淺談電梯導軌選型及支架間距的設置

黃劍鴻

摘 ?要：正確把握導軌選型和選擇合適的導軌安裝工藝能有效提高電梯施工質(zhì)量，也是電梯安全性的保障。結合相關電梯導軌的安裝要求，分析了電梯導軌的承載情況，并結合實際情況進行了電梯導軌的選型，計算說明了導軌支架的間距，探討了電梯導軌選型和支架間距的內(nèi)在聯(lián)系，以期為相關單位提供一定的參考價值。

關鍵詞：電梯;導軌;支架間距;彎曲強度

中圖分類號：TU857 ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.14.096

隨著我國經(jīng)濟的不斷增長，城市化進程越來越快，建筑工程不斷增多，電梯的使用十分廣泛。但在電梯導軌的安裝中，如果做不好導軌的選型工作，則電梯的安裝質(zhì)量就會受到影響。因此，如何按照相關的要求做好電梯導軌的選型和導軌支架間距的配置工作成為了工作人員需要解決的問題。下面就此進行討論、分析。

1 ?電梯導軌的安裝要求

導軌安裝質(zhì)量直接影響著電梯設備運行的舒適性和安全性，導軌安裝工藝的選擇和設計是電梯安裝工程中的重中之重。

導軌的主要作用為平衡對重與轎廂裝置的導向作用、支撐和保障安全裝置可靠工作。國標嚴格規(guī)定：為了保證電梯的安全、可靠運行，導軌及其相關附件應能承受所施加的合成載荷，且單根導軌至少有2個導軌支架支撐，支架間距≤2.5 m，如果支架間距>2.5 m，需滿足GB 7588—2003中規(guī)定導軌彎曲強度要求，并具備導軌間距>2.5 m的計算依據(jù)。

不同井道壁構造材料導軌支架的固定方式有所不同，如果井道壁為混凝土結構，通常有以下4種支架固定方法：鋼板預埋法;固定膨脹螺栓法;當井道壁的厚度<0.1 m時，采用對穿螺栓固定法;直埋法。

如果井道壁采用磚砌結構，為了使導軌支架可靠固定，宜采用混凝土圈梁處固定支架或在井道壁內(nèi)適當加裝槽鋼支架。

高質(zhì)量的安裝對導軌垂直度和平行度提出了較高的要求。此外，還有導軌間距均勻、接頭縫隙小等精度要求。為了保證轎廂和平衡重在導軌上安全、可靠、平穩(wěn)、舒適地運行，在導軌安裝標準規(guī)范中，對安裝工藝提出了很多嚴格的精度要求。

2 ?電梯導軌的選型

電梯導軌型式按斷面形狀的不同，分為L形、T形和空心形。L形和空心型導軌造價較低，但無法用于未支撐安全鉗的施工，通常只用于平衡重側(cè)，中、高速電梯不采用這兩種形式的導軌;T形導軌適用范圍較廣，其制造和使用已標準化和規(guī)范化，其導軌與導靴的接觸情況如圖1所示。從T型導軌行業(yè)標準中可知，T形導軌已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)品系列化，主要參數(shù)包括底寬b、頂高h和工作面厚度k.材料不同、加工工藝不同和型號不同的T形導軌其強度和剛度也不同。在現(xiàn)場安裝中，需嚴格按照電梯安裝工藝，計算和檢驗導軌的配置是否與承載能力匹配，但要想獲得更精確的導軌型號，需對導軌承載荷情況進行計算和分析，GB 7588—2003的附錄中只對導軌承載能力計算進行了簡單的定性描述。

在校核計算時，為了簡化計算過程，對導軌的受力情況進行了適當簡化。如果載荷分布均勻，則導軌的計算方法按以下2點簡化：①轎廂能承受的額定載荷并非均勻地施加在整個轎廂平面上，而是施加在轎廂的3/4平面上（按最不利的情況）;②安全鉗產(chǎn)生的制動力均勻分布在導軌的延長線上，多根導軌或多套安全裝置同時起作用時，可假定力是均布的。

在檢驗、核算導軌選型時，通常選取最不利工況下的載荷進行分析，電梯運行包括2種工況：正常運行時，載荷比較平穩(wěn)的工況;安全鉗作用時，有一定沖擊載荷的工況。

在上述2種工況下，合成載荷分析表可從國標附錄表G1中查得。核算時，最不利載荷組合和安全裝置復合作用的工況下，應重點驗算轎廂和平衡重側(cè)的導軌強度是否滿足許用要求。其中，常用的安全裝置運行時，沖擊系數(shù)k1值為2.0.

