電梯的機械結構及其相關問題分析

摘 要：隨著高層建筑的進一步增多，電梯也開始頻繁出現在我國的各大商場及居民建筑物中，電梯為人們的生產及生活活動帶來了方便與快捷的同時，所出現的安全事故等問題也為人們的正常生活秩序造成了嚴重的影響，由此可見，電梯結構方面仍有待進一步研究和完善。文章重點就電梯的機械結構及其相關問題進行了分析，希望能為相關領域的研究提供理論依據。

關鍵詞：電梯；機械結構；特點；相關問題

作為目前使用最廣泛的機電一體化設備之一，電梯同傳統運輸設備雖存在許多不同之處，但二者在機械結構以及安全保護設計方式等多個方面均存在著許多共同之處。本文先就電梯的概念及其分類進行了分析，并重點對其機械結構方面進行了研究。

1 電梯的概念及分類

1.1 電梯的概念

雖然電梯十分普及，多數人也都使用過電梯，但是人們對于電梯的理解卻僅僅局限于狹義的概念方面，所謂狹義的電梯指的是對規定樓層進行服務的，具有轎廂等垂直或是傾斜的升降設備，不包括自動人行道以及自動扶梯等等。對于廣義的電梯而言，其主要指的是具有動力驅動的，可沿著剛性導軌進行運行的箱體或是沿著固定的線路進行運行的梯級、踏步等等，可對人或貨物進行升降或平行運送的機電設備。其既包括普通意義上的載人或載貨電梯，也包括自動扶梯以及自動人行道等等。

1.2 電梯的分類

1.2.1 按其運行速度快慢來分，可將電梯分為四大類：低速、快速、高速以及超高速四類電梯。對于低速電梯而言，其主要指的是運行速度小于1m/s的電梯，多數貨梯的運行速度均在此速度區間內；快速電梯指的是運行速度在1m/s-2m/s之間的電梯，通常而言，15層以內的多層客梯以及住宅電梯的運行速度均在此區間內；高速電梯主要指的是運行速度在2m/s-4m/s之間的電梯，高層寫字樓中常為此種類型的電梯；而超高速電梯的運行速度超過4m/s，主要用于分區進行控制的高層大廈中。

1.2.2 根據電梯使用用途的不同，可將其分為乘客、載貨、醫用、雜物、觀光、車輛以及船舶等多種類型的電梯，除了常用電梯以外，還有不少種類較為特殊的電梯，例如，建筑施工電梯、斜行電梯以及立體停車場用電梯等等。

2 電梯的機械結構及主要裝置分析

2.1 門系統

對于電梯而言，其轎廂門系統主要包括了轎門、廳門、開關門系統以及門保護裝置。門系統主要負責防止候梯人員有墜落井道等事故的發生，并避免廂內人員同井道之間有碰撞出現。為了確保電梯運行過程的安全性，在電梯起動之前應確保轎門與廳門為關閉狀態，要求廳門上應進行門鎖的安裝，以便將廳門鎖住，只有鑰匙方可將門打開；對于控制電路而言，借助于門鎖上的微動開關可對電梯回路的接通及斷開進行控制，以便對電梯的起動及其運行過程進行調整。對于門系統而言，應確保如下幾個方面：在轎廂未升到層門并停穩前，層門應自動進行閉鎖；轎廂在運動時轎廂門應處于自動閉鎖狀態。

2.2 曳引系統

對于曳引系統而言，其作用即對轎廂的上下運行進行牽引，以到達乘梯人員所指定的樓層。此系統主要包括了限速輪、曳引機、導向輪以及曳引鋼索等。其中，曳引機即所謂的電梯主機，是電梯的動力裝置，主機按照其電機的不同可分為直流與交流曳引機；按照減速方式的不同又可分為有齒輪與無齒輪曳引機；按照速度快慢可分為低、中、高及超高速曳引機；按其結構形式的不同則可分為立式與臥式曳引機。電梯轎廂與對重借助于相同曳引繩懸掛于相同的曳引輪上，轎廂重量同對重重量使得曳引輪同曳引繩間出現摩擦力，通過曳引機對曳引輪的驅動實現轎廂的上下運行。

