林偉儉

摘 要：電梯是高層建筑中非常常見(jiàn)的一種機(jī)械設(shè)備，能夠?yàn)榻ㄖ羯舷聵翘峁┍憷?，已?jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪幸豁?xiàng)不可或缺的建筑設(shè)施。一般情況下，建筑對(duì)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(yùn)輸，而在一些特殊建筑中，需要采用特殊的電梯結(jié)構(gòu)來(lái)保證其正常使用。本文對(duì)一種直角開(kāi)門電梯轎廂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析，并結(jié)合專業(yè)建模軟件以及立梯驗(yàn)證，就結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性和可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：直角開(kāi)門；電梯轎廂；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

前言

電梯屬于一種以曳引機(jī)為主要?jiǎng)恿Φ拇怪边\(yùn)輸設(shè)備，常見(jiàn)于高層建筑，能夠用戶人員或者貨物的運(yùn)輸。新時(shí)期，伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電梯的技術(shù)水平也在不斷提高，已經(jīng)成為了一種非常典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。在部分建筑中，因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)特殊，常規(guī)電梯的單開(kāi)門或者前后雙開(kāi)門結(jié)構(gòu)并不能很好的滿足使用需求，需要技術(shù)人員做好電梯轎廂結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)。

1.電梯的發(fā)展

建筑施工技術(shù)的發(fā)展，以及城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程的加快，使得高層建筑成為了城市建筑的主流，而在動(dòng)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(kāi)電梯。簡(jiǎn)單來(lái)講，電梯指能夠服務(wù)于建筑內(nèi)部若干特定樓層，轎廂運(yùn)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(yùn)輸設(shè)備。電梯最早產(chǎn)生于19世紀(jì)中期，當(dāng)時(shí)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(yīng)用；19世紀(jì)80年代，電梯驅(qū)動(dòng)裝置得到了改善，電動(dòng)機(jī)可以借助相應(yīng)的蝸桿傳動(dòng)來(lái)帶動(dòng)纏繞卷筒動(dòng)作，使用平衡重來(lái)保證安