候百波

【摘 要】同傳統(tǒng)運(yùn)輸設(shè)備相比，電梯的運(yùn)輸與其存在著眾多的相同之處，但是同樣因電梯結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定而導(dǎo)致的安全問題對(duì)人們的生活秩序也產(chǎn)生了重要的影響。基于此，文章對(duì)電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)及相關(guān)問題進(jìn)行分析，以期能夠提供一個(gè)借鑒。

【關(guān)鍵詞】電梯；機(jī)械結(jié)構(gòu)；分析

1.電梯的概念及分類

1.1電梯的概念

現(xiàn)階段，電梯已經(jīng)廣泛的應(yīng)用到我國的城市高層建筑中，并且大多數(shù)人也都乘坐過電梯，然而人們對(duì)于電梯的理解相對(duì)來說還是較少的，并且理解的程度也基本都局限在狹義的概念上面，狹義的概念是這樣定義電梯的，其就是針對(duì)規(guī)定樓層服務(wù)的，電梯包含了轎廂垂直或傾斜的升降設(shè)備，而自動(dòng)扶梯和人行道則是不包含在電梯的范圍內(nèi)的。而從廣義的概念上對(duì)電梯進(jìn)行理解，認(rèn)為電梯主要指的是具有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的，能沿著固定的軌道進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的踏步和梯級(jí)或是沿著剛性導(dǎo)軌運(yùn)送貨物的箱體，其是一種能夠完成平行運(yùn)送或是升降運(yùn)送作業(yè)的機(jī)電設(shè)備。而廣義上的電梯設(shè)備則是應(yīng)包含載貨電梯、載人電梯、自動(dòng)人行道以及自動(dòng)扶梯。

1.2電梯的分類

（1）對(duì)電梯進(jìn)行分類時(shí)，如果以其運(yùn)行的速度快慢為依據(jù)，那么通常應(yīng)將電梯分為超高速電梯、高速電梯、快速電梯和低速電梯四大類，超高速電梯的運(yùn)行速度是要超過4m/s的，通常在分區(qū)進(jìn)行控制的高層大廈中常采用這種電梯；而高速電梯的運(yùn)行速度則是在2m/s-4m/s的范圍內(nèi)，在高層寫字樓中通常會(huì)采用高速電梯；快速電梯的運(yùn)行速度一般都在1m/s-2m/s的范圍內(nèi)，通常情況下，住宅電梯和樓層數(shù)小于15層的多層客梯會(huì)采用快速電梯；低速電梯的運(yùn)行速度是小于1m/s的，其通常都被應(yīng)用在絕大部分的貨梯中；（2）如果根據(jù)使用用途對(duì)電梯進(jìn)行分類，一般可以將電梯分為乘客、觀光、載貨、雜物、醫(yī)用、船舶以及車輛等多種類型，同時(shí)市場上還存在著一些特殊種類的電梯，常見的有立體停車場用電梯、斜行電梯以及建筑施工電梯等。

2.電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)及主要裝置分析

2.1門系統(tǒng)

電梯的門系統(tǒng)由層門、轎門及開關(guān)門機(jī)構(gòu)組成，層門和轎門由門、導(dǎo)軌、滑輪、滑塊，門框、地坎等部件組成。門系統(tǒng)的主要作用是防止侯梯的人員出現(xiàn)不安全的事故，避免轎廂內(nèi)的人員與井道之間發(fā)生碰撞的情況。為了保證電梯安全的運(yùn)行，在電梯的啟動(dòng)之前，應(yīng)當(dāng)保證轎門與廳門為關(guān)閉的狀態(tài)，并要求在廳門上安裝門鎖，從而將廳門鎖住，只有在專用鑰匙解鎖的情況下，才能將廳門打開；對(duì)于控制電路來講，借助于門鎖上的微動(dòng)開關(guān)可對(duì)電梯回路的接通及斷開進(jìn)行控制，從而方面對(duì)電梯的起動(dòng)及其運(yùn)行過程進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。對(duì)于門系統(tǒng)而言，應(yīng)當(dāng)保證下面幾個(gè)方面的內(nèi)容：在轎廂未升到層門并停穩(wěn)前，層門應(yīng)自動(dòng)進(jìn)行閉鎖；轎廂在運(yùn)動(dòng)時(shí)轎廂門應(yīng)處于自動(dòng)閉鎖狀態(tài)。

2.2曳引系統(tǒng)

這一系統(tǒng)的主要作用為及時(shí)的牽引轎廂的上行和下行，從而幫助乘客順利的到達(dá)相應(yīng)的樓層。其主要包括曳引機(jī)、導(dǎo)向輪、反繩輪和曳引鋼絲繩等部分，曳引機(jī)是電梯的動(dòng)力提供裝置，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的差異性又分為直流曳引機(jī)和交流曳引機(jī)，根據(jù)速度的快慢可分為超高速、高速、快速和低速曳引機(jī)，根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的區(qū)別可分為臥式曳引機(jī)和立式曳引機(jī)，根據(jù)減速方式的差異性分為無齒輪曳引機(jī)和齒輪曳引機(jī)。電梯的轎廂通過曳引鋼絲繩懸掛在曳引輪上，曳引輪在曳引機(jī)的驅(qū)動(dòng)下就可以實(shí)現(xiàn)轎廂的上下運(yùn)行。導(dǎo)向輪用于分開轎廂和對(duì)重的間距，安裝在曳引機(jī)機(jī)架或者承重梁上。轎廂側(cè)反繩輪設(shè)置在轎廂的頂部或底部，對(duì)重側(cè)反繩輪設(shè)置在對(duì)重架的頂部。曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對(duì)重上（或者兩端固定在機(jī)房內(nèi)的曳引機(jī)機(jī)架上、承重梁上），轎廂的升降依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。

