现代化曳引电梯机械结构设计分析

现代化曳引电梯机械结构设计分析

滕启超

青岛市知识产权保护中心 山东省 青岛市  266000

摘要：为探究现代化曳引电梯的机械结构组成，本文以曳引电梯为主要研究方向，依据曳引式电梯的基本工作原理，探究电梯的材料选择等设计，以期为现代化电梯设计与建设提供借鉴。

关键词：现代化电梯；曳引电梯；机械结构；电梯设计

引言：曳引系统决定着电梯是否能够正常运转，是电梯的重要组成部分；曳引能力则是决定曳引系统，能否正常发挥功效的关键所在，占据着举足轻重的位置。随着智能化数字信息时代的到来，因曳引系统投入资金较低、高效率、高质量等优点，被广泛用于现代化制造设计。

1基本工作原理

与旧式电梯模块相仿，曳引机内部的钢丝系紧轿厢、定对重使其悬挂在电梯内部，曳引钢丝受重力的影响，反复摩擦曳引轮形成反作用的力，当电梯受感应控制转动曳引系统时，轿厢与定对重受曳引轮与曳引钢丝相互摩擦形成的力而与电梯做相对运动，促使轿厢依照感应而进行平移。

与旧式电梯平衡配重类似，称重装置全天候管控轿厢内部的负载量，控制器依据轿厢内部的感应系统实时感应厢内的总承重量，并对比同厢内的平衡重量，进而决定电梯的运转速度，以达到曳引机在各种力、负载量的作用下渐趋为零的目的，促使曳引机能够利用最小的功率带动电梯运行。

2钢丝绳结构设计

2.1依据安放位置

可依据安置曳引机的位置将其划分为上、下两种装置，以便轿厢与电梯的正常运行。上置式装置能够对电梯以及轿厢给予较小的负载量，并对电梯井内部的体积要求较低，是非常普遍的装置曳引电梯的方式。此时，电梯内部的总重量＝曳引机＋内部显示屏＋内部控制装置＋轿厢重量（以及内部人、物的总重量）＋对重重量[1]。

不同于上置式装置，下置式装置对电梯以及轿厢给予较大的负载量，并对电梯井内部的体积要求较高，普遍运用在船舶电梯的设计与制作中。此时，电梯内部总重量通常由两种方式构成：轿厢自重＋内部重量、载重重量＋对重重量[2]。

2.2缠绕方式

曳引传动的运动方式是由曳引钢丝绳摩擦轮槽生成的力完成轿厢与对重的平移。无论是半绕式全绕方式还是全绕式缠绕方式，曳引钢丝与轮槽之间的比例为一比一，曳引比为十二比一，曳引轮在摩擦力趋势下的圆周率等同于电梯运转时轿厢的速度；钢丝承载的力等同于电梯运转时轿厢的重量。

2.3曳引钢丝绳的选择

作为电梯与曳引系统的重要组成部分之一，钢丝绳会多次在电梯运转弯曲，为保障钢丝绳的韧性与耐磨度，可选择特级钢丝绳。特级钢丝绳普遍为多股钢丝绳，粘股的方式与方向均区别于捻丝。虽论耐磨程度，交互捻绳稍逊于捻绳，但因其不易发生扭转、打结、松散等特质，普遍用于固定两端的施工项目中。钢丝绳被用在电梯或轿厢运转时多以悬挂式为主，可使用向右交互的捻绳。此外，因天然纤维芯较强的耐磨性、韧性与绕性，普遍被用于制作电梯用钢丝绳芯。

3曳引机结构设计

电梯的平移运动受曳引电机影响，并具有非常复杂的运行机制。电梯在运转时需要在短时间内多次做起动、制动、上移、下移等运行方式，且轿厢内部的重量变化较大，频繁地切换电动状态、停滞状态、再生制动状态等。因此，便要求曳引装置不仅能够承载短时多频的起、制动状态，还要在起、制动时较小的起动电流、拓宽力与力之间的距离、强硬的机械性以及尽可能地不发出任何噪音。因此，曳引机被应用在电梯领域时多为专用机器。

4轿厢的结构设计

4.1结构组成

分别由两根钢槽构置成平行放置在轿厢内部的上梁和下梁，角钢构置成轿厢内部的立梁，三者共同组建成曳引电梯的轿厢。轿厢内部的体积与面积由电梯的用途决定，即客运量与承重量，电梯内部净高度通常大于两米。客用电梯的轿厢宽度普遍大于轿厢的深度，以便电梯内部人员的流动以及出入情况，提升电梯的运转功效。由槽钢与角钢共同组成的框架，以水平的方式铺设在轿厢底部，并将3.5mm（±0.5mm）厚的钢板铺设在上面。以1.35mm（±0.15mm）的薄钢板构成电梯轿厢的轿壁，多以槽钢的样式。最后再用螺钉将上述架构固定在一起形成轿厢。

两个成年人的重量是轿顶最高承载量，即轿顶的任意区域均能承受两千牛的力，且不会发生变形。安全窗是任何类型电梯的必备装置，以免发生安全事故时，轿内人员无法自救，救援人员也无法通过外面进入轿内实施救援并检查故障所在。此外，通风口应分别设置在轿厢顶端与底部，轿厢有效面积的百分之一是通风口的大小。

4.2有效面积

曳引系统因其独有的设计使其在超载问题上敏感于任一运输工具。若有超过轿厢面积、重量、体积的物体或人员数存在或使用在电梯内部，就会发生超载现象，致使电梯内部承受的重力超出曳引系统自身的重力，进而出现下坠、溜梯等现象的发生，这也是各大建筑禁止电梯超载的原因。为此，有效控制电梯内部的承重量与面积是保障电梯能够正常运行的关键所在。

国家规定最高承重量为：最高承重量＝额定承重量/75。

5导向系统

5.1导向轮

较大的轿厢体积、面积与重量促使曳引轮面积小于电梯内部的中心点之间的间距，致使导向轮普遍被应用在电梯内部装置中，以保障曳引钢丝绳之间的间距等同于电梯内部装置与重力的中心点距离。而曳引系统的正常运转也离不开导向轮的功用，在导向轮的辅助下，钢丝绳、轮槽共同作用在同一直线上，使其只承受电梯平移时带来的拉力与重力。

5.2导轨

为保障电梯平移、运转时的内部系统能够固定保持在同一位置，技术人员普遍将导轨设置在电梯的曳引系统中。同样，导轨在安全钳工作时也能起到平衡超速运行的轿厢、厢内总重的作用，促使其在导轨上运行，避免电梯骤降、下坠、滑梯等现象发生。

5.3导靴

为避免轿厢在运转时因受不平衡的力的作用下而发生偏移、倾斜等现象，使电梯内部的各项系统均能在恒定的位置中运转，技术人员通常会在轿厢的框架四端设置可随导轨移动的导靴，以保障电梯的平稳运行。

结语：因笔者才疏学浅、博而不精，对现代化曳引电梯的结构设计分析只能到此为止，今后定认真钻研投入至此类项目的剖析与设计之中，如有突破性进展，则会对本篇论文予以添加、修改以及批注。

参考文献：

[1]魏征,汪卫华.电梯滑动导靴的结构参数设计与选型[J].中国电梯,2021,32(17):18-19.

[2]谈伟荣.直驱电梯安全钳防坠装置的结构设计与仿真分析[D].兰州理工大学,2020.