摘要：电梯已经成为人们工作和生活中必不可少的机电一体化设备，它的应用体现了科技的进步和城市的发展水平。电梯的使用为人们的生产及生活带来了方便，同时所出现的安全事故问题也给人们的正常生活秩序造成了严重的影响。本文就电梯的机械机构和机械装置进行简单的介绍和分析，只有了解并熟悉这些基本知识，才能更深入的研究电梯，让电梯的结构性能更加的完善和稳定，从而为人们的出行提供安全、舒适、快捷的环境。
关键词：电梯；机械机构；机械装置
引言
随着国民经济的高速增长，我国的电梯行业发展迅猛，目前已经成为世界最大的新装电梯市场和最大的电梯生产国。电梯是现代社会物质文明的产物，广泛应用于人们的生产、生活中，是不可或缺的运输工具。电梯是机械与电气高度结合的特种设备，使用非常广泛。本文将对电梯的机械结构和机械装置逐一进行介绍分析，只有熟悉掌握这些基本知识，才能让电梯设计人员更进一步完善电梯结构，让电梯维保人员更好的维护保养电梯。
1电梯的机械结构
电梯的总体结构一般是由八大系统组成，有曳引系统、重量平衡系统、轿厢系统、门系统、导向系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。
1.1曳引系统
曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮等组成，它的主要作用是输出与传递动力，驱动电梯上下运行，其中，曳引机就是动力的来源。当曳引轮转动时，通过钢丝绳与绳槽的摩擦力使电梯与对重作相对运动，轿厢在井道内沿着导轨上下运行。曳引机可以分为有齿轮和无齿轮两种。有齿轮曳引机是通过减速箱传动动力，减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动装置，具有传动平稳、结构紧凑、运行噪音低和较好的抗冲击载荷特性等优点，一般此类曳引机应用于速度低于1.5m/s的电梯上；无齿轮曳引机最早一般以直流电动机为动力，由于没有减速箱为中间传动环节，它具有传动效率高、噪声小、传动平稳等优点，但存在能耗大、造价高、维修不便等缺点，随着变频变压技术的发展，目前交流无齿轮永磁同步曳引机已经得到广泛应用。
1.2重量平衡系统
重量平衡系统主要由对重装置和补偿装置构成。对重装置是曳引驱动不可缺少的部分，它平衡了轿厢的重量和部分载荷重量，减少了电机功率损耗。对重的总质量一般由下列公式决定：
W(对重装置总质量)=P(轿厢自重)+q（平衡系数）×Q（额定载重）
其中q取0.4～0.5平衡效果最佳。
如果电梯行程超过30m，随行电缆及钢丝绳的重量会动态的分摊在曳引轮两侧，造成两侧钢丝绳张力不断变化，降低了曳引质量，因此为了补偿高层电梯中曳引绳和随行电缆长度的影响，需要增加补偿装置。补偿装置的形式有：
1）补偿链：以链为主体，两端头分别挂在对重和轿厢底下面，这种补偿装置设有导向轮，结构简单。铁链中有聚乙烯护套，减小运行时连接之间摩擦和碰撞产生的噪音，此补偿装置常用于速度小于1.75m/s的电梯。
2）补偿绳：以钢丝绳为主体，底坑中应该设有绳导装置，运行平稳，可用于速度2.0m/s以上的电梯，但是当速度大于2.5m/s时，需要设置涨紧装置以防止电梯运行时补偿绳飘移。
3）补偿缆：是一种质量大，密度高的补偿装置，运行噪音小，可适用于各种速度的电梯。补偿缆中间有钢制成的环链，填塞物为金属颗粒与聚氯乙烯的混合物，成了圆形保护层，链套是聚氯乙烯护套，具有防火、防氧化功能，因此成本较高。
1.3轿厢系统
轿厢是电梯用以承载和运送人员和物资的箱形空间，由轿厢体、轿厢架及相关构件和装置构成。
1）轿厢架：底梁、立柱、上梁和斜拉杆组成了一个龙门架结构，这个结构就是所说的轿厢架，是轿厢的承载结构，轿厢的负荷由它传递到曳引钢丝绳，同时当安全钳动作或轿厢蹲底撞击缓冲器时，还要承受由此产生的反作用力，因此轿厢架要有足够的强度。其中底梁的强度要求最高，轿厢蹾底时，要能承受缓冲器的反力，在额定载荷时挠度不应超过1/1000。
2）轿厢体：由轿厢地板、轿壁、轿顶组成的轿厢空间，除了必要的出入口和通风口外不得有其他开口，并且轿厢体不得使用易燃或由于可能产生有害或大量气体和烟雾而造成危险的材料制成。轿壁应该满足《电梯制造与安装规范（GB7588-2003）》（以下简称《标准》）中8.3条中规定的强度要求，即“用300N的力，均匀的分布在5cm²的圆形或方形面积上，沿轿厢内向轿厢外方向垂直作用于轿壁的任何位置上，轿壁应当无永久变形，弹性形变不大于15mm”。为了防止轿厢平层结束前提前开门或平层后轿厢地坎高出层门地坎时因剪切而伤害脚趾，每一轿厢地坎上均须加装护脚板，其宽度应该等于相应层站入口的整个净宽度，护脚板应该向下延伸，其高度不得小于750mm，并且在下缘向井道内折弯，折弯面与水平夹角应当大于60º，在水平面上的投影深度不得小于20mm。轿顶应该满足《标准》8.13.2中规定的空间要求：“轿顶应该有一块不小于0.12m²站人用的净面积，其短边不应小于0.25m”。
