电梯机械设计合理化分析叶国强

电梯机械设计合理化分析叶国强

叶国强

珠江富士电梯（中国）有限公司

摘要：随着城市化进程的不断加快，近几年立项建成的项目大多为高层、超高层建筑。为了方便住户的出行，就必须要借助于电梯。但由于目前国内设计水平仍有待提高，因此产品的安全系数以及舒适程度都未能达到预期效果。基于此，笔者在文章中首先介绍了电梯机械的一般原理；其次，针对常见的安全结构问题提出了建议；最后，从电梯机械的若干工作系统分别论述了合理化设计的策略，以供参考。

关键词：电梯机械；安全性能；合理化设计

引言

实际上国内的电梯故障率以及相对较低，甚至比欧美发达国家在质量控制上还要苛刻。然而电梯故障也有其特殊性，一旦出现严重的安全问题则极容易造成人员伤亡。据质检总局发布的数据显示，每年因电梯事故罹难的住户多达40余人，给行业健康发展造成了巨大的负面影响。由此可见，改了电梯机械设计方案提高系统安全系数，就显得十分迫切了。

一、电梯机械的一般原理

（一）内部结构

通常而言，一部完整的电梯主要是由机械构件、电气设备以及安保设施共同组成，每一部分在电梯运行中都起着十分重要的作用缺一不可。电梯的机械构件中，又可以根据结构细分为轿厢、曳引、电梯门、导向轮以及平衡装置，因此在设计过程中不仅要确保每一个环节的安全可靠，还要实现不同分项的协调运行。而电梯的电气设备则相对较为简明，大致包括牵引设备与控制设备这两个部分。牵引设备顾名思义就是电梯运行的动力来源，通过电力的做功使系统能够运行。控制系统大多是按照继电逻辑线路对指令作出反馈，这种技术虽然在实际操作上比较简单，不过线路敷设通常比较复杂因此也容易滋生故障。

（二）工作情况

电梯的工作情况比较单一，一般只要升与降两种形式。当操作指令发出，控制系统就会令曳引设备开始运行。与曳引轮连接的钢丝受到拉应力的作用从而产生移动，而在钢丝上尽头则固定了电梯和平衡配重。在配重选择时一般与电梯半载的重量相等，如此一来在运行的过程中曳引系统就只受到摩擦的阻力，对牵引力的需求较小从而节约电能。电梯轿厢由静到动的过程，则需要借助于电机的快速运转来实现。当电动机通过转速调节曳引轮时，钢丝就会受到不同方向的拉应力，从而使电梯能够运行。此外，电梯还需要进行定期的运行维护，以确保住户使用的安全。一般来说，每隔15天需要进行一次维保，而每年也必须接受年检。在这一时期电梯则停止使用，当鉴定结果与性能参数达到安全使用的标准方可继续开放运行。

二、电梯的安全结构设计

（一）常见的事故类型

安全问题一直是电梯设计的重中之重，也是电梯故障的主要表现。受到当前建筑规模的影响，住户出现对电梯的依赖性也越来越严重。笔者查阅了近几年的安全事故案例，并将其分为以下几种类型。其一，电梯坠落。实际上国内标准规定钢丝绳的安全指数必须达到12，即只有当轿厢的拉力达到负重的十余倍才可能导致钢丝绳的断裂。而人们常说的坠落现象其实是蹲底问题，系统内的安全设施未能起到相应的保护作用，而导致轿厢下落到缓冲器上。其二，电梯冲顶。电梯的运行主要是通过主板来控制，因此当电气元器件受到干扰时就极有可能出现失灵的现象。若是当上升到指定楼层时曳引力仍然存在，那么轿厢就会以匀速继续向上直至撞上电梯井。