3 ?電梯導軌支架間距的選擇和計算

對轎廂進行受力分析可知，轎廂及其附件產(chǎn)生的重力與轎廂作用于曳引繩的拉力并不是一對作用力和反作用力。雖然轎廂運行在直線導軌上，但因?qū)к壍闹圃旌桶惭b誤差，無法做到絕對鉛垂，加之轎廂運行在井道內(nèi)會受到各種氣流的影響。此外，由于轎廂的幾何形狀和懸掛方式不同，載荷會在轎廂內(nèi)波動，無法使載重力和曳引繩上的拉力始終保持在鉛垂方向，轎廂會在水平方向產(chǎn)生分力，可將這種水平分力定義為支反力Fb，支反力通過導軌作用導靴，再傳給轎廂，導靴上的支反力Fb的反作用力將引起導軌的彎曲效應。影響支反力的3個重要因素為：①轎廂和平衡配重的懸掛方式;②轎廂與平衡配重作用于導軌的位置;③轎廂內(nèi)載重分布的均勻性。

考慮到實際受力情況，在計算導軌彎曲應力時，為了簡化計算，可進行以下假設：將導軌視為柔性支撐的連續(xù)梁;合成力作用點在兩相鄰支架中間;最大彎距作用于導軌橫截面的中性層。

對于低速、輕載電梯，導軌的幾何參數(shù)只需根據(jù)彎曲應力確定。但當安全裝置作用于導軌時，必須考慮彎曲應力與壓彎應力的聯(lián)合作用效應，從而確定導軌尺寸。計算彎曲應力時，采用以下計算方法：

. ? ? ? ? ? （1）

式（1）中：σm為抗彎應力，N/mm2;Mm為彎曲矩，Nmm;W為抗彎截面模量，mm3;Fb為導靴與導軌之間的作用力，N;l為兩導軌支架的間距，mm。

由式（1）可知，抗彎應力與導軌支架間距成正比，它與抗彎截面模量成反比，因此，導軌支架間距增大，導軌的抗彎應力也會隨之增大。支架間距不能過大，抗彎截面模量W由導軌材質(zhì)和型號決定，適當增大W，也是增大支架間距的一種方法。如果考慮安全裝置的作用，則必須同時考慮抗彎應力與壓彎應

力共同影響，計算公式如下：

. ? ? ? ? ? ? ? （2）

式（1）中：σk為壓彎應力，MPa;A為導軌橫截面積，mm2;Fk為轎廂作用于單根導軌的力，N;M為平衡配重作用于單根導軌的力，N;K3為附件作用于單根導軌的力，N;ω為沖擊載荷系數(shù)。

由2種方法可以獲得沖擊載荷系數(shù)：查國標表法、公式推導法。查國標表法僅適用于低抗拉強度的導軌;公式推導法可用于抗拉強度>370 MPa、<520 MPa的導軌。由公式推導法可知，沖擊載荷系數(shù)ω與柔度λ有關，它的物理意義為：

. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

式（3）中：lk為兩導軌支架的間距，mm;i為軸慣性半徑。

由式（3）可知，柔度與沖擊載荷系數(shù)成正比、柔度與兩導軌支架的間距成正比、沖擊載荷系數(shù)與兩導軌支架的間距成正比、壓彎應力與沖擊載荷系數(shù)成正比。因此，支架間距增大勢

必會引起壓彎應力增大。設計中，要適當控制導軌支架間距。復合應力計算方法為：

σc=σm+σk. ? ? ? ? ? ? ? ? ?（4）

判定或檢驗導軌選型是否成功，就是要保證σc≤[σ]。其中，[σ]為許用應力，它的判定方法如下：

. ? ? ? ? ? ? ? ? ?（5）

由式（5）可知，如果選用最常用的抗拉強度Rm為520 MPa的導軌，在安全鉗的運行下，導軌的許用應力不會超過290 MPa。

4 ?結束語

綜上所述，在設計安裝電梯時，要根據(jù)實際情況確定電梯的各項基本參數(shù)，綜合分析各方面的因素，正確做好導軌選型工作和導軌支架間距的測量工作，這樣不僅可保證電梯導軌的安裝質(zhì)量，還可降低施工安裝成本，在電梯投入使用后提高電梯的安全性能。

〔編輯：張思楠〕

Shallow Talk about the Choice of Elevator Guide Rail and Bracket Spacing Setting

Huang Jianhong

Abstract： The correct choice of the guide rail and select the appropriate rail installation technology can effectively improve the elevator construction quality， but also the safety of the elevator protection. Combined with related elevator guide rail mounting requirements， analysis of elevator guide rail loading conditions， combined with actual situation of the selection of elevator guide rail， computation shows that the guide rail bracket spacing， discusses the inner relationship between the elevator guide rail type selection and the support spacing， in order for the relevant units to provide a certain reference value.

Key words： elevator; rail; bracket spacing; bending strength