电梯机械装置与结构研究

电梯机械装置与结构研究

叶会虎1项嗣钊2陈少纯2

1.浙江喜来登电梯有限公司 浙江，温州 325000

2.温州天菱电梯有限公司  浙江，温州 325000

摘要：随着我国高层建筑规模日益扩张，电梯作为主要运输工具，其应用亦愈发广泛，引起社会各界高度重视。至今为止，国内引入电梯已逾百年历史，尤其近年来发展势头强劲，人们对电梯的机械设计及构造提出更为严苛要求。在此背景下，本文将针对电梯机械装置与结构作深入探讨与研究。

关键词：电梯；机械装置；结构

随着我国经济与建筑业的发展壮大，民众对居住环境的要求日益增高，因此高层建筑不断涌现，电梯成为高层建筑上垂直交通不可或缺的工具。虽然电梯与其他交通工具在运作模式和性能存在差异，但身为最普遍的机电一体化设备之一，它在机械结构与安全防护领域依然大体相同。

1电梯概述

1.1电梯定义

根据实际使用状况及特点将电梯划分为广义和狭义两种类型。狭义电梯特指适用于多层建筑中上下运输人员和物品的特殊设施；然而从整个领域来看，广义电梯涵盖的范畴更加广泛，包括了利用电力驱动，且沿预定路径运行并兼备乘客或货物承载功能的各种设备，例如垂直升降电梯和自动扶梯等，这已超出狭义电梯的界定[1]。

1.2电梯类型

电梯分级依运行速率而定，分为低速、快速、高速及超高速四种等级。其中，时速低于1米/秒的低速电梯，运行较慢但负荷大；时速介于1至2米/秒之间的电梯，其适中的速度广泛应用于矮小建筑物内；时速分布在2至4米/秒间的高速电梯，因其之快速运行在办公大厦及大型商城等高层场所常见；时速逾越4米/秒的即为超高速电梯，主要应用于高空空间，诸如摩天大楼和城市地标建筑等。另有根据功能区别而来的普通客梯、货运电梯、观光电梯以及医疗专用电梯等种类繁多。以高层大型病房楼为例，倘若未施加并行服务或者分层服务，便会产生工作效率严重下滑，等候人群数量剧增，用户满意度降低的现象。故此，实施分组设定电梯楼层策略便能有效提升电梯运行成效。

2电梯机械装置

2.1限速器

运行速度对电梯安全性具有关键性影响，限速器在超过预设速度的超额区域的作用显得尤为突出。它的主要功能就是对运行速度实行限制。其运作原理为，只要电梯实际速度超过设定值的115%，限速器就会被激活，电梯限速器启动时，安全钳被自动激活，通过夹住导轨，用钳制轿厢并以此固定于导轨上，通过摩擦力实现制动，以保电梯安全。而且，为了提升电梯监控水准，应调整当前的轿厢连杆机构，保证能够及时下达相应指令至电梯；同时对电梯控制系统实施断电操作，以达到更为高效的全程控制效果。

2.2缓冲器

缓冲器，作为保障电梯安全的重要装置，不仅确保了电梯的稳定运行，而且挥着电梯防护的关键作用[2]。在面对突发性事件，例如控制系统故障时，缓冲器能依据不同状况进行及时响应，避免电梯遭受破坏。另外，缓冲器还能够有效应对电梯运行中可能出现的偶然安全事故，从而最大程度地减少经济损失以及对人员安全的威胁。事实上，配置缓冲器并不会对电梯的日常运行造成困扰，反而会降低潜在的安全隐患。循环式反馈机制构成了缓冲器的基本设计原理，辅以液压系统支持，使得缓冲器能够完全确保电梯的安全性。特别值得一提的是，电梯内部还设有多个高效运作且操作可靠的缓冲装置，他们既能迅速释放能量，又能有效阻止反弹，极大缓解了电梯运动过程中所带来的噪音和震动。即使涉及到电梯速度的微调处理，这些缓冲装置依然能维持一贯的稳定性和可靠性。

2.3静态保护装置

当前，电梯设备在安全性能方面有着极高的标准，因此静态保护装置必须适应各种环境变化。为了确保电梯的持续运行，需密切监控并遵循其运作规则，防止其他因素导致设备停运。随着现代技术的不断发展，还需要设置适配设备的系统支持，以便在设备切换控制时实现最优表现。然而，在使用过程中，静态保护装置需要进行特性分析，无论是采用手动操作还是采用配备打板或齿轮连接的方式，都应能适应钢丝结构。针对电梯的实际控制状况，工作人员需要判断是否存在开关链接功能，以此提升连接节点的质量与效率，并确保指令信号资源的精准利用。