2.3轎廂系統(tǒng)

轎廂由轎廂架、轎底、轎壁、轎頂組成。轎廂架由上梁、下梁、立柱、拉條等部件組成，其作用是固定和懸吊轎廂。在上下梁兩端固定有導(dǎo)靴，引導(dǎo)轎廂沿著導(dǎo)軌上下移動(dòng)，保持轎廂在井道內(nèi)的水平位置。在下梁上裝有安全鉗，在電梯超速下墜時(shí)，安全鉗可在限速器帶動(dòng)下將轎廂夾持在導(dǎo)軌上，在上梁上還有固定繩吊板，起懸吊轎廂的作用。

電梯的轎廂體一般由轎底、轎頂、轎壁和轎門組成。GB7588-2003規(guī)定，轎廂內(nèi)部凈高度不應(yīng)小于2m，并詳細(xì)規(guī)定了轎廂的有效面積、額定載重量和乘客人數(shù)。

轎底是轎廂支撐負(fù)荷的組件，其前沿設(shè)有轎門地坎，地坎處裝有一塊垂直向下延伸的光滑擋板（護(hù)腳板），GB7588-2003規(guī)定，其垂直部分的高度不應(yīng)小于0.75m。轎底還安裝了轎廂稱重裝置，當(dāng)轎廂載荷超重時(shí)，電梯不能起動(dòng)，并發(fā)出報(bào)警聲。

而轎頂上，通常設(shè)置有檢修用的檢修箱及照明設(shè)備，以便在發(fā)生故障時(shí)，檢修人員能夠在轎廂頂檢修井道內(nèi)的設(shè)備。轎廂頂也設(shè)置有防護(hù)欄，以確保電梯維修人員的安全。

2.4導(dǎo)向系統(tǒng)

此系統(tǒng)主要包括了三個(gè)部分的結(jié)構(gòu)，分別為導(dǎo)軌、導(dǎo)軌支架和導(dǎo)靴，其主要作用是限制轎廂和對(duì)重的活動(dòng)自由度，保證轎廂和對(duì)重在井道中是按照正確的路線上下運(yùn)行。導(dǎo)靴裝在轎廂和對(duì)重架上，與導(dǎo)軌配合，能夠精確的控制電梯的升降軌跡，所以，導(dǎo)向系統(tǒng)就是可以保證對(duì)重和轎廂在垂直方向移動(dòng)，保證對(duì)重和轎廂在井道中都是處于一個(gè)合理的位置。在電梯的井道中通常會(huì)設(shè)置四根導(dǎo)軌，兩根是對(duì)重架導(dǎo)向，另外兩根則是轎廂導(dǎo)向，固定導(dǎo)軌時(shí)通常都采用壓導(dǎo)板，并使用緊固件固定在導(dǎo)軌支架上，導(dǎo)軌支架與井道壁聯(lián)接。

2.5重量平衡系統(tǒng)

重量平衡系統(tǒng)主要包括了補(bǔ)償裝置、補(bǔ)償纜、補(bǔ)償繩以及對(duì)重等結(jié)構(gòu)部分，在曳引輪和導(dǎo)向輪的牽引下，對(duì)重用的鋼絲繩會(huì)直接連接轎廂，而在整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，這一系統(tǒng)主要起到的是對(duì)電梯和轎廂負(fù)載的平衡作用。在配置對(duì)重量的量值時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格的依據(jù)電梯額定載重量的相關(guān)要求，從而保證整個(gè)電梯系統(tǒng)是具備一個(gè)良好的使用狀態(tài)的。如果電梯的曳引高度超過了30m，那么曳引鋼絲繩的差重對(duì)電梯運(yùn)行的平衡性和穩(wěn)定性就可能會(huì)產(chǎn)生影響，所以，必須設(shè)置補(bǔ)償纜和補(bǔ)償鏈等相應(yīng)的補(bǔ)償裝置。

