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[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。当前最受人民关注的是电梯的安全和电梯的合理化的设计，在此文中主要介绍了电梯机械系统的工作原理并分析了电梯的结构安全性，并对电梯的机械设计合理化进行探究。
[关键词]电梯机械；设计；安全性；合理化
中图分类号：TH464 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
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，电梯的八大系统如图1所示。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 探究电梯结构设计的系统问题
（一）门系统
电梯事故当中井道坠落这种事故经常发生，这主要与门系统的设计有着非常密切的关系。在电梯系统中门系统的实际构造非常重要且极其复杂，它决定着电梯是否可以安全、稳定的运行。其主要由保护装置、开关门、厅门与轿门构成。当电梯投入使用但没有启动时，电梯的厅门与轿门不但要处于关闭状态，还要在厅门上设置门锁，进而避免用户在未之情的情况下走进井道而出现坠落事故。
（二）轿厢系统
这个系统主要包括轿厢体与轿厢架，主要起到的作用就是将货物与乘客们运往高层。因为，轿厢架起到的是承载作用，通常情况下轿厢上会安装拉条，在提升过程中起到一定作用，以免轿厢出现倾斜的情况；而轿厢体有着复杂的构造，其主要由轿底、轿壁、轿顶与娇门构成，通常情况下，轿顶上安装了照明设备，在特殊情况下，轿顶处还会设置安全窗，当发生意外事故时，方便专业人员进行救援工作；轿底的作用就是支撑货物与乘客，因为轿厢中设有称重的设备，当电梯中的载重量不再规定范围内时，报警器就会出现报警提升；轿壁处于轿底与轿顶的中间处，主要的作用就是连接。通常人们会在轿壁的背面加上强筋，进而使电梯的机械强度可以得到提升。
（三）曳引系统
此系统具有提供轿厢上下功能的作用，让乘客享受到可靠、迅速以及便捷的服务。此系统由曳引钢丝绳、限速轮、导向轮与曳引机等构成。其中曳引机的作用就是将动力提供给电梯，轿厢在曳引轮的带动下完成运输。曳引机主要包括交流与直流两种型号，因为电梯有着不同的运送速度，使得曳引机分为低速、快速、高速与超高速几种；由于电梯的结构不同，就可以将曳引机分成了立式与卧式两种；而电梯的减速方式不同，可以把曳引机分成有齿轮与无齿轮两种。
（四）平衡重量的系统
此系统的作用就是在电梯运行过程中维持电梯与轿厢内的平衡，平衡重量的系统主要包括补偿装置、补偿绳、对重等。因此，电梯在运行过程中，在曳引轮与导向轮的牵引之下，轿厢同对重钢丝绳连接进行实现平衡的作用。而其中的补偿链主要就是当电梯的实际曳引高度不再要求范围内的时候，补偿钢丝绳产生的差重。所以想要使电梯一种平稳的运行，就需要合理的设置电梯的荷载值，使其荷载值满足要求。
（五）导向系统
此系统包括导靴、导轨架、导轨等，因此导向系统作用不但要确保轿厢可以按照规定路线运行，还能防止发生过多的振动。而其中导轨的强度设置会影响到轿厢的安全性、稳定性与乘坐的舒适感，当发生紧急事故时，安全钳类这种制动装置能够利用导轨对轿厢进行固定，进而防止发生坠落事故而引发人员伤亡现象。
结语
电梯结构设计从表面上看较为简单，可是技术要求却非常高，因此这也使得电梯的机构设计过程中存在一定的安全隐患与瑕疵。所以，针对存在电梯设计中的问题，我们一定要制定合理有效的解决办法，使电梯的安全性变得更高，进而保证电梯可以一直为人们服务。
参考文献
[1] 陈红，冯永慧，冯玉豹等.具有制动功能的电梯滚动导靴设计及分析[J].机械设计与制造，2013（6）：27-29，33.
[2] 郑祥盘，郭源帆，陈淑梅等.基于磁流變技术的电梯辅助安全传动装置设计[J].机械设计与制造，2014（8）：170-172.
[3] 刘美菊，刘冬，刘剑等.随机森林在群控电梯交通模式识别中的应用[J].机械設计与制造，2013（4）：88-89，93.
