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摘要：随着建筑物楼层的增高，可用面积的日益减少，电梯的重要性越来越凸显。但是，在实际的生活中，由于电梯在机械设计方面的不合理性，电梯安全事故频频发生，这引起了社会关注。对电梯系统而言，电梯结构的合理化设计十分重要，直接对人们电梯的使用效果产生影响，在整个电梯能源安全运行方面占据着基础性作用。基于此，为了从根本上改进电梯，使电梯更好的服务于广大用户，加强对电梯机械设计合理化分析与研究具有重要意义。
关键词：电梯机械；设计；合理化；分析
1导言
电梯作为当前建筑重要的组成部分，使人们的出行更加方便，但也存在很多安全隐患，如何解决这些问题，成为设计者应该考虑的问题。日常生活经常使用的电梯，按样式分类可以分为垂直电梯和台阶式电梯，主要通过电机拖动以及钢丝绳曳引来运行。在土地资源紧张的城市中，高层建筑的诞生一定程度上提高了城市土地资源利用效率，拓宽了人们的生存空间。而在高层建筑中，电梯则成为了人们日常出行的重要工具，大大缩减了人们上下高楼的时间。然而电梯安全事故时有发生，其中包括电梯机械系统部分设计不合理而导致出现的故障，所以对于电梯机械部分的优化设计则显得极为关键，以下对电梯机械设计的合理化展开分析。
2电梯机械系统的组成及原理
在结构上，电梯系统主要划分为两部分：一部分是电气系统，另一部分是机械系统，有些电梯机械还会增加安全保护系统。首先，电气部分仍由两部分构成，分别为电气控制系统与电力拖动系统。其次，机械部分主要包括安全保护系统、门系统、曳引系统、导向系统、重量平衡系统、轿厢系统等。在日常的使用过程中，电梯一般存在两种工作模式：一是升降，二是维护。本文将1：1绕绳电梯作为研究对象和内容，电梯升降过程的原理为：首先，电梯的电动机牵引并带动曳引轮产生运转动作，当电动机发生变速转动时，曳引活动由减速器代替产生联动，带动起引轮运转。在曳引轮与曳绳相互摩擦的作用之下，彼此之间产生了一定的牵引力，进而使电梯完成升降动作。另外，在电梯的维护系统中，其维护工作主要体现在电梯发生故障时，对电梯系统进行定期的养护或是有关人员进行及时抢修，促使电梯一直保持在良好运行的状态之中。
3国内外电梯机械研究及设计开发历史
3.1国内电梯机械的研究及设计开发情况
我国电梯技术的发展主要经历了三个阶段。第一阶段主要是指建国初始阶段。建国后，在党中央要求下，提出了在北京天安门安装1台由我国自主研究并制造的电梯，这一项任务交给了天津从庆生电机厂，相关技术人员不负众望，设计出了中国第一台电梯，这既是我国电梯事业发展历史的里程碑，也是我国电梯行业的开端，推动了电梯机械设计的发展。第二阶段主要是指1950～1979年期间，该阶段我国电梯设计主要出于独立自主研制与生产阶段。第三阶段是1979年至今。随着改革开放政策提出，我国电梯技术有了质的飞跃，与国际先进技术接轨，不断借鉴别国先进经验，取其精华，推动了我国电梯机械设计专业的发展。由此我国电梯机械设计质量不仅有了保证了质量，还通过各种电子技术、新型材料技术扩展了我国电梯类型。
3.2国外电梯机械的研究或设计开发历史
国外电梯机械设计最早是在1857年，由美国奥的斯公司成功研制出世界上第一台包含安全保护措施的电梯，并于1858年应用于纽约市的第一台客梯上，这也是第一台真正载人电梯。但是这个阶段的电梯设计还不够成熟，运行速度较慢。随着科学技术的发展，1903年，奥的斯公司研制出不带减速器的无齿轮高速电梯，电梯传动机构采用曳引驱动代替原来的卷筒式，这种电梯也为如今高层建筑中大行程、高速度电梯的前身。1949年后，国外电梯设计开始广泛使用电子技术，直至1989年，世界上诞生了第一台直线电动机电梯，它取消了电梯的机房，对传统技术作了重大革新，标志着电梯技术进入到一个全新领域。1990年，国外设计者将电梯控制系统由并行信号传输转换为以串行为主的信号传输，提高了电梯系统的可靠性，为实现电梯群控制、智能化和远程控制提供了技术支持。
