摘要：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。电梯设计的合理化对电梯系统来说至关重要。本文对电梯机械设计合理进行分析。
关键词：电梯机械；设计；安全性；合理化
引言
当下建筑行业纷纷采用增加楼层的办法缓解建筑用地的紧张问题，尤其在大中城市，高层建筑日益增多。为使广大用户克服因高层带来的不便，这些高层建筑无一例外会安装电梯。电梯带来的便捷是毋庸置疑的，无法想象电梯一旦发生故障会对人们生活带来多大的不利影响，因此电梯的不可或缺性使得人们对电梯提出了更高的要求。电梯的结构设计是整个电梯能否安全有效运行的基础，是从根本上改造电梯的关键所在。
1电梯机械系统的组成及其工作原理
电梯的基本组成部分：机械部分和电气部分，通常还会增加一个安全保护系统。从空间上划分：机房部分（电源开关、控制柜、曳引机、导向轮、限速器），井道部分（导轨、导轨支架、对重、缓冲器、限速器张紧装置、补偿链、随行电缆、底坑、井道照明），层站部分（层门、呼梯装置、门锁装置、层站开关门装置、层楼显示装置），轿厢部分（轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、安全窗、导靴、轿内操纵箱、指层灯、通讯报警装置），其中机械部分包括：轿厢系统、重量平衡系统、导向系统、曳引系统、门系统、安全保护系统等；而电气部分则由电力拖动系统、电气控制系统组成。电梯在平常的生活使用过程中，一般有两种工作情况：升降和维护。用1：1绕绳电梯为例，电梯的升降工作原理是曳引轮由电动机带动运转，牵引钢丝绳进行工作。而钢丝绳的两端分别是电梯厢和对重，当电梯的电动机进行变速转动时，减速器联动进行曳引，带动曳引轮运转，由于曳引轮和钢丝绳相互摩擦，在两者中间产生足够的牵引力，从而实现了电梯的升降动作。当电梯在工作中发生故障时进行抢修或是对电梯系统进行定期维护，称为电梯的维护系统，从而保证电梯安全良好运行。
2电梯结构的安全性
人们对电梯的依赖性越来越严重，作为一种运输工具，除了给人们生活带来方便的同时，也对人们的生命财产安全也有着紧密的联系，因此在安装电梯的时候要高度重视电梯的安全性问题。这几年内，我国多个地区发生电梯安全事故，导致人们的生命财产受到损失，而这些事故中，常见的事故有冲顶、坠落、蹲底等。如电梯在发生溜梯事故的时候，电梯会突然不受控制发生下滑，如果电梯在这种情况下无法减速，电梯就会坠落到底部，发生蹲底的情况。而电梯的冲顶是因为电梯在升到顶部的时候动力依旧未撤离，就会不受控制冲击到井道的顶部。电梯出现故障的时候不少情况属于制动器故障，而制动器故障的主要原因是电气和机械两个方面。出现故障的主要原因是长时间使用却很少维修、护理，导致制动器出现接触不良、粘连情况，这时候电梯就时好时坏，加快零件的磨损程度，最终结果会使制动器的制动效果出现差错，无法使电梯到达指定位置，也无法及时完成停止指令。电梯的机械故障非常好理解，这是机械都会出现的情况，大多数因为电梯长时间使用，内部零件会不断出现磨损与腐蚀，检查工人没有对零件进行及时维修，也没有更换新的零件，这就会导致电梯出现机械故障，很容易发生电梯事故。
3关于机械结构设计各系统问题的分析
3.1门系统
这几年发生的坠梯事件屡见不鲜，每年都会有同样的事情被媒体报道，这种情况发生的主要原因就是因为电梯的门系统没有设置妥当，存在着安全隐患。电梯的门系统是电梯制造与安装过程的重中之重，整个门系统安装工序非常复杂，是电梯安全运行的保障。门系统是由轿厢门、厅门、开关门、保护装置四部分组成。只要电梯投入使用，电梯的轿厢门与厅门就必须始终处于关闭，不仅如此，厅门还必须的上锁，人力无法打开，以免乘客不小心进入井道坠落下去，出现人员伤亡。
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3.2曳引系统
该系统的主要作用是及时为轿厢提供来回上下功能，为乘客提供便捷、迅速、可靠的楼层运输服务。这一系统主要包括曳引机、导向轮、限速轮和曳引钢丝绳等组成部分。曳引机为电梯提供动力，是该系统的心脏，轿厢依靠曳引轮在曳引机提供的动力下完成运输服务。不同种类的电机造成曳引机两种型号：直流和交流；电梯运送速度有别，导致曳引机有超高速、高速、快速和低速四种；不同的电梯结构形式导致曳引机有卧式和立式两种类型；不同的减速方式造成曳引机有无齿轮和有齿轮两种形态。
3.3轿厢系统
电梯的轿厢系统包括轿厢架和轿厢体两部分，是把乘客和货物运往高层的载体。轿厢架主要负责承载，轿厢架上通常会安装拉条，用以提升其刚韧度，防止轿厢倾斜。轿厢体的构成比较复杂，它由轿门、轿顶、轿壁和轿底组成。在轿顶通常会装有照明设备，安装检修装置一般也会安装在轿顶上，必要时，轿顶会设有安全窗，意外情况发生时，可提供专业人员进行紧急救援。轿底主要起支撑乘客和货物的作用。轿厢一般配有称重设备，一旦电梯容量超过规定，就会有报警器提示。轿壁在轿顶和轿底的中间，起连接作用。在轿壁的背面通常会有加强筋，从而提高电梯的机械强度。
3.4重量平衡系统
电梯的重量平衡系统主要用于运行时维持轿厢内的负重量与电梯的平衡，电梯的平衡对于整个系统来说至关重要，它主要包括对重、补偿绳（或补偿链）和补偿装置。电梯运行时，依靠导向轮和曳引轮的牵引，对重钢丝绳通过和轿厢直接连接来实现平衡。补偿链（或补偿链）的作用主要是当电梯曳引高度超过规定范围时补偿钢丝绳的差重。为了维护电梯运行的平衡稳定，还必须对电梯的额定荷载值进行合理设置，严格遵守荷载要求。
3.5导向系统
该系统主要由导轨、导轨架和导靴三个组成结构构成，这一系统的作用除了用于保证轿厢按照正确的路线上下运行外，还可以避免过多振动的发生。导轨的强度对乘坐舒适感，轿厢稳定性以及安全性起着至关重要的作用，紧急情况发生时，安全钳类制动装置可以通过导轨固定轿厢来避免因坠落事故造成的人员伤亡。除此之外，导轨还起到精确控制升降方向的作用。在电梯的设计中，井道通常会安装四根导轨，其中两根用于对重架导向，两根用于轿厢导向。导轨还必须进行固定，压道板和螺栓、螺母就会派上用场。
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。电梯的结构设计虽然表面上十分简单，但对技术有着很高的要求。其结构设计也时有瑕疵，甚至存在安全隐患。对电梯结构设计存在的问题必须采取对应的措施，从根本上提高电梯的安全性，尽量减少电梯故障的发生，使电梯真正为人民造福利。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
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[4]沈强.电梯的机械结构及其相关问题分析[J].科技创新与应用，2016（23）.
[5]电梯机械设计合理化分析[J].科技展望，2017（26）.
论文作者:郑旭伟
论文发表刊物:《电力设备》2018年第5期
论文发表时间:2018/6/20
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