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3）轿厢的有效空间及称重装置：为了乘客的安全和舒适，轿厢入口和内部净高度不得小于2m，并且要严格按照《标准》中轿厢有效面积、额定载重和成员人数的规定制作轿厢大小。为了监测电梯有没有超载，必须安装称重装置，该装置一般安装于轿底，轿厢从空载到满载时轿底有一个弹性变形量，利用微动开关检测这个变形量，从而判断电梯是否超载。
1.4电梯门系统
门系统是由轿门、厅门、及相应的门开关和保护装置组成的。门系统的主要作用是在电梯运行过程中，保持轿门和各层的层门处于关闭状态，保证轿厢内外乘客的安全。目前针对GB7588第一号修改单中明确规定，轿门门机必须增加轿门锁紧装置，防止电梯门被恶意打开造成危险；门板必须做防撞实验，保证其强度和安全性。
1.5导向系统
电梯导向系统是由导轨和导靴组成，是为了电梯轿厢和对重垂直运动导向，同时也限制其在水平方向的位移，并防止轿厢因偏载而产生倾斜，当安全钳动作时，导轨作为支撑件还要吸收轿厢或对重的动能，支撑轿厢和对重。电梯常用的导轨有T型导轨和空心轨，其中空心轨只能用于没有安全钳的对重导向。每条导轨至少安装两档导轨支架，且导轨支架间距离不得大于2500mm，相邻两导轨需用平面度公差为0.2mm，且此表面粗糙度Ra≤25μm的导轨连接板连接。
2电梯的机械装置
2.1安全钳和限速器
1）安全钳：按结构和工作原理可分为瞬时式和渐进式两种安全钳。瞬时式安全钳的动作原件有楔块，也有滚柱，它的停止距离短，基本是瞬时制停，因此动作时轿厢承受很大的冲击，导轨面也会受损，因此《标准》规定瞬时式安全钳只能用于额定速度不大于0.63m/s的电梯。渐进式安全钳的动作元件是弹性夹持的，动作时动作元件靠弹性夹持力夹紧在导轨上滑动，靠与导轨的摩擦消耗动能和势能，因此轿厢必须有相当的制停距离。
2）限速器：是限制电梯运行速度的装置，按照动作原理可分为摆锤式和离心式两种，其中离心式限速器最为常用。限速器的动作速度不应小于115%的额定速度。限速器绳应该选择柔性良好的钢丝绳，绳径不应小于6mm，安全系数不小于8，并且由安装在底坑的张紧轮张紧，不得打滑。限速器绳轮和张紧轮的节圆直径不应小于所用限速器绳直径的30倍。
安全钳，提拉机构和电气安全触点构成了安全钳装置，限速器则是控制电梯速度，触发安全钳动作的装置，因此只有两种机械装置合理的结合在一起，才能防止电梯因超速和断绳引起的危险。
2.2 缓冲器装置
主要作用是吸收轿厢或对重因控制失灵、曳引力不足或制动失灵等造成轿厢或对重蹲底而产生的动能，提供最后的保护，以保证人员和电梯结构安全。缓冲器主要分为蓄能型和耗能型两种。蓄能型缓冲器主要是以弹簧和聚氨酯材料等为缓冲元件，此类缓冲器缓冲后存在回弹现象，撞击速度越高反弹速度越大，有缓冲不平稳的缺点，所以应用于速度不大于1.0m/s的电梯。耗能型缓冲器是利用液体流动的阻尼作用消耗能量，无回弹作用，因此可以应用于各类速度的电梯。
2.3终端超越保护装置
终端超越保护装置一般是由设在井道内上下端站附近的强迫换速开关、限位开关和极限开关组成个，该装置的主要作用是为了防止电梯由于控制系统方面的故障，轿厢超越顶层或底层端站继续运行而冲顶或蹲底造成严重的后果和结构损坏。
强迫换速开关是防止越程的第一道关，一般设置在端站正常换速开关之后。当开关撞动时，轿厢立即强制转为低速运行。电梯速度较高时，可设置多个强迫换速开关；限位开关则是第二道防线，当轿厢在端站没有停层而触动限位开关时，立即切断方向控制电路使电梯停止运行；极限开关则是最后一道防线，当限位开关动作后电梯仍不能停止运行，则触动极限开关切断电源，使主机和制动器失电，电梯停止运行。限位开关和极限开关必须符合电梯安全触点要求，不能使用普通的行程开关。极限开关应该尽量安装在接近端站的位置，但是必须保证与限位开关不联动。
4结束语
电梯是机、电、电子技术一体化的产品，其机械部分好比人的躯干，电气部分相当于人的神经、微机控制部分相当于人的大脑，只有各部分密切协同，电梯才能可靠的运行。目前，高层建筑已经成为我国很多城市的主流建筑学形式，而电梯是高层建筑必备的资源，深入地分析电梯的机械装置和机械结构，对提升电梯的运行质量十分重要，因此，加强对机械装置和机械结构的研究，对提高电梯使用性能十分重要。
参考文献
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[5]GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》.
论文作者:李明浩
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/12
标签：电梯论文; 装置论文; 导轨论文; 结构论文; 机械论文; 曳引机论文; 系统论文; 《基层建设》2017年第8期论文;