2.3 轎廂系統

電梯的轎廂裝置主要負責對乘客進行運送，其主要包括轎廂架以及轎廂體，其中，前者主要負責對轎廂進行固定和懸吊，也是轎廂最為主要的承載構件。為進一步增強轎廂的剛度，防止因轎廂內載荷偏心而導致轎廂發生傾斜，轎架上進行了拉條的設置，拉條兩端分別固定在立梁與下梁上。電梯轎廂體通常是由轎頂、轎底、轎壁以及轎門等組成的。轎底負責對轎廂整體負荷進行支撐，其前沿進行了轎門地坎的設置，地坎處進行了光滑擋板的裝載，其中，垂直部分高度不得低于0.75m。轎底還進行轎廂稱重裝置的安裝，一旦載荷超重，電梯則無法起動，并有報警聲響起。轎頂常裝設有檢修用的照明及其操縱設備，還具有安全窗，以便故障發生時檢修人員可以到橋廂頂部進行井道內有關設備的檢修，乘梯人員也可借助于安全窗撤離到轎廂內。轎頂具有防護欄，主要負責保障電梯維修人員的安全性。轎廂頂部及底部之間由轎廂壁相連，對于轎廂壁而言，其應具有足夠的強度。因此，轎廂壁板背面通常需具有加強筋，以提高其機械強度。

2.4 導向系統

導向系統主要包括了導軌、導靴以及導軌架，負責確保轎廂在井道中以正確路線為依據進行運行，并防止出現過多的振動。一旦有緊急情況出現時，可將轎廂卡死于導軌上，并防止其發生墜落。導軌可對電梯的升降方向進行控制，因此，有效控制了水平方向轎廂及對重的移動，確保井道中轎廂與對重能夠處于一個合理的位置，并防止其出現傾斜。電梯井道中共進行了4根導軌的設置，其中，兩根為轎廂導向，另外兩根為對重架導向，導軌主要借助于螺栓、螺母以及壓道板進行固定的。

2.5 重量平衡系統

此系統主要包括了對重、補償繩、補償裝置以及補償纜等。對重用的鋼絲繩經曳引輪與導向輪同轎廂相連，并負責在運行過程中對轎廂及電梯的負載進行平衡。對于對重重量值而言應嚴格依據電梯的額定載重量相關要求進行配置，以盡可能確保電梯處于一個最佳的工作狀態。若電梯的曳引高度大于30m時，曳引鋼絲繩的差重將會對電梯的運行穩定性及其平衡狀態造成影響，因此，必須進行補償裝置的增設，例如，補償鏈及補償纜等等。

2.6 機械裝置

為了確保電梯的安全性，必須進行緩沖器、限速器、安全鉗以及終端超越保護裝置等的設置。限速器可在運行速度超過極限值時停止運轉，并通過繩輪摩擦力將連桿機構提拉起來，并發出信號將控制電路切斷，迫使安全鉗發生動作，確保轎廂強行性停留在導軌上，待所有安全開關復位后，安全鉗才可以釋放；緩沖器是在所有保護措施均失效時的最后一道保護裝置，其通過吸收并消耗轎廂的能量，而防止轎廂迅速降落；終端超越保護裝置主要防止電氣系統失效而導致轎廂持續運行而導致沖頂及撞底等意外事故的發生。

3 結束語

綜上所述，雖然電梯的機械結構較為簡單，但其機電一體化程度相對較高，所應用的自動化技術也相對較為先進，電梯控制電路及過程復雜程度高。但是，同其他任何機電系統相同，電梯的裝置以及機械結構間也存在著不少問題，例如：由于電梯多為懸掛系統，基本依靠于曳引繩，但是其控制系統卻全部依賴于電力系統，這樣一來，一旦電力系統出現停電等情況，將極容易導致電梯發生意外，而事實也證明，不少電梯事故均是由于電梯系統發生斷路、短路或者意外停電而產生的。由此可見，現有電梯仍需進一步完善，應將傳統的曳引繩牽引電梯轉變為磁懸軌道動力牽引電梯，并采用固定軌道對電梯進行固定，以確保電梯使用過程的安全性。

參考文獻

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