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4电梯机械结构的合理化设计分析
4.1门系统设计
门系统作为电梯机械结构中的关键，其内部构造复杂，鉴于其设计合理化与否会对电梯运行的安全性以及整体结构的稳定性产生很大影响，所以要重视做好门系统的合理化设计。一般来讲，电梯门系统主要由保护装置轿门、厅门和开、关门组成，在电梯运行但尚未启动状态下，此时轿门与厅门不但需要维持关闭状态，还需为厅门设计门锁，避免有人能够提前踏入井道。如此一来便能够降低安全事故的发生概率，即便是安全事故已发生，这套合理化设计的装置也能最大限度降低事故损失。
4.2重量平衡系统设计
电梯机械结构中的重量平衡系统属于不可获取部分，其作用主要在于维持轿厢负重与保持电梯平衡，这在保证电梯稳定运行方面发挥着重要作用。一般来讲，电梯的重量平衡系统主要包含对重、补偿链与补偿装置三部分，在电梯运行状态下发挥牵引作用的为导向轮与曳引轮，唯有保证轿厢与重钢丝绳的有效连接，才能确保电梯平衡状态。补偿链的主要功能在于电梯的曳引高度超过额定范围时，能够对钢丝绳以及随行电缆的重量进行补偿。因此，要想保证电梯稳定运行，则需要对其荷载进行合理设置，并且需严格遵循荷载要求。
4.3导向系统设计
电梯的导向系统主要由导轨、导轨架与导靴三部分构成，合理化设计的电梯导向系统能够充分保证轿厢的稳定运行，不仅能够保证在既定的正确线路中运行，还能够防止多余振动的产生。一般来讲，电梯轿厢稳定度、舒适度及其安全性与电梯机械结构中导轨轻度息息相关，在紧急情况下，起到固定轿厢作用的便是导轨系统中的安全钳，能够大大降低坠落发生的概率。同时，导轨还具备对升降方向的控制作用，所以在具体设计中井道需要布设4根导轨，主要对重架与轿厢进行导向，唯有确保导轨得到固定，电梯机械结构中的螺栓、螺母及压道板等等便能保证作用有效发挥。
4.4曳引系统设计
电梯机械结构中的曳引系统主要发挥着为轿厢提供上下移动的动力，从而让乘客享受到更加舒适、稳定且快速的楼层送达服务。电梯中曳引系统主要包含曳引钢丝绳、曳引机以及导向轮、限速轮。作为电梯动力的主要来源，曳引机使（是）整个曳引系统的核心，轿厢则是在曳引机与曳引轮的助力之下完成运输服务的。由于电机有着众多品种，各类型号繁多，主要分为直流电与交流电两种供电方式，因此在设计过程中需要结合电梯的运输速度进行选定，确定使用超高速、高速、快速及低速等不同速度的曳引机；也可结合电梯机械结构形式的差异，选择立式或是卧式曳引机；还可结合减速方式存在的差异，选用无齿轮或者是有齿轮的曳引机。
4.5轿厢系统设计
轿厢作为电梯运载乘客或货物的承载空间主体，主要由轿厢架与轿厢体两部分构成。其中轿厢架的作用在于承载重量，因此在设计中需要在轿厢架上进行拉条安装，目的在于提高韧度，防止轿厢出现倾斜情况。轿厢体则有着极为复杂的内部构成，主要由轿门、轿壁、轿顶与轿底组成。
5结论
综上所述，电梯在为高层建筑住户的出行提供便捷方面发挥着重要作用，倘若现代城市的运行缺少电梯或是电梯运行中出现故障，则会对人们的生活造成极大的不方便，正因为电梯的不可或缺性，促使人们对于电梯的设计要求不断提高。电梯机械结构的设计唯有保证合理性，才能确保后续运行中的安全性。
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论文作者:赵彬
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年3期
论文发表时间:2019/6/10
标签：电梯论文; 系统论文; 机械论文; 曳引机论文; 曳引论文; 导轨论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2019年3期论文;