电梯机械装置与结构研究

刘云香

（菏泽市产品检验检测研究院，山东 菏泽 274000）

随着我国经济与建筑业的发展，人们对生活环境要求也在逐渐提升，在此背景影响下，高层建筑规模不断增加，而电梯也越来越普遍。为便于上下移动，必须在高层建筑中设置垂直输送设备，虽然电梯与传统交通工具相比在运输方式上存在一定差异，但其却是应用最广泛的机电一体化设备，同时二者在机械结构与安全保护设计方式上存有一定共同性。

1 电梯概述

1.1 电梯内涵

根据电梯在现实生活中的应用及其特点，可将其涵义划分为广义和狭义两大类。狭义上来说，是一种能够在不同的楼层间，以运输人和货物为目标的运输设备。广义的电梯是指在两个不同地点之间，通过电力驱动沿一条固定轨道运行，从而达到载货和载人目的，其包括垂直电梯和自动扶梯，此类皆是狭义电梯所不具备的内容。

1.2 电梯分类

电梯按其运转速率可分为低速、快速、高速和超高速4种。1m/s以下的电梯被称为低速电梯，速度相对较慢，但是其承重一般也比较大。1～2m/s的电梯，通常适用于楼层较低的建筑，因为其速度相对较快，一般用于载人。2～4m/s的电梯属于高速电梯，其运行速度相对更快，通常在写字楼、大型购物中心等高层建筑中应用。超过4m/s即为超高速电梯，通常用于较高楼层中，比如，摩天大楼、城市地标建筑等。例如，在一栋楼层较高的大型病房楼里，如若电梯不进行并联或者不分楼层服务，其工作效率便会大幅度降低，等待的人将会更多，那么人们的满意度就会大打折扣。所以，通过分组方式，并制定电梯楼层，其运行速率便会大幅度提升。除按速度划分外，电梯也可按用途分为乘客电梯、载货电梯、观光电梯、医用电梯等。

2 电梯机械装置

2.1 限速器

由于运行速度对电梯运作安全性有着极大影响，所以在实际运行速度超过一定限度时，限速器便成为其中一个关键设备。限速装置将会开启速度限制，例如，若电梯实际速度超过预定值115%，限速器电气安全装置将会动作，同时随着电梯速度的继续增大，限速器将会带动安全钳动作，这时安全钳就会把电梯轿厢夹持在轨道上，利用摩擦力制停电梯，从而确保电梯安全。为提高对电梯的控制质量，需对现有轿厢进行连杆机构调整，以便能够在规定时间内向电梯发送指令，同时对电梯的控制系统进行断路，从而实现对电梯的有效控制。

2.2 缓冲器

缓冲器的功能不仅可以应用于电梯的运行，而且可以在电梯安全防范方面发挥一定的作用。首先，当电梯在运行时发生控制机制失灵等问题时，应根据目前的缓冲装置进行控制，以保证在安全问题发生时不会被周围物体所影响。此外，缓冲装置还可以有效地控制电梯内偶然发生的安全事故，使损失降至最低，采用缓冲器设备不会对电梯轿厢使用效率产生影响，并且在电梯能够按常规模式操作时，缓冲器设备不会对电梯轿厢安全造成威胁。

在缓冲组织仅能按照弹簧状态调整情况下，利用液压机制可以确保电梯运作安全，从而在缓冲器控制下对电梯弹性特性加以良好控制。除了缓冲器外，电梯轿厢本身也设有一些缓冲装置，缓冲装置不仅工作效率高，而且具有良好控制能力，能够在工作时更好释放出能量，同时也减少电梯在使用中出现回弹问题，采用缓冲装置也可以极大地减少电梯噪声，即便电梯速度在受到调节后也不会对其质量造成影响。

2.3 终端保护

目前，许多电梯设备对于安全控制皆有着较高要求，因而终端保护设备更易受客观环境影响。因此，应根据电梯实际运行规律特性，对电梯是否能够实现连续运转进行监控，从而避免在运行中受到其他因素干扰。此外，还应根据当前终端操作技术需求，对设备支撑系统进行设定，使其在使用时能够更好地被切换设备所控制，在通常情况下，终端保护设备操作过程中，需对其特性进行分析，该设备不仅可以通过手动操作，还可以通过打板和齿轮连接方式进行处理，使得该设备可以根据钢丝结构特性进行加工。根据目前电梯实际控制状况，对其是否具有开关联接性能进行分析，从而使其能够更好地提高联接点的工作质量与效率，确保在使用时能够正确地利用指令信号资源。