[4] 方勇，苏琦，王宏钧等.电梯安全技术领域在中国的专利申请状况分析[J].机械设计与制造工程，2013，42（5）：67-70.
[关键词]电梯机械；设计；安全性；合理化
中图分类号：TH464 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）32-0000-01
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，电梯的八大系统如图1所示。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 探究电梯结构设计的系统问题
（一）门系统
电梯事故当中井道坠落这种事故经常发生，这主要与门系统的设计有着非常密切的关系。在电梯系统中门系统的实际构造非常重要且极其复杂，它决定着电梯是否可以安全、稳定的运行。其主要由保护装置、开关门、厅门与轿门构成。当电梯投入使用但没有启动时，电梯的厅门与轿门不但要处于关闭状态，还要在厅门上设置门锁，进而避免用户在未之情的情况下走进井道而出现坠落事故。
（二）轿厢系统
这个系统主要包括轿厢体与轿厢架，主要起到的作用就是将货物与乘客们运往高层。因为，轿厢架起到的是承载作用，通常情况下轿厢上会安装拉条，在提升过程中起到一定作用，以免轿厢出现倾斜的情况；而轿厢体有着复杂的构造，其主要由轿底、轿壁、轿顶与娇门构成，通常情况下，轿顶上安装了照明设备，在特殊情况下，轿顶处还会设置安全窗，当发生意外事故时，方便专业人员进行救援工作；轿底的作用就是支撑货物与乘客，因为轿厢中设有称重的设备，当电梯中的载重量不再规定范围内时，报警器就会出现报警提升；轿壁处于轿底与轿顶的中间处，主要的作用就是连接。通常人们会在轿壁的背面加上强筋，进而使电梯的机械强度可以得到提升。
（三）曳引系统
此系统具有提供轿厢上下功能的作用，让乘客享受到可靠、迅速以及便捷的服务。此系统由曳引钢丝绳、限速轮、导向轮与曳引机等构成。其中曳引机的作用就是将动力提供给电梯，轿厢在曳引轮的带动下完成运输。曳引机主要包括交流与直流两种型号，因为电梯有着不同的运送速度，使得曳引机分为低速、快速、高速与超高速几种；由于电梯的结构不同，就可以将曳引机分成了立式与卧式两种；而电梯的减速方式不同，可以把曳引机分成有齿轮与无齿轮两种。
（四）平衡重量的系统
此系统的作用就是在电梯运行过程中维持电梯与轿厢内的平衡，平衡重量的系统主要包括补偿装置、补偿绳、对重等。因此，电梯在运行过程中，在曳引轮与导向轮的牵引之下，轿厢同对重钢丝绳连接进行实现平衡的作用。而其中的补偿链主要就是当电梯的实际曳引高度不再要求范围内的时候，补偿钢丝绳产生的差重。所以想要使电梯一种平稳的运行，就需要合理的设置电梯的荷载值，使其荷载值满足要求。
（五）导向系统
此系统包括导靴、导轨架、导轨等，因此导向系统作用不但要确保轿厢可以按照规定路线运行，还能防止发生过多的振动。而其中导轨的强度设置会影响到轿厢的安全性、稳定性与乘坐的舒适感，当发生紧急事故时，安全钳类这种制动装置能够利用导轨对轿厢进行固定，进而防止发生坠落事故而引发人员伤亡现象。
结语
电梯结构设计从表面上看较为简单，可是技术要求却非常高，因此这也使得电梯的机构设计过程中存在一定的安全隐患与瑕疵。所以，针对存在电梯设计中的问题，我们一定要制定合理有效的解决办法，使电梯的安全性变得更高，进而保证电梯可以一直为人们服务。
参考文献
[1] 陈红，冯永慧，冯玉豹等.具有制动功能的电梯滚动导靴设计及分析[J].机械设计与制造，2013（6）：27-29，33.
[2] 郑祥盘，郭源帆，陈淑梅等.基于磁流變技术的电梯辅助安全传动装置设计[J].机械设计与制造，2014（8）：170-172.
[3] 刘美菊，刘冬，刘剑等.随机森林在群控电梯交通模式识别中的应用[J].机械設计与制造，2013（4）：88-89，93.
[4] 方勇，苏琦，王宏钧等.电梯安全技术领域在中国的专利申请状况分析[J].机械设计与制造工程，2013，42（5）：67-70.