繩的有效連接，才能確保電梯平衡狀態(tài)。補償鏈的主要功能在于電梯的曳引高度超過額定范圍時，能夠?qū)︿摻z繩的差重進行補償。因此，要想保證電梯穩(wěn)定運行，則需要對其荷載進行合理設置，并且需嚴格遵循荷載要求。

3.3 導向系統(tǒng)設計

電梯的導向系統(tǒng)主要由導軌、導軌架與導靴三部分構(gòu)成，合理化設計的電梯導向系統(tǒng)能夠充分保證轎廂的穩(wěn)定運行，不僅能夠保證在既定的正確線路中運行，還能夠防止多余振動的產(chǎn)生。一般來講，電梯轎廂穩(wěn)定度、舒適度及其安全性與電梯機械結(jié)構(gòu)中導軌的輕度息息相關(guān)，在緊急情況下，起到固定轎廂作用的便是導軌系統(tǒng)中的安全鉗，能夠大大降低墜落發(fā)生的概率。同時，導軌還具備對升降方向的控制作用，所以在具體設計中井道需要布設4根導軌，主要對重架與轎廂進行導向，唯有確保導軌得到固定，電梯機械結(jié)構(gòu)中的螺栓、螺母及壓道板等等便能保證作用有效發(fā)揮。

3.4 曳引系統(tǒng)設計

電梯機械結(jié)構(gòu)中的曳引系統(tǒng)主要發(fā)揮著為轎廂提供上下移動的動力，從而讓乘客享受到更加舒適、穩(wěn)定且快速的樓層送達服務。電梯中曳引系統(tǒng)主要包含曳引鋼絲繩、曳引機以及導向輪、限速輪。作為電梯動力的主要來源，曳引機使整個曳引系統(tǒng)的核心，轎廂則是在曳引機與曳引輪的助力之下完成運輸服務的。由于電機有著眾多品種，各類型號繁多，主要分為直流電與交流電兩種供電方式，因此在設計過程中需要結(jié)合電梯的運輸速度進行選定，確定使用超高速、高速、快速及低速等不同速度的曳引機；也可結(jié)合電梯機械結(jié)構(gòu)形式的差異，選擇立式或是臥式曳引機；還可結(jié)合減速方式存在的差異，選用無齒輪或者是有齒輪的曳引機。

3.5 轎廂系統(tǒng)設計

轎廂作為電梯運載乘客或貨物的承載空間主體，主要由轎廂架與轎廂體兩部分構(gòu)成。其中轎廂架的作用在于承載重量，因此在設計中需要在轎廂架上進行拉條安裝，目的在于提高韌度，防止轎廂出現(xiàn)傾斜情況。轎廂體則有著極為復雜的內(nèi)部構(gòu)成，主要由轎門、轎壁、轎頂與轎底組成。其中轎頂在設計過程中會布局好照明設備與檢修裝置，部分設計人員還會將安全逃生窗布設在轎頂部分，確保在故障意外發(fā)生時，救援人員能夠及時從轎頂進入展開解救。轎底作用主要體現(xiàn)在對乘客與貨物的支撐作用上，通常轎廂都會配備稱重設備，一旦電梯內(nèi)部承載超過負荷，便會發(fā)出超重報警提示音。轎壁處在轎頂與轎底的中間銜接位置，將兩者有效相連，在設計過程中便需要重點關(guān)注其機械強度，所以一般會采用墻筋去加固轎壁背面部位。

3.6 稱量裝置設計

一般來講，電梯的稱量裝置大多數(shù)會被安裝在轎廂頂部繩頭組合聯(lián)結(jié)處，該裝置的主要部件為杠桿與彈簧組，工作原理便是借由杠桿的擺動幅度去體現(xiàn)出電梯轎廂內(nèi)部的承載重量，倘若超過荷載，杠桿的擺動幅度便會超出額定范圍，進而觸發(fā)保護機制。此外，超載稱量裝置如何受設計所限而無法安裝在轎頂或者轎頂部位，并且電梯設計采取2：1繞法時，便可將超載稱量裝置安裝在機房當中。值得注意的是，這一裝置同轎頂稱量裝置相同的是都需要安裝在電梯頂部繩頭聯(lián)結(jié)處，但其杠桿會跟隨繩頭呈縱向上下移動，一旦電梯內(nèi)部重量超出荷載，便會自動觸發(fā)保護機制。

4 結(jié)語

綜上所述，電梯在為高層建筑住戶的出行提供便捷方面發(fā)揮著重要作用，倘若現(xiàn)代城市的運行缺少電梯或是電梯運行中出現(xiàn)故障，則會對人們的生活造成極大的不方便，正因為電梯的不可或缺性，促使人們對于電梯的設計要求不斷提高。電梯機械結(jié)構(gòu)的設計唯有保證合理性，才能確保后續(xù)運行中的安全性。