3 电梯机械结构

3.1 门系统

站在电梯角度上来看，电梯门系统主要由层门、轿门、防夹装置、门套等组成。其中，门系统主要起到防止电梯内乘客或工作人员跌入井道等安全隐患的目的，也可以防止电梯内人员和电梯之间发生碰撞。在实际启动之前，要确保电梯门为紧闭状态，以确保电梯正常使用。根据电梯的控制线路，利用门锁微型开关，可以对电梯开启和关闭进行合理调节，从而达到对电梯的启动和工作状况的全过程调整与控制。对于电梯门系统，应确保以下两点：（1）在电梯到达目的层站并停止之前，层门能够实现自动闭锁。（2）当轿厢移动时，轿厢门应处于自动闭锁状态。

3.2 曳引系统

曳引系统主要功能是将电梯升降，使电梯内人员安全地抵达指定楼层。本系统由曳引机、制动器、钢丝绳、导向轮等组成，曳引系统是电梯的主要部件，也是电梯的动力装置。根据主机的不同，主机可分为直流曳引和交流曳引两种。按减速方式的不同，可将其划分为带齿式和不带齿的曳引系统。按其转速，可分为高、中、低以及超高速曳引，按其结构不同，可将其分为水平曳引和垂直曳引两种。电梯和对重在同一曳引绳的作用下，在曳引轮上进行悬挂。由于轿厢本身的重量和配重，使得曳引轮和曳引绳产生摩擦，以曳引轮为动力，支撑着电梯的升降。

3.3 轿厢系统

电梯轿厢主要用于运送人员或货物。就轿厢本身而言，主要由两部分组成：一是轿厢架，二是轿厢体厢，其中轿厢架主要作用在于轿厢的悬吊与固定，同时在轿厢当中也是不可或缺的重要承载构件。为确保轿厢体的刚性，避免因负载偏心造成轿厢倾角，在轿厢架上部设有拉条，并将其两端分别固定于立梁、下梁。此外，电梯轿厢本体由许多部件组成，轿底、壁、顶、门，底部的作用是承载轿厢的载荷，前端设有轿门地槛，在轿厢底部连接有轿厢护脚板，护脚板的垂直高度不得低于0.75m。轿厢底部也装有轿厢称量装置，当负载过大时，会引起电梯报警，在吊厢顶部安装照明、操纵装置和安全窗，以保证在电梯发生故障时，维修人员可以在最短时间内进行维修，同时乘客也可以从安全窗口逃出。为保证电梯维护工作人员人身安全，也需在轿厢顶上安装护栏，轿厢上、下是由轿厢壁相连，由于其自身强度，通常都要在其后壁上加劲肋，从而提高其力学性能和刚性。

3.4 导向系统

导向系统由导轨、导靴、导轨架三部分组成，其作用是确保在电梯在运行过程中维持在正常轨道，并防止产生过多振动。当发生突发事件时，导向装置会将轿厢固定在轨道位置，防止电梯失控，危及电梯人员的生命安全。此外，该导向系统还可以对电梯的提升方向进行有效控制。如此一来，可以实现横向轿厢和配重运动，从而确保轿厢和配重能够在相对安全位置上，同时也能防止轿厢发生倾斜。在电梯井道中，通常有4个导轨，其中2根主要以轿厢为导向，剩余2根以对重架为导向，在通常情况下，导轨主要运用螺栓、螺母、压导板加以实现。

3.5 重量平衡系统

重量平衡系统由配重、补偿装置、钢丝绳等组成。对复用钢丝绳由曳引轮、导轮与轿厢连接，在电梯运转中，起到平衡轿厢和电梯负荷的作用，极大地降低曳引电动机拖动轿厢的能耗。配重设备通常包括配重架、配重块、导靴、缓冲块、压块等配重，此类配置重量值应严格符合电梯的额定载重规定，也就是对重量P(kg)=轿厢的自重G+平衡系数K×额定载重Q(kg),K值通常是0.45～0.55，以0.47为宜。这样能使电梯在最优工况下工作，即对重一侧的质量与轿厢一侧的重量相等，这时电梯仅能克服摩擦而运转。电梯在30m以上时，曳引钢丝绳的重量会对电梯的稳定和平衡状况产生一定的影响，因此必须加装一个补偿机构。可以有补偿链，补偿电缆等，传统补偿链主要是由链条和麻绳构成，链环内套有麻绳，可降低链条在行驶过程中产生的摩擦噪音，通常适用于1.75m/s以下的电梯。近年来，新型的高密度补偿设备——补偿电缆，其中部是一圈由低碳钢做成链条，外层是一层具有防火、抗氧化的聚乙烯，该设备能够有效降低电梯噪音，提高电梯运作安全性和平稳性，适合在中高速电梯中使用。

