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关于电梯的机械装置结构安全设计探讨

2017-06-16许贤波

科学与财富 2017年17期
关键词:电梯结构设计

许贤波

(广东吉荣电梯有限公司 广东揭阳 515527)

摘要:随着我国人们生活水平的不断提升,城市建筑的现代化水平也不断提升。电梯作为现代建筑中的常见设备,不但使得人们的出行更加方便,同时也成为智能化建筑的标准配置。电梯作为一种运输工具,保护乘客的生命及财产安全是其重要的设计目标,必须要遵循《电梯制造与安装安全规范》中的相关标准,明确设计目标,然后再进行技术评价和专家评估,从而提高设计的科学性。

关键词:电梯;机械装置;结构设计

随着建筑结构以及类型的不断发展,电梯的规格和使用范围也不断扩大。电梯作为现代高层建筑中的重要配套设施,必须要从各方面确保电梯的使用性能,尤其是电梯的安全性能,从而避免电梯安全事故的出现。我国电梯系统经过多年研发后虽然取得了一定的效果,但与国外相比仍有一些差距。近些年来,电梯安全事故频发也让人们逐渐重视电梯的安全性能,对电梯设计提出了更加苛刻的要求。

一、电梯机械结构分析

1.动力系统

电梯动力系统主要负责将轿厢通过牵引输送至用户选定的层楼,该系统主要是由曳引机、曳引绳、导向轮等设备组成的[1]。根据电动机与曳引轮之间有无减速箱的存在,大致可以分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机两种。有齿轮曳引机转速高,通过减速箱带动减速,有齿轮曳引机广泛用在运行速度小于2m/s的各种货梯、客梯、杂物电梯上。为了减小曳引机运行时的噪声和提高平稳性,减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动装置,这种传动方式具有传动比大、结构紧凑、传动平稳的优点。无齿轮曳引机使用变频技术,直接将电动机的动力用于曳引,无需减速箱进行减速。它具有传动效率高、噪声小、传动平稳等优点但是造价成本相对较高,且维护较为复杂。随着变频变压技术的发展,目前无齿轮永磁同步曳引机已经得到广泛应用。

2.导向系统

导向系统主要实现对轿厢与对重间行径自由度的控制,从而确保轿厢与对重处于相对平衡的位置,进而保障轿厢按照预期线路行驶,避免轿厢活动等现象的出现。若轿厢与对重之间的距离过于接近,可能出现晃动或者碰撞[2]。当停电、牵引绳打滑等现象出现时,能够保障轿厢停留在轨道上,避免轿厢下落等现象的发生,保障乘客的生命安全。

3.门系统

门系统主要作用就是保持轿厢达到目标层楼时保持打开或者闭合的状态,避免乘客被轿厢门夹住。轿厢门必须要在电梯启动前关闭,门锁上配置的电路开关能够实现轿厢门的自动打开或关闭,从而符合电梯的运行状况[3]。这种保护装置能够保障乘客在没有全部进入或者离开电梯情况下一直保持打开的状态,并阻断电梯的正常运行,保障乘客的出入安全。

4.平衡系统

平衡系统主要由对重、补偿装置以及其他补偿电缆等设备组成。轿厢是由钢丝绳及曳引轮连接对重实现运动,同时能够保障电梯在运行过程中与对重保持平衡状态。对重的重量需要根据电梯额定载重量进行配置,从而保障电梯运行状态的稳定性[4]。

5.轿厢系统

电梯轿厢主要是用来装载乘客及货物的设备,并配置出入门的结构,乘客和货物能够直接与轿厢接触。轿厢主要由轿架以及轿厢等结构组成,且轿顶必须能够承载三个维修人员的体重,从而实现维修、养护等工作。此外,轿顶还应当配备轿顶检修盒,从而提高检修工作的科学性与效率。

二、电梯机械装置结构安全设计的影响因素

电梯机械装置结构安全设计受到许多因素的影响,首先产品设计人员需要听取各部门的意见,同时还需要参与产品的制造,积累相关经验[5]。产品设计除了需要满足国家相关部门的要求质量要求外,同时还需要满足不同类型建筑的要求,从而提高客户的满意度。用户的要求对于电梯机械装置安全设计也有一定的影响,不同类型的用户对于电梯的要求都不一样,部分用户要求电梯具有较高的安全性,部分用户对于电梯操作性能的要求较高,部分用户对于电梯的承载力要求较高,不同用户提出的要求都会间接影响电梯机械结构安全设计。随着电梯适用范围的扩大,许多特殊的地方也引入了电梯结构,包括医院手术室的专用电梯、教学楼的电梯等,这些电梯对于安全级别、承载数量以及舒适度的要求各不相同,根据使用地点的特点对于电梯机械结构的设计也有一定的影响。

