林偉儉

摘 要：電梯是高層建筑中非常常見的一種機械設備，能夠為建筑住戶上下樓提供便利，已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪幸豁棽豢苫蛉钡慕ㄖO施。一般情況下，建筑對于電梯功能的要求基本不存在差別，多是提供人和物的垂直運輸，而在一些特殊建筑中，需要采用特殊的電梯結構來保證其正常使用。本文對一種直角開門電梯轎廂的結構設計進行了分析，并結合專業(yè)建模軟件以及立梯驗證，就結構設計的合理性和可行性進行了驗證。

關鍵詞：直角開門；電梯轎廂；結構設計

前言

電梯屬于一種以曳引機為主要動力的垂直運輸設備，常見于高層建筑，能夠用戶人員或者貨物的運輸。新時期，伴隨著科學技術的快速發(fā)展，電梯的技術水平也在不斷提高，已經(jīng)成為了一種非常典型的機電一體化產(chǎn)品。在部分建筑中，因為結構特殊，常規(guī)電梯的單開門或者前后雙開門結構并不能很好的滿足使用需求，需要技術人員做好電梯轎廂結構的合理設計。

1.電梯的發(fā)展

建筑施工技術的發(fā)展，以及城鄉(xiāng)一體化進程的加快，使得高層建筑成為了城市建筑的主流，而在動輒數(shù)十層的高層建筑中，想要確保用戶的自由出入，就必然離不開電梯。簡單來講，電梯指能夠服務于建筑內(nèi)部若干特定樓層，轎廂運行在垂直于水平面，或者與鉛垂線傾斜角小于15°的剛性軌道中，一般都屬于永久性的運輸設備。電梯最早產(chǎn)生于19世紀中期，當時的電梯采用的是液壓系統(tǒng)，在一些底層建筑中依然有所應用；19世紀80年代，電梯驅動裝置得到了改善，電動機可以借助相應的蝸桿傳動來帶動纏繞卷筒動作，使用平衡重來保證安全；19世紀末，摩擦輪傳動的出現(xiàn)，使得電梯的提升高度得到了顯著改善，其也開始被廣泛應用到高層建筑中；20世紀末，永磁同步曳引機作為一種新的動力，被應用到了電梯中，相比較傳統(tǒng)電梯，這種新的電梯體積更小，能夠有效減少機房占地，而且能耗更低、效率更高，提升速度也更快，將高層建筑直接推進到了超高層發(fā)展的階段。

伴隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國電梯行業(yè)呈現(xiàn)出了一種前所未有的發(fā)展態(tài)勢，巨大的市場空間也使得很多全球知名電梯企業(yè)在我國建立起了獨資或者合資企業(yè)，推動了電梯行業(yè)的國際化發(fā)展，技術標準、管理理念和經(jīng)營模式不斷更新，電梯的質量和安全性顯著提高。在科學技術的帶動下，電梯的發(fā)展呈現(xiàn)出了幾個特點，一是以人工智能技術為支撐，電梯群控系統(tǒng)的智能化程度可以得到顯著提高，電梯的運行管理更加簡單，運行安全性更強；二是曳引機、控制系統(tǒng)以及安裝裝置等的發(fā)展，使得電梯的速度一再提升，超高速電梯將成為未來高層乃至超高層建筑電梯的主流；三是藍牙技術被廣泛應用到了電梯中，能夠為信息傳遞提供便利，保證信息的質量；四是可視系統(tǒng)或者人機對話逐漸得到普及，使得電梯內(nèi)的人員能夠非常方便的與外界進行溝通，即便遇到突發(fā)狀況，也能夠在第一時間進行解決，保障電梯的運行安全[1]。

2.直角開門電梯轎廂結構設計

2.1井道布置

對于直角開門電梯而言，井道的布置非常關鍵，而其井道一般都比較復雜，需要設計人員做好電梯部件在井道內(nèi)部布設的分析和計算。而對照井道平面圖紙分析，電梯井道內(nèi)部的空間十分狹窄，在預留限速器安裝空間的情況下，如何對轎廂位置進行布設，也就成為設計人員必須關注的一個核心問題。如果將兩個對角進行抹角處理，可以近似將轎廂看做正方形，其導軌被設置在對角巷兩側，而考慮井道導軌和門洞位置的雙重限制，電梯開門并不能選擇常規(guī)的中分兩扇形式，只能選擇旁開兩扇。設計人員需要做好相關數(shù)據(jù)的收集工作，通過計算的方式，確定好轎廂中心和開門中心的偏移距離，這樣能夠避免轎門和導軌架的相互影響。從保證轎廂系統(tǒng)平衡的角度，在設計環(huán)節(jié)需要確定好其中心位置，明確在何處設置懸吊裝置才能保證安全。經(jīng)過全面系統(tǒng)分析，轎廂的中心為正方形幾何中心，而因為電梯采用了對重后置的方式，需要技術人員立足井道空間的實際情況，做好對重框架及轎廂側導軌架最小間距的計算，最終確定好對重的具體位置。

2.2結構確定

直角開門電梯轎廂系統(tǒng)包含的部件大致可以分為四種不同類型，一是轎廂圍壁，二是內(nèi)轎底，包括減震墊、地坎支架和焊接轎底，三是主體結構，如上下梁、側梁、拉條等，四是結構轎頂。在對其結構進行確定以及三位建模的過程中，可以從這些結構類型出發(fā)。