4 电梯机械装置检验措施

4.1 限速器检验

在电梯安全管理中，准确地控制电梯速度极为关键，在电梯的安全设备中，限速器功能主要是控制电梯下降速度，而限速器在保证电梯的安全性方面有着无可取代的地位。限速器装置相当于汽车的刹车系统，电梯以额定速度运行时，限速器绳随电梯运行，当电梯速度超过一定量时，限速器电气开关和机械装置就会动作，从而引发安全钳动作，最终使电梯可靠制停。为保证电梯使用人员生命安全，避免由于电梯速度过快所带来的不利影响，限速装置应完成下列两项工作。

（1）检查限速装置外观。在限速装置上必须标明所有的参数和质量标准，通过检查此类参数，能够明确限速器参数是否满足安全设备的要求。在通常情况下，限速器铭牌上都会有生产厂家名称、额定速度、动作速度等数据。

（2）检查电气开关和机械装置。因为在实际检验过程中，无法直接使限速器达到动作速度，所以检验时，我们一般采用模拟动作限速器和安全钳的方法，验证限速器和安全钳电气开关是否有效，看限速器和安全钳是否动作灵活且安全可靠。限速器一般情况下是两年效验一次，由生产单位或者有资质的维保单位效验即可。检验时，需要查看使用单位提供的限速器效验证书，以确认限速器的安全可靠性。

4.2 缓冲器检验

缓冲器是电梯安全防护设备的最后一道防线，当电梯突然发生意外失控坠向底坑时，缓冲器可以极大地降低轿厢或对重物坠向坑底部冲击力，使其安全降落到坑底，将电梯安全事故所产生影响降至最低。只要额定速度为1m/s以上的电梯必须采用液压缓冲装置以保证其安全性。检查液压缓冲装置时应注意下列各项。

（1）当液压缓冲器被压缩后，由于液压油的作用，120s后，缓冲装置可回复到原来的状态。

（2）为了使电梯恢复到原有状态，需要在缓冲器上安装一个电子安全开关控制电梯工作。一般情况下，缓冲器的最大越程距离有着一定的区间，液压缓冲器在150～400mm，弹簧缓冲装置在200～350mm，缓冲器的总行程一般为115%额定速度下重力制停距离的两倍。检验时可查看缓冲器铭牌上的总行程，并且还需要验证液压缓冲器电气开关的有效性。

4.3 门系统检验

（1）检查应急开锁装置。在实际检查时，工作人员应使用相应钥匙，检查多层站台等各楼层电梯紧急开锁装置，以保证各楼层电梯安全设施始终处于正常运作状态。而且三角钥匙必须要有专业工作人员保管，主要是由于非专业人员并不明确三角钥匙实际使用方式，故而其保管工作极为重要，除了紧急开锁装置潜在问题需要严格排查，同时也需规范三角钥匙管理与使用措施，只有具备一定的专业人员才能使用。此方式可以确保在突发情况下，开锁人能够在第一时间内使用三角钥匙开锁，避免出现更大损失和人员伤亡。

（2）检查电梯门锁。为保障电梯使用人员人身和财产安全，在电梯高速运作过程中需要确保电梯门始终处于紧闭状态。检查人员首先要检查的是门锁和电子安全设备的状况，例如，可以通过肉眼测量电梯紧固件联接强度和操作弹性，以及在安全设备中有关的零的灰尘，也要检查在电梯运转速度下，开启门锁的电梯是否能够及时停止。

5 结语

综上所述，作为高层建筑必备设施，电梯机械装置与结构的深入研究能够确保电梯运作质量与效率得到大幅度提升。因此，在以后工作中，相关人员需针对电梯机械装置与结构加以更深层次研究，从而促使电梯使用性能能够得到有效提升。