3电梯机械结构

3.1电梯机械结构——门系统

电梯门系统主要由层门、轿门、防夹设备以及门套构成，旨在确保乘客乘梯安全，避免坠落、冲击等风险。启动电梯前请确保门已关闭以保证电梯正常运行。通过对控制电路的精确调整，门锁微动开关可控制电梯启动与停止，全面掌握行程状况。为确保电梯门系统性能稳定，需满足两项基本要求：（1）到达目标楼层后，层门需具备自闭锁能力；（2）轿厢运动过程中，轿门须保持自我锁定状态。

3.2电梯机械结构——曳引系统

曳引系统为驱动电梯平稳到达指定楼层的中枢部件，主要组成部分包括曳引机、制动机、钢丝绳以及导向轮等重要动力设施。根据主机制动特性细分，电梯可区分为直流和交流两种类型；而在减速方式方面，带齿与无齿也有所区别；除此之外，还可基于转速高低详细划分其类型；同时，以结构构造相异为准还可划分为水平和垂直两种类别。借助曳引绳的协调作用，轿厢与对重得以在曳引轮上保持平衡，由此控制电梯的上下移动。

3.3电梯机械结构——轿厢系统

电梯是现代建筑中不可或缺的设施之一，其核心组件包括轿厢支架和轿厢本体，二者共同组成了一个密闭的空间。轿厢支架主要承载轿厢的悬挂和支撑作用，是大楼主体结构中的重要受力构件。为提高电梯轿厢的整体刚性，预防因负载分布不均引发倾斜，设计者在支架顶部配备了拉杆，两端分别固定于立柱和横梁上。轿厢底部则扮演着吸收轿厢载荷的角色，前端设有轿门地坎，后部配有护脚板。为了确保乘客安全，护脚板的垂直高度必须不少于 0.75 米。此外，轿厢底部还安装有刹车装置，超载时会触发警报器[3]。 在轿厢顶部，设有照明设备、控制系统及安全窗位，便于检修人员快速处理故障并保证乘客在紧急情况下的逃生通道。为了避免发生意外事故，工作人员在进行操作时需在轿厢顶加装防护栏。 综上所述，电梯轿厢由多个部件构成，各自发挥独特功能，共同构建出一个完整的轿厢体系。

3.4电梯机械结构——导向系统

导向系统主要包含钢轨、滚轮和支架，其核心使命是保障电梯运行的稳定性并减轻过多振动；当面临紧急情况时，该系统能将轿厢锁定于轨道中，阻止事态恶化危及人身安全。此外，导向系统还能有效操控电梯移动方向，使得横向轿厢与平衡锤能够平稳运作，防止倾斜事件的发生。通常情况下，电梯井道内部设有四条导轨，其中两根主导式引导轿厢，另外两根副导式引导平衡架。导轨的构建部件包括螺丝钉、螺母和压力驱动盘等。

3.5电梯机械结构——重量平衡系统

电梯的平衡系统主要由配重、平衡补偿设施和钢丝绳构成。利用曳引轮、导轮及轿厢通过复合钢丝绳相连，运行时平衡轿厢载荷并降低牵引电机能耗。配重重构部分包括配重架、配重块、导靴、缓冲块及压盘等。同时这些组件的总体承载需符合电梯额定承载级别，即遵循公式P(kg)=G+K×Q(kg)。其中，K通常取值0.4～0.5，最佳值为0.47。如此配置能保持对重与轿厢拥有相等重量，只需克服摩擦力便可顺畅运行。而对于高度超30米的电梯，受曳引力钢丝绳重量制约，必须配备补偿机制保证电梯平衡稳定。常见的补偿方法有补偿链（由链条和麻绳组成）和补偿电缆。前者能减轻运行过程摩擦噪音，适用于速度低于1.75m/s的电梯；后者含有低碳钢链条和防水防腐聚乙烯保护层，集降噪、提高安全稳定性于一体，广泛应用于中高速电梯领域。

4结语

综上所述，作为高层建筑设施关键组成部分，对电梯机械设备和构造深化理解将显著增强其运行效能及性能水平。故此，在未来技术升级过程中，电梯行业从业者需进一步探究电梯机械设备与构造原理，以优化其整体性能。

参考文献

[1] 余仲昕. 电梯机械装置与结构问题研究[J]. 环球市场,2017(15):73-74.

[2] 皇皓予,肖长青,姚彤彤. 无机房电梯轿顶机械锁定装置检验常见问题[J]. 中国电梯,2023,34(8):28-30.

[3] 魏于评,罗伟强. 基于故障树的电梯机械安全装置故障识别研究[J]. 装备制造技术,2023(8):52-53,142.