背包式龍門架結構改進探析

李兆春

（深圳利達旺電梯有限公司，廣東 深圳 518040）

1 背包式龍門架結構在電梯行業興起的原因

家用電梯借著私人別墅的發展逐漸進入電梯市場。家用電梯的安裝一般都是在別墅建好后，用戶在裝修房子時臨時要求增加的，因此家用電梯的底坑一般都比較淺，頂層也較矮。為此早期的電梯工程師們在設計家用電梯時不得不盡力解決這一問題。背包式龍門架結構家用電梯對底坑要求較淺（底坑深度最淺400mm）、頂層要求低（頂層高度最低2900mm），結構緊湊（轎廂和對重導軌并排豎立），這一優勢很好的滿足了私人別墅的要求。由此背包式龍門架結構被引入到我國。

2 背包式龍門架結構的缺陷及其改進

早期的背包式龍門架結構如圖1所示，可以看出早期背包式龍門架的轎底下梁是平的，轎廂導靴使用普通的滑動導靴，轎廂用兩條斜拉桿拉住。其受力簡圖如圖2所示。

由受力簡圖可以看出，早期背包式龍門架轎底下梁長期受一個垂直向下力的作用。當轎廂滿載時，其合力為F1=P+Q（P為轎廂自重，Q為額定載重）。當電梯安裝好后，電梯運行時，下梁長期處于這種受力狀態下，下梁會出現向下彎曲的現象從而導致電梯轎廂出現傾斜；同時由于轎廂的偏心，遠離轎廂側的滑動導靴靴襯磨損非常嚴重，這更加劇了轎廂的傾斜。因此電梯運行一段時間后會暴露出轎廂傾斜嚴重，舒適感變差。為此維保人員不得不過段時間就校正轎廂并更換導靴。

圖1

圖2

針對早期背包式龍門架存在的這種缺陷，筆者在采用這種結構時進行了局部的優化，以減輕背包式別墅梯轎廂重心偏心嚴重的問題。優化后的轎廂架如圖3所示。

即將平下梁更改成帶有一定斜度的下梁。更改后的轎廂架受力簡圖如圖4。

圖3

圖4

F1的受力由轎廂斜拉桿及轎底斜下梁分別承擔，其受力大小由α及β的大小決定。

斜拉桿受力F2=F1·sinα

轎底斜下梁F3=F1·sinβ

其中：90°=α+β

滿載時：F1= P +Q

空載時：F1=P

由以上公式可以得出，當α=β=45°時，轎廂的受力最為合理，此時F2=F3=F1?sins4i5n° 45=°

α=β=45°時，轎底的高度達到了920mm，對井道底坑深度要求比較深，至少達到1000mm，且不易加工制作。實際制作時α取值會大于β取值。

筆者曾按這個思路制作了一臺樣梯。電梯參數如下：額定速度為0．4m/s，額定載重為400kg，轎廂自重為600kg，轎廂靜寬為1000mm，轎廂靜深為1200mm，電梯平衡系數為q=0．4，開門方式為中分，開門凈寬為800mm。

（1）考慮到家用梯底坑都比較淺，故α取75°，此時轎底高度為350mm，既滿足大部分家用梯底坑要求又便于生產加工。

（2）將普通滑動導靴更換成單邊滾輪導靴。單邊滾輪導靴滑動側靴襯采用耐磨尼龍制作，滾動側滾輪采用耐磨、且具有彈性的進口聚氨酯材料制作。單邊滾輪導靴滾輪結構如圖5。

滾輪導靴最薄處僅3～5mm，故當滾輪導靴受力時其變形量也比較小。

安裝時將滾輪放在轎廂受力較大的那一側。由于滾輪那側受力較大，當電梯運行時單邊滾輪導靴受力較大的那側做圓周運動，因此單邊滾輪導靴的滾輪磨損較小。

（3）轎廂與轎廂架立梁之間的連接采用剛性連接。

（4）對重架采用自潤滑免加油的滑動導靴，免去了導軌的潤滑，保證了底坑地面的清潔。

圖5 改良后導靴輪截面圖

實踐證明，經過如此優化之后，背包式龍門架家用電梯轎廂重心偏心問題有了很大的改觀。2013年五月份筆者所在的某電梯公司在公司展廳裝了一臺樣梯以供客戶參觀體驗。電梯安裝在一樓，運行層數為三層，辦公室人員平時乘坐該臺梯上下班。電梯安裝好后，用電梯EVA-625型電梯綜合性能檢測儀測試的結果表明電梯振動符合國標GB∕T24474-2009 《電梯乘運質量測量要求》的要求，實際乘運舒適感良好。電梯運行至2015年6月，電梯未出現轎廂傾斜及其它機械故障。

3 結語

雖然背包式龍門架經過了電梯行業眾多技術人員的優化和改進，但是背包式龍門架轎廂重心偏心的問題始終難以消除；因此此類結構的電梯載重量普遍偏小筆者建議電梯額定載重不超過400kg。本優化方案僅供同行從業人員參考，希望有人能提出更好的解決方案，以徹底解決背包式龍門架結構家用電梯的偏心缺陷。

[1]龍馭球,包世華．結構力學教程[M]．北京：高等教育出版社出版,2011．

[2]成大先．機械設計手冊第1卷(第五版) [M]．北京：化學工業出版社,2007．

[3]蘇瑞杰,閃修洋,李鑫．超靜定結構支架的受力計算[J]．華電技術, 2017 , 39 (7) :1-3．

[4]戴先葵,吳價,胡錫文,等．反應器超靜定支架支撐桿的應力研究[J]．輕工機械,2016,34 (2) :11-14．

[5]杜友福,袁葵,辛明明,等．靜定結構和超靜定結構工程應用探討[J]．建材世界,2016 (6) :49-52．