范良勇

摘 要：为满足复式楼和别墅上下楼需求，解决家中老人及行动不便的人员上下楼难题，本文研发了一种简单便捷的家用电梯，进一步完善电梯种类，填补该类电梯产品的市场空白。该类家用电梯主提升部件采用滚珠丝杠结构，不需要电梯地坑和电梯井道，极大地降低了对复式楼及别墅内的土建要求。设计风格可以与家装风格融为一体，让用户充分享受到复式空间大平层的感觉。

关键词：家用电梯;滚珠丝杠;土建要求

Abstract： In order to meet the needs of duplex buildings and villas to go up and down， and to solve the problem of elderly people in the home and people with reduced mobility going up and down， this paper had developed a simple and convenient home elevator， which further improved the types of elevators and filled the market gap of such elevator products. The main lifting components of this type of household elevator used a ball screw structure， without the need for elevator pits and elevator shafts， which greatly reduced the civil requirements for duplex buildings and villas. The design style could be integrated with the home improvement style， allowing users to fully enjoy the large flat floor of the duplex space.

Keywords： home elevator;ball screw;civil engineering requirements

市场常规曳引式电梯占地空间大，需要设置电梯井道和地坑等，运行噪声较大，显然无法完全满足复式楼及别墅等家庭使用需求。结合复式楼及别墅室内实际情况，利用滚珠丝杆将回转运动转化为直线运动的原理，本文研发了一种简单便捷的家用电梯。

1 设计原理及结构

滚珠丝杠结构家用电梯利用滚珠丝杆将回转运动转化为直线运动的原理，通过提升部分滚珠丝杆进行驱动，在有限的空间内驱动轿厢上下运行。驱动方式采用滚珠丝杠的方式，有效提高传动效率，运行平稳，噪声小，停靠精准，十分适用于室内安静环境的使用要求。滚珠丝杠结构家用电梯包含载人轿厢系统、楼层召唤装置、升降机导向机构、附加制动控制装置、减速电机、滚珠丝杠组件机构、辅助固定件机构[1-2]，如图1所示。

2 主要部件分析

2.1 载人轿厢系统

该款轿厢采用截面形状层类似六边形的圆滑过渡结构，轿厢前侧3个面正面为一个和轿厢同高的手动玻璃门，和玻璃门相邻的两个面为观光面，面板采用透明PC板，透光率高，强度好，质量较玻璃轻巧很多。与观光面相邻的两段四分之一圆弧的两面采用大面积不锈钢板围挡，既提供了轿厢支撑的强度，又美观大方，让整个轿厢的造型看起来时尚且新颖。轿厢的背面为和轿架连接的固定面，此面和轿架相连，轿厢的升降操作按钮安装在此面板上。轿架共有两根U形折弯的立柱和上下连接板构成，轿架的上连接板和丝杠螺母连接把驱动力传递到轿厢之上，在立柱的两侧面各安装2套滚轮导靴，滚轮导靴上有大滚轮和侧压轮2个轮组，大滚轮卡在导向装置导轨滚道里边，压轮顶住滚道的正面，来实现轿厢轿架组合水平方向的位移限制，保证轿厢只能沿着导向装置的轨道上下移动，由于采用的是滚动摩擦的形式，轿厢上下运动时的摩擦阻力大大降低。

2.2 升降机导向机构

升降机的导向机构采用的是2根C型叉车导轨，C型导轨的截面形状类似于槽钢的形状，可以可靠地卡住上述的滚轮导靴，限制其水平的位移。另外，该导轨的强度和刚度可以极其可靠地满足升降机运行要求。

2.3 滚珠丝杠组件机构

滚珠丝杠作为该款家用电梯的驱动部件，采用滚动摩擦的形式来传递动力，这种机构的传动效率高达95%，運行非常平稳，噪声非常低，非常适用于静谧性要求高的家用场合。丝杠的两端通过轴承座固定并连接到升降机的导轨上，丝杠的上部直接和减速电机连接，结构形式如图2所示。

2.4 召唤及控制系统

该型升降机控制系统采用多种安全措施来保证乘员安全。首选可靠性高、制动力矩大的电磁式制动器，满足升降机使用过程中的精准制动要求，制动器的时间延迟小于0.02 s，制动器的打开和释放几乎难以被乘客察觉。为了防止制动器失效，升降机上设计有附加制动器装置，该套装置包含制动单元和速度监控单元。丝杠底板安装的旋转编码器可以实时监控丝杠的转动速度，一旦减速电机的制动器失效，升降机向下坠落并超过预定的速度，旋转编码器可以实时反馈给控制系统，控制系统发出附加制动器动作信号触发制动单元，制停轿厢。同时，轿厢底部安装有3D扫描传感器，可以实时监控轿厢底部的情况，轿厢离开一楼地面后，一旦有人进入轿厢下方，传感器可以迅速发现并发出警报提醒相关人员离开，并实时把停车信号发送到控制系统，使升降机停止运行。

2.5 安全防护

楼板位置的轿厢运行通道处制作有通道盖板。当升降机处于一楼时，盖板把楼板的孔洞盖起来;当升降机上升到二楼时，轿厢顶起盖板，使盖板和轿厢同时运动;当升降机从二楼开到一楼时，盖板和轿厢一同下降，直接被卡在孔洞处，重新把孔洞覆盖起来，可以避免人员从孔洞跌落。

3 滚珠丝杠家用电梯与曳引式家用电梯建筑空间对比

滚珠丝杠结构家用电梯不需要专用的电梯井道，不占用过多的建筑面积，不需要电梯专用地坑，楼层高度要求小，只要符合国家标准要求的楼层高度均可安装[1-3]，安装时仅需要在二楼楼板处开出升降机安装孔洞和轿厢运行空间即可，土建工作量较小，老建筑加装时土建的改动量也非常小，可以最大限度地降低对建筑物的破坏。同时，其可以安装于房间侧面或角落，更好地利用建筑空间。丝杠运动部分安装于轿厢后部，不影响房屋整体风格。滚珠丝杠家用电梯与曳引式家用电梯建筑空间对比如表1所示。

4 结语

滚珠丝杠结构家用电梯主要应用于复式楼和别墅，其对建筑结构整改最小，安装适用性强，性价比高，可以有效满足老人和行动不便人员等的上下楼需求，颇受大众青睐。

参考文献：

[1]国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.电梯曳引机：GB/T 24478—2009[S].北京：中国标准出版社，2009.

[2]国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.电梯制造与安装安全规范：GB 7588—2003[S].北京：中国标准出版社，2003.

[3]国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.滚珠丝杆副 第3部分：验收条件和验收检验：GB/T 17587.3—2017[S].北京：中国标准出版社，2017.