2.6電梯機(jī)械結(jié)構(gòu)中的機(jī)械裝置

為了最大限度地保證電梯使用的安全性，那么在電梯機(jī)械結(jié)構(gòu)中還必須設(shè)置有安全鉗、限速器、緩沖器和上下極限超越保護(hù)裝置等機(jī)械裝置，當(dāng)電梯系統(tǒng)的運(yùn)行速度超過了其極限值時(shí)，限速器就會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并且借助繩輪之間的摩擦力或夾繩機(jī)構(gòu)，提拉起安裝在轎廂梁上的安全鉗連桿系統(tǒng)，使轎廂兩側(cè)安全鉗的楔塊同步提起并夾住導(dǎo)軌，強(qiáng)制性的將轎廂停留在導(dǎo)軌上，在所有的安全開關(guān)都恢復(fù)狀態(tài)后，轎廂向上提起時(shí)，安全鉗才會(huì)釋放。在所有的安全保護(hù)裝置都失去作用后，緩沖器就會(huì)作為最后一道保護(hù)裝置，其能夠?qū)㈦娞莸哪芰课詹⑾牡?，避免轎廂出現(xiàn)撞底的事故。而極限超越保護(hù)裝置的最主要作用就是保證電氣系統(tǒng)的順利運(yùn)行，從而保證轎廂的穩(wěn)定運(yùn)行，避免撞底和沖頂?shù)劝踩鹿实陌l(fā)生。

3.信息技術(shù)在電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

電梯控制系統(tǒng)大部分都是借助電腦的軟硬件結(jié)構(gòu)，并搭配各式各樣的感應(yīng)器及預(yù)先所規(guī)劃的復(fù)雜的各式操作程序，結(jié)合成所謂的人工智能。精準(zhǔn)的監(jiān)控及引導(dǎo)各部電梯的動(dòng)作，是以模糊邏輯方法為基礎(chǔ)。模糊理論是根據(jù)不明確的信號(hào)，通過近似推理的過程，且經(jīng)過運(yùn)算而得到明確的結(jié)論，類似人頭腦中“過程模糊，結(jié)果明確”的思維特征。使用模糊邏輯數(shù)學(xué)分析統(tǒng)計(jì)法，能快速的找出任何時(shí)刻最適合的運(yùn)行模式。

文章主要以小型電梯控制系統(tǒng)為例，結(jié)合PLC控制技術(shù)的特點(diǎn)，提出了一套結(jié)合模糊邏輯理論，將推理、判斷、決策、控制等的知識(shí)思考行為，轉(zhuǎn)化成為知識(shí)庫及規(guī)則庫儲(chǔ)存于電腦中，再經(jīng)由模糊理論法（fuzzy theory）以數(shù)值計(jì)算方法完成推論，實(shí)現(xiàn)于此電梯控制系統(tǒng)的視窗化的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

系統(tǒng)的硬件架構(gòu)是由可編程控制器、步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器、傳感器等所組成。系統(tǒng)在可編程控制器內(nèi)部所完成實(shí)現(xiàn)的內(nèi)容，可先定義誤差量（E）與誤差偏差量（ΔE）兩軸，誤差量是由軟件設(shè)定的參考距離與回授距離的差值。誤差偏差量的計(jì)算是目前誤差En減去前一次的誤差量En-1，當(dāng)程序連續(xù)執(zhí)行下，循環(huán)一次的時(shí)間步距Δt很短時(shí)，可視為一個(gè)誤差偏差量ΔE，或稱之為誤差微分量ΔE/Δt。

（1）可編程控制器。系統(tǒng)所使用的控制器是利用三菱公司的產(chǎn)品。該系列PLC在電腦通訊的模式中，其交信資料的類型分別為讀取PLC元件及交信資料的交信型式和寫入PLC元件及交信資料的交信型式。（2）步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器。系統(tǒng)所使用的步進(jìn)電機(jī)及驅(qū)動(dòng)器可完成實(shí)現(xiàn)輸出距離，提供搭乘者更短的搭乘時(shí)間及更精準(zhǔn)的樓層距離定位。步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)不論是PM式、VR式或復(fù)合式步進(jìn)電機(jī)，其定子均設(shè)計(jì)為齒輪狀，這是因?yàn)椴竭M(jìn)電機(jī)是以脈波信號(hào)依照順序使定子激磁，以數(shù)字電壓輸入來控制其轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。就電機(jī)驅(qū)動(dòng)原理而言，將其脈波激磁信號(hào)依序傳送至A相、A+相、B相、B+相則轉(zhuǎn)子向右移動(dòng)（正轉(zhuǎn)），相反的若將順序顛倒則轉(zhuǎn)子向左移動(dòng)（反轉(zhuǎn)）。（3）傳感器。系統(tǒng)所使用的傳感器可完成實(shí)現(xiàn)取樣輸入信號(hào)，提供給可編程控制器的輸入端，進(jìn)入控制器內(nèi)部做運(yùn)算處理。

結(jié)束語

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，電梯的運(yùn)用越來越多。但是，同其他任何機(jī)電系統(tǒng)相同，電梯的裝置以及機(jī)械結(jié)構(gòu)間存在著不少問題，容易造成不安全事故的發(fā)生。因此，需要結(jié)合合理的優(yōu)化方法，從而更好地提高電梯的使用效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]包元.QS6100型電梯的結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化研究[D].沈陽建筑大學(xué)，2013.

[2]解艷彩.基于響應(yīng)面法的機(jī)械結(jié)構(gòu)可靠性靈敏度分析[D].吉林大學(xué)，2008.

[3]龔秋生.堆垛機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D].沈陽理工大學(xué)，2013.