三、电梯机械装置结构安全设计分析

1.动力系统的安全設计

目前建筑中常用的电梯有曳引式电梯、液压式电梯以及链轮式电梯,不同类型的电梯都有其特殊的优势,在设计过程中可以根据建筑特点以及功能需求来合理选择驱动模式。一般电梯的使用场所多为人流量较大的地方,每次承载人数较多,考虑到安全问题,电梯的运行速度一般较慢。

2.导向系统

导向系统限制轿厢对重的活动自由度,它的作用在于能够让轿厢在井道中按照正确的路线运行,避免过多的振动。而当出现紧急情况时,可以将轿厢牢牢卡住在导轨上。若电梯运行过程中轿厢下降或上行速度达到115%额定速度时,限速器就会自动停止运行,且利用绳轮上的摩擦力将轿厢梁中的连杆机构拉齐,在机械动作下发出信号,实现控制电路的有效的切断,并促使安全钳动作,强制性将轿厢停留在导轨,从而实现制动的目的。当全部的安全开关产生复位时,轿厢往上提起后释放安全钳,直到安全钳恢复到正常后才能再次使用电梯。通过限速器与安全钳的使用,能有效保证故障电梯中人们的安全。

3.门系统

轿厢门故障多是无法正常打开或闭合,因此现代许多电梯采用了安全光幕保护措施,但是在设计时也需要考虑到光幕消失的情况。为了避免有人误进井道而出现事故,电梯门必须加入连锁装置,轿厢未到开门区域之前无法自行打开电梯门。

4.平衡系统

一般情况下,对重的作用只能起到相对平衡,只有轿厢的载重量达到50%的额定载重量时,对重一侧和轿厢一侧才处于完全平衡,这时的载重量称电梯的平衡点。这时由于曳引绳两端的静荷重相等,使电梯处于最佳的工作状态。但是在电梯运行中的大多数情况曳引绳两端的荷重是不相等的,是变化的。在电梯运行中,对重的相对平衡作用在电梯升降过程中还在不断的变化。当轿厢位于最低层时,曳引绳本身存在的重量大部分都集中在轿厢侧;相反,当轿厢位于顶层时,曳引绳的自身重量大部分作用在对重侧,还有电梯上控制电缆的自重,也都对轿厢和对重两侧的平衡带来变化,也就是轿厢一侧的重量Q与对重一侧的重量W的比例Q/W在电梯运行中是变化的。尤其当电梯的提升高度超过30m时,这二侧的平衡变化就更大,因而必须增设平衡补偿装置来减弱其变化。平衡补偿装置是悬挂在轿厢和对重的底面,在电梯升降时,其长度的变化正好与曳引绳长度变化对重相反,当轿厢位于最高层时,曳引绳大部分位于对重侧,而补偿链(绳)大部分位于轿厢侧;而当轿厢位于最低层时,情况与上正好相反,这样轿厢一侧和对重一侧就起到了平衡的补偿作用,保证了对重起到的相对平衡。针对电梯平衡系统的特点,需要根据电梯最大负荷的重量合理选择对重,并根据实际需要配置补偿链(绳),才能够保持轿厢与对重之间的平衡,且两者之间要保持科学的距离,不能过大或过小,不然可能引发能耗加大或轿厢振动的现象发生。

结束语

电梯是人们日常生活中常见的运输工具,在各个场所都有广泛使用,例如商场、住宅楼以及工厂等场所,因此,要重视电梯机械装置结构的安全设计,避免意外事故的出现。

参考文献:

[1]田彧,王大军.电梯轿厢结构模块化和参数化设计[J].起重运输机械,2015,34(4):8-10.

[2]傅武军,朱昌明,叶庆泰等.多目标遗传算法在电梯主动导轮系统集成优化设计中的应用[J].振动工程学报,2016,19(2):227-233.endprint

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