（二）设计方法的改进

根据对以往电梯安全事故的反思发现，故障的成因大多与制动器有着密切的联系。而制动器的设计较为复杂，同时涉及到电气系统与机械构件。在电梯产品投入使用后元器件不仅会受到环境的影响，而且也会出现折旧使制动器的性能逐渐下降。现阶段主要是通过定期的维护和检查来控制这种风险，这也只能起到治标不治本的效果。笔者建议，在电气元件设计方面应该首先优化电路。在线路触电数量上必须高于国家要求的标准，以确保制动器能够保持运转。及时部分线路出现故障，其它线路触点也仍能够开闸，有效避免失灵现象。在机械设计方面，也需要从力学与构件质量上严格要求。比如，在主制动器的设计中应该平衡各元件的受力，保持压力的均衡。同时，开闸口应该与制动轮紧密贴合，提高制动系统的性能。

三、电梯机械系统合理化的具体措施

（一）门系统的设计

电梯的门系统结构较为复杂，各部分在电梯运行中的功能也不尽相同。在最近几年的安全事故中，由于电梯门运行故障造成的坠梯现象也不在少数。最主要的原因就是轿门、厅门开合的时机不恰当，严重影响到乘客的出入，稍有不慎就可能出现意外伤亡。首先，设计人员应该处理好开、关过程中，厢门、厅门的闭合问题。当电梯启动开始运行时，门系统应该保持闭合状态以免出现坠落现象。尤其是当轿厢驶离，楼层的厅门必须进行加锁防止住户认为打开造成伤亡。其次，厢门和厅门的设计中应该充分利用联动系统。当电梯轿厢平层时，门刀能够及时与厅门挂钩并且带动门轮的开合。最后，电梯门在两侧还应该完善防夹撞的安全措施。通过完善的安全保护措施，不仅可以减少故障发生的概率而且还能将事故伤害降到最低。

（二）轿厢设计

轿厢是承载乘客的受力平台，因此其设计强度与合理性就直接关系到其安全系数。其中轿厢架的质量与额定荷载就显得尤为关键，设计人员必须确保轿厢架足以承受规定的应力。而轿厢体是由多个部分组成，在设计中就需要考虑到具体的功能发挥。比如，电梯都有载人额度以确保安全运行，因此在厢体底部就需要添加感应系统和报警系统。一旦乘客的总体重超过规定的数额，系统就会自动触发警报。此外，考虑到乘客的安全还需要在电梯内进行防滑处理，避免乘客在上下过程中出现跌倒的现象。

（三）曳引系统的选择

电梯的上下运行主要依靠曳引系统来实现，对设备功率与性能的选择也是设计需要考虑的内容。目前国内电梯的曳引机根据不同的做功类型在实际运用中的效果也有着较大的差异，这就需要根据具体的情况来合理选择。比如，楼层的高度、日常的运行负荷以及工况环境等都对曳引系统有着较大的影响，设计人员必须因地制宜的制定方案。一方面要保障电梯系统的正常运行，为住户的出行提供便利；另一方面也必须考虑到设备的成本以及后期运维难度，选择使用优质的曳引机无疑能够减少后期的故障率。

（四）平衡电梯整体重量

电梯的运行方式除了依靠钢丝绳的拉力外，还需要借助配重的重力来平衡运行速度与制动。首先，电梯的配重应该符合国家的相关标准，同时按照实际使用情况进行适当的调整。当电梯运行时，在曳引轮的连接下钢丝绳可以使两端的重量平衡。这样一来才能够确保轿厢能够以匀速上升或下降，不对乘客造成失重和超重的不适感。除此之外，在系统内还需要完善补偿措施。当电梯运行高度远超出而定的范围时，依靠补偿绳也可以使平衡差重避免安全事故的发生。最后值得一提的是，设计人员还需要对电梯的额定荷载进行设置，以规范电梯的使用。这也需要设计人员将专业知识与实际情况结合，避免出现纸上谈兵的现象，为电梯安全运行负责。

结语

综上所述，随着建筑行业的不断发展，电梯以及成为了住户日常出行的必须手段。但近年来电梯安全事故频现且造成的后果往往不可估量，这不仅威胁到了住户的人身安全，而且也不利于行业的健康发展。笔者认为，在设计中应该考虑到现实问题，处理好门系统、配重以及曳引系统等环节，不断提高电梯的安全性能。

参考文献：

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