珠江富士电梯（中国）有限公司
摘要：电梯早在20世纪初就已经引入国内，但由于当时我国经济水平较低，因此应用范围并不广泛。而近年来随着建筑行业的不断发展，电梯已逐渐成为居民日常出行的重要工具。笔者在文章中，主要对电梯进行了简单的概述，针对电梯的机械装置以及机械结构提出了一些看法，希望给业界的设计以及维修人员提供一些思考。
关键词：电梯；机械装置；机械结构
内部机械装置与结构直接关系到电梯的运行效果，这两个课题长期以来都是业界关注的焦点。尤其是我国作为世界第一大电梯保有量的国家，电梯的质量以及性能与人们日常生活息息相关。然而电梯故障及事故在国内仍是屡见不鲜，一旦发生往往会造成严重的人员伤亡。由此可见，对其机械装置与结构进行梳理，并为设计生产和运行维护打下坚实的基础就具有十分重要的现实意义了。
一、电梯概述
（一）电梯的含义
电梯的实质是一种建筑物内的运输设备，而根据其用途或者形式的不同也可以细分为多个类型。而本文着重分析轿厢式电梯，这种在国内较为常见且故障危害较大的类型。利用动力设备与滑轮原理，使轿厢能够在固定的轨道上实现匀速的升降。而乘客则能通过控制系统完成导向，任意选择目的楼层方便自己的出行。
（二）电梯的类型
一般来说，业界主要是按照运行速度对电梯归类，其中包括低速、快速、高速以及超高速四种。而不同运行速度的电梯在性能上也有所差别，分别应用到不同的领域中。比如低速电梯每秒速度尚不足一米，难以适应乘客的出行需求。因此，这种类型的电梯主要承担货物的运载，设计过程中的额定负荷也就相对较高。而快速电梯的速度则通常在每秒1-2米之间，这种电梯广泛地应用在住宅建筑中。高速电梯的运行速度在每秒2-4米之间，这种类型由于速度较快通常在一些超高层建筑中安装以适应人流高峰的需求。超高速电梯的速度最高可超过每秒4米，这种电梯大多只在写字楼与商场中小规模安装。对电梯进行分类主要是为了区别使用范围，令电梯在运行过程中能够承担不同的工作，确保运输服务的快捷高效。
二、电梯的主要机械装置
（一）缓冲设备
电梯系统中的缓冲设备主要起到安全保障的作用，能够在部分元件出现故障时及时控制。实际上电梯的安全防范工作较为全面，但由于内部机械结构较为复杂，因此在使用过程中仍不免出现一些安全事故。比如当其它制动设备失效时，电梯就极有可能出现蹲底的现象，而缓冲器则成为了最后的防护将损害降至最低。目前业界主要使用一种弹簧缓冲胶，这种装置具有较强的弹性和韧度，能够很好的起到避震保护的效果。从外观来看，缓冲设备大致为上升的圆环状，两侧有预留凹槽用以安装弹簧。而缓冲设备安装的间距以及型号，需要设计人员根据相关标准以及电梯的具体使用情况来设置。这种保护措施于电梯的正常运行几乎没有关联，仅在发生故障时产生作用。
（二）限速装置
电梯的运行速度不仅关系到乘客的舒适度，而且也一定程度上影响着事故率。因此，在电梯系统内还需要配备专门的限速装置，以确保不会发生较为严重的事故。比如根据力学原理计算，当电梯失去控制时理论的下落速度大致为9.8m/秒，而在实际情况中当电梯运行速度大于额定值时，限速装置就会及时发挥功能，即使出现蹲底现象在每秒1米左右的速度下受力情况也在可承受范围内。不仅如此，限速装置还可以与安全钳联动，一旦出现不可控运行状态就可以强制令电梯平层停靠。如此一来，既避免了乘客的人身安全受到威胁，而且还保全了设备，因此限速装置也是电梯系统中不可或缺的组成部分。
（三）保护设施
