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，電梯則成為了人們日常出行的重要工具，大大縮減了人們上下高樓的時間。然而電梯安全事故時有發生，其中包括電梯機械系統部分設計不合理而導致出現的故障，所以對于電梯機械部分的優化設計則顯得極為關鍵，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。倘若根據電梯機械結構劃分，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、導向系統、重量平衡系統、曳引系統以及門系統等，電梯使用中通常會出現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，在電動機變速轉動的過程中，減速器則會同時聯動曳引輪轉動，基于鋼絲繩與曳引輪產生摩擦，便能保證兩者之間能夠產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。比如電梯發生溜梯事故時，會突然無法受控而急速下滑，倘若在此狀態下無法實現減速，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的關鍵機械系統，大量實例表明，電梯之所以會出現故障，大部分情況是因為制動器出現故障，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生改變。而一旦電氣裝置發生故障而出現切斷不及時的情況，便會引發電梯事故；其二，機械故障。電梯內部機械結構設計不合理或是長時間運行出現磨損，其制動力矩則會受到嚴重影響，引發電梯事故。

電梯的機械結構中包含眾多零部件，唯有保證各類零部件合理組裝且運維落實到位，才能實現電梯設計中的全部功能。然而，大多數電梯在安裝驗收之后便會投入到高強度的運行工作中，久而久之其內部零部件便會出現老化、磨損等情況，導致故障發生概率大大增加。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上，遵循國家技術規范做好電梯的安裝、運維工作。

3 電梯機械結構的合理化設計分析

3.1 門系統設計

門系統作為電梯機械結構中的關鍵，其內部構造復雜，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構的穩定性產生很大影響，所以要重視做好門系統的合理化設計。一般來講，電梯門系統主要由保護裝置轎門、廳門和開、關門組成，在電梯運行但尚未啟動狀態下，此時轎門與廳門不但需要維持關閉狀態，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生概率，即便是安全事故已發生，這套合理化設計的裝置也能最大限度降低事故損失。

3.2 重量平衡系統設計

電梯機械結構中的重量平衡系統屬于不可獲取部分，其作用主要在于維持轎廂負重與保持電梯平衡，這在保證電梯穩定運行方面發揮著重要作用。一般來講，電梯的重量平衡系統主要包含對重、補償鏈與補償裝置三部分，在電梯運行狀態下發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。補償鏈的主要功能在于電梯的曳引高度超過額定范圍時，能夠對鋼絲繩的差重進行補償。因此，要想保證電梯穩定運行，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 導向系統設計

電梯的導向系統主要由導軌、導軌架與導靴三部分構成，合理化設計的電梯導向系統能夠充分保證轎廂的穩定運行，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生。一般來講，電梯轎廂穩定度、舒適度及其安全性與電梯機械結構中導軌的輕度息息相關，在緊急情況下，起到固定轎廂作用的便是導軌系統中的安全鉗，能夠大大降低墜落發生的概率。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，電梯機械結構中的螺栓、螺母及壓道板等等便能保證作用有效發揮。

3.4 曳引系統設計

電梯機械結構中的曳引系統主要發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、穩定且快速的樓層送達服務。電梯中曳引系統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；也可結合電梯機械結構形式的差異，選擇立式或是臥式曳引機；還可結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，防止轎廂出現傾斜情況。轎廂體則有著極為復雜的內部構成，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，一旦電梯內部承載超過負荷，便會發出超重報警提示音。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會被安裝在轎廂頂部繩頭組合聯結處，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出電梯轎廂內部的承載重量，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結處，但其杠桿會跟隨繩頭呈縱向上下移動，一旦電梯內部重量超出荷載，便會自動觸發保護機制。

4 結語

綜上所述，電梯在為高層建筑住戶的出行提供便捷方面發揮著重要作用，倘若現代城市的運行缺少電梯或是電梯運行中出現故障，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。電梯機械結構的設計唯有保證合理性，才能確保后續運行中的安全性。