摘要：随着我国经济的快速发展，我国人口越来越多，人均面积不断减少，国家可用土地面积也在不断减少，为了节省土地资源，建筑物的楼层也在逐渐增高，楼层越高，居住在其中的人们上下越不方便，所以有了电梯的出现，而电梯的重要性也越来越来明显，可是电梯在生活中的安全性能则是不太乐观，也带来了很多的不愉快。鉴于电梯机械系统设计的合理性与电梯后续使用中的安全性存在的联系，要加强对电梯机械的合理化设计，确保电梯使用安全，发挥出电梯在方便人们日常出行中的重要作用。
关键词：电梯；机械设计；合理化；安全
引言
随着可用地面积的日益减少，建筑物楼层逐渐增高，于是电梯的重要性愈来愈凸显。可任重而道远的电梯却在实际生活中带来了诸多不快，电梯安全事故频发，在当前备受关注。在大中城市中，建筑行业用增加楼层的方式来缓解土地的使用面积，高层建筑日益增多。为了使广大的用户因为对高层所到来的不便，这些高层建筑基本上采用安装电梯来解决高层建筑所带来的问题，电梯带来的方便十分的可观，但是如果电梯一旦发生故障会对人们的生活所带来的影响十分巨大，因此电梯的安全性使得人们对电梯提出了更高的要求。而电梯能否安全有效运行的基础就是电梯的结构设计，电梯的结构设计是从根本上改造电梯的关键所在。
1电梯机械系统工作原理
电梯主要由电气与机械部分组成，其中会有部分电梯增设安全保护系统。倘若根据电梯机械结构划分，则可将电梯划分为机房、层站、轿厢、井道等部分。其中，电梯的机械部分主要涵盖轿厢系统、导向系统、重量平衡系统、曳引系统以及门系统等，电梯使用中通常会出现正常升降情况与停止维护情况。我们以1：1绕绳电梯举例对其工作原理进行说明，电梯的升降功能实现主要由曳引轮通过牵引钢丝绳和电动机传动，位于钢丝绳两端部位悬挂轿厢与对重，在电动机变速转动的过程中，减速器则会同时联动曳引轮转动，基于钢丝绳与曳引轮产生摩擦，便能保证两者之间能够产生足量牵引动力去带动电梯升与降。电梯的八大系统如图1所示。
2电梯机械合理化设计
对于安全的重要保障现如今，高层建筑出行对于电梯的依赖性增加，其作为重要的运输工具，在带给人们生活便利的同时，也需要做好对人们生命财产的保障工作，所以在对电梯进行机械设计与安装施工的过程中，一定要将安全摆至首位，以此作为重要前提展开合理化设计。在电梯事故当中，一般常见的有冲顶、下坠、蹲底等事故。比如电梯发生溜梯事故时，会突然无法受控而急速下滑，倘若在此状态下无法实现减速，电梯便会一直坠落到最底部，也即是我们常说的蹲底故障。而电梯的冲顶故障则是电梯上升到顶层之后依然保持上升动力，在不受控的情况下到达井道顶部。由于制动器是保持电梯启动与停止状态的关键机械系统，大量实例表明，电梯之所以会出现故障，大部分情况是因为制动器出现故障，而制动器故障则包含电气故障与机械故障两方面。其一，电气故障。电梯在正常运行状态下，会由2个或更多的电气装置对制动器的电流展开切断操作，在电梯停止状态下，会有一台接触仪器的接触点被打开，一直到下一次运行方向发生改变。而一旦电气装置发生故障而出现切断不及时的情况，便会引发电梯事故；其二，机械故障。电梯内部机械结构设计不合理或是长时间运行出现磨损，其制动力矩则会受到严重影响，引发电梯事故。电梯的机械结构中包含众多零部件，唯有保证各类零部件合理组装且运维落实到位，才能实现电梯设计中的全部功能。然而，大多数电梯在安装验收之后便会投入到高强度的运行工作中，久而久之其内部零部件便会出现老化、磨损等情况，导致故障发生概率大大增加。因此，为了保障电梯运行的安全性，要在机械合理化设计的基础上，遵循国家技术规范做好电梯的安装、运维工作。
3电梯机械结构的合理化设计分析
3.1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。
3.2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，能够对钢丝绳的差重进行补偿。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。
3.3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的轻度息息相关，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。
3.4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。
3.5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。其中轿顶在设计过程中会布局好照明设备与检修装置，部分设计人员还会将安全逃生窗布设在轿顶部分，确保在故障意外发生时，救援人员能够及时从轿顶进入展开解救。轿底作用主要体现在对乘客与货物的支撑作用上，通常轿厢都会配备称重设备，一旦电梯内部承载超过负荷，便会发出超重报警提示音。轿壁处在轿顶与轿底的中间衔接位置，将两者有效相连，在设计过程中便需要重点关注其机械强度，所以一般会采用墙筋去加固轿壁背面部位。
3.6称量装置设计
一般来讲，电梯的称量装置大多数会被安装在轿厢顶部绳头组合联结处，该装置的主要部件为杠杆与弹簧组，工作原理便是借由杠杆的摆动幅度去体现出电梯轿厢内部的承载重量，倘若超过荷载，杠杆的摆动幅度便会超出额定范围，进而触发保护机制。此外，超载称量装置如何受设计所限而无法安装在轿顶或者轿顶部位，并且电梯设计采取2：1绕法时，便可将超载称量装置安装在机房当中。值得注意的是，这一装置同轿顶称量装置相同的是都需要安装在电梯顶部绳头联结处，但其杠杆会跟随绳头呈纵向上下移动，一旦电梯内部重量超出荷载，便会自动触发保护机制。
4结语
电梯的合理化设计与人们的生命安全息息相关，电梯设计得越合理，电梯的稳定性与安全性就越高。从文章中看，电梯的设计、制造与安装是非常的复杂，对技术的要求也非常高，需要先进的动力系统与开关控制系统等共同组成。现在我国对电梯设计安装这一技术还是不够先进，在安装的过程中时有瑕疵，有时候会留下一些安全隐患问题，所以我们需要对电梯机械设计合理化进行研究，以便为设计出合理、科学的电梯，在最大程度上为人们提供方便。
参考文献：
[1]李江华.电梯机械设计合理化研究[J].工程技术，2016（10）：00275-00275.
[2]郑金林.电梯设计合理化分析[J].中华建设，2017（5）：126.
[3]程昭华，朱军.对电梯机械设计的合理化研究[J].工程技术2016（12）216-217.
论文作者:刘俊龙
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/22
标签：电梯论文; 系统论文; 机械论文; 曳引机论文; 装置论文; 导轨论文; 故障论文; 《建筑细部》2018年第26期论文;