电梯运行到顶层与底层时是事故发生的爆发区，这也就意味着必须在两端采取更加周全的保护措施。首先，在两端均配备了强迫换速装置。一旦电梯轿厢运行到尽头速度仍未下降，那么系统就会自动启动开关使轿厢能够安全停靠。此外，电梯系统中还设有限位开关。该装置作为第二道保护，在电梯运行到端站未停靠且继续运行。在此种情况下就可以利用限位开关切断单向的控制电路，电梯轿厢则不能继续向同一方向行驶，但相反方向的运行则丝毫不受影响。不过限位开关对于电梯系统而言并非必须安装，这主要根据产品类型以及客户的要求来确定。最后，需要提到的是极限开关。在电梯运行过程中极限开关属于第三道防护措施，也是按照要求必须安装的装置之一。在设计中该装置与电气线路串联，直接控制轿厢的动力系统。当电梯轿厢达到地坑、顶部位置时，极限开关就会自动断开曳引系统的电路，从而使轿厢及时停靠。
三、电梯机械结构分析
（一）门系统的形式
电梯门作为机械结构的重要组成，不仅复杂程度较高而且形式也十分丰富。国内常见的电梯门就超过三种，分别应用到不同种类的电梯中。比如一般住宅建筑常用的中分电梯门，通过两侧对称的两扇门来实现闭合。抑或是货梯中的单向开闭形式，这样能够在轿厢出口处获得较大的空间，方便货物的装卸。此外还有一种上下开合的电梯门，这种设计形式通常只在一些大吨位货梯中使用，在国内的普及程度并不高。而电梯门既包括轿厢自带的主动门，也还改了（也包括）楼层外设置的被动门。这种设计方式能够使电梯在运行过程中轿厢能够得到安全的保护，避免乘客跌落的现象。而当轿厢平层时，主动门上的门刀就会勾连被动门实现开合。在门系统中起到控制作用的则是门机，当操作指令下发时则可以使各机械部件作出（做出）动作。
（二）轿厢系统的运行
轿厢可以说是电梯机械结构中的承重部位，也是与乘客最密切相关的部分。其主要由轿厢体与轿厢架组成，这两部分结构对电梯平稳运行的意义同样重要。厢体作为乘客重力的承载体，其强度以及性能关系到电梯的安全系数。而轿厢架则更多起到固定和平衡的作用，在上下运行过程中轿厢架则能维持轿厢的水平。而且当下坠事故发生时，安全钳还可以与厢架固定起到防护作用。而轿厢体更多注重负荷问题，在底部通常都必须安装感应设备。一旦乘客重量超过了额定的数值，就会触发系统警报有效减少了由超载问题导致的安全事故。而考虑到后期的运维需求，轿厢的顶部强度必须能够支撑三名以上维修人员。在人性化设计上，轿厢的高度应该控制在合理的范围内但不应小于2m，以给乘客提供舒适的空间。
（三）曳引设备的原理
曳引系统包括曳引机、钢丝绳以及导向轮等多个部分，在运行过程中原理也较为复杂。仅仅是一个曳引机就涉及到电动机、制动机以及减速器，为整个系统的正常运作提供动力。相反，在曳引系统中存在减速器，用以控制电梯的运行速度。它的作用原理是通过降低电机功率，同时增大力矩的形式来削弱拉应力。还而曳引绳则在其中起到牵引的作用，当电机带动曳引轮转动时曳引绳受到摩擦力也随之移动，从而实现轿厢的位移。在曳引绳的两端分别固定了轿厢与平衡重，这种设计方法可以实现省力的效果，使轿厢在运行中始终平稳舒适。而导向轮则用以隔开轿与配重的距离，使得曳引力结构中的力臂更长，从而减轻电梯的运行荷载。在安装过程中需要垂直安装，并以其直径为间距来安装曳引轮。
结语
综上所述，经过一个多世纪的发展国内的电梯制造工艺逐渐成熟，电梯在人们日常生活中的应用也越来越广泛。然而近几年的电梯安全事故却警醒业界，在设计与运维工作中仍然存在一些缺陷。笔者希望通过本文的研究，可以细化梳理电梯系统中各装置与机械结构的功用，给此后的研究与生产提供一些启发。
参考文献：
[1]马春雷.关于电梯机械结构装置与安全乘梯问题研究——以韩国现代电梯为例[J].城市建筑，2013（04）：117.
[2]施巍.电梯制动器的结构型式与检验检测[J].化工管理，2018（08）：141.
[3]段文军.机械式三维立体车库机械结构及控制系统设计[D].北京工业大学，2009.