2.2.1轎廂圍壁

電梯轎廂圍壁包括了兩側開門的門楣和前圍壁、后側圍壁、左側圍壁以及左上角與右下角圍壁幾部分，為了保證轎廂結構本身的重量平衡和對稱性，可以將角圍壁和相連圍壁的夾角設置為45°?？紤]到在實際施工中，井道內(nèi)部空間有限，而且轎廂門采用的是旁開結構，前側的轎廂門需要向井道左下角方向打開，左側轎廂門則需要向井道右上角方向打開。

2.2.2內(nèi)轎底

作為電梯轎廂系統(tǒng)中的承重部分，內(nèi)轎底的質量關系著電梯轎廂的運行安全，必須得到足夠的重視。內(nèi)轎底包含了減震墊、地坎支架和焊接轎底三個組成部分，減震墊一般選擇橡膠墊，能夠對振動進行吸收，地坎支架的作用是連接轎門地坎，保證電梯運行安全。普通電梯中，轎廂采用的是前開門或則前后開門，內(nèi)轎底對為長方形或者正方形，結構比較簡單，而直角開門電梯的對角兩側為45°傾角，轎廂被固定在轎底上，廂門處于前側和右側，兩側轎廂門相互垂直[2]。為了保證重量的合理分布，需要對內(nèi)轎底中減震墊的位置進行優(yōu)化，具體如圖1所示。

2.2.3主體結構

主體結構即轎架，包含了上下梁、側梁、拉條等，是電梯載荷的主要承載部件，其不僅需要為電梯全部構件提供支撐，還必須能夠從容應對電梯運行中的各類工況載荷，這樣才能切實保證電梯運行安全。對于整部電梯而言，轎架的作用是承載轎廂，借助鋼絲繩或者相應的曳引鋼帶，沿著電梯導軌，于電梯井內(nèi)部運行。在轎架中，上梁和下梁都需要連接在側梁上，下梁與內(nèi)轎底的連接可以通過相應的橡膠減震墊實現(xiàn)，下梁在轎架中的主要作用，是將原本需要轎底承受的載荷，傳遞一部分到側梁上，從而限制轎底變形的現(xiàn)象?？紤]到轎門被設置在轎廂的前側和右側，從保證系統(tǒng)整體平衡的角度，需要在兩個轎門對側的下梁部分，設置相應的平衡塊懸掛裝置。設計人員可以將轎架中的拉條設置為斜拉式，兩端分別連接下梁安裝孔以及側梁身處的連接板。

2.2.4結構轎頂

轎頂在電梯轎廂中同樣扮演著非常重要的角色，也同樣會對電梯的正常運行和使用壽命產(chǎn)生不容忽視的影響。在本文提到的直角開門電梯轎廂中，轎頂可以分為前中后三個部分，前后兩部分轎頂為了能夠配合轎廂壁和內(nèi)轎底，對角同樣需要采用45°抹角設計，而依照直角開門的方向，需要在轎頂右側，設置類似于前頂?shù)拈T楣接口。同時，應該在轎頂對角45°的位置，設置相應的橡膠塊和防晃支架，做好固定工作，確保其能夠將轎架兩側的橫梁卡住，保證轎廂整體穩(wěn)定，避免其在運行過程中出現(xiàn)左右晃動的情況。轎架中，上梁采用的是斜45°布設的方法，因為轎頂空間有限，加上轎廂整體的結構布局相對特殊，需要在中部轎頂?shù)膬蓚?，布置相互對稱的轎頂風機開孔，為風機的設置預留空間[3]。

2.3裝配檢查

電梯轎廂本身的零部件眾多，結構也相對復雜，如果采用傳統(tǒng)的人工裝配檢查，不僅效率低下，而且工作量巨大，還容易引發(fā)成本浪費問題。因此，對于直角開門電梯轎廂的裝配檢查，最終選擇了SolidWorks三維軟件，開展整體裝配，整個裝配環(huán)節(jié)可以在極短的時間內(nèi)完成，而且裝配過程中也可以隨時檢查，并沒有發(fā)現(xiàn)不同零部件相互干擾的問題，表明模型裝配合理。

2.4立梯驗證

電梯本身被應用在實際建筑工程中，而考慮到其轎廂結構的特殊性，在進行零部件加工及裝配的過程中，可能出現(xiàn)各種問題，為了保證電梯運行安全，需要在出廠前做好必要的立梯驗證。立梯驗證的重要目的，是為了對轎廂結構的合理性進行檢驗，判斷轎廂在實際安裝環(huán)節(jié)是否存在困難，找出有效的應對措施，為現(xiàn)場安裝施工提供指導。電梯轎廂的實物如圖3所示，驗證結果顯示，轎廂結構設計合理，在裝配過程中沒有發(fā)現(xiàn)部件存在任何問題，說明設計方案可行，轎廂能夠滿足實際需求[4]。

3.結語

總而言之，本文提出了一種不同于常規(guī)電梯的直角開門電梯轎廂結構，并就其設計方案進行了分析，對照建筑本身的井道平面結構，對電梯轎廂的主體結構進行了明確，運用SolidWorks三維軟件，開展整體裝配檢查，再配合立梯實驗，驗證了電梯轎廂設計方案的合理性和可行性，希望能夠為特殊電梯轎廂結構的設計提供一些參考。

參考文獻：

[1]李崢，吳奇兵，蔡景新.一種電梯可伸展護腳板的機-電設計方案[J].中國電梯，2019，30（07）：27-30.

[2]高向革.一種電梯轎廂意外移動檢測保護裝置的設計[J].中國電梯，2019，30（05）：27-28，43.

[3]穆洪彪，張含博，趙培余.一種電梯轎廂門鎖的改進設計[J].機電工程技術，2018，47（11）：218-222.

[4]賈亮明.電梯空間裝飾設計初探[J].建材與裝飾，2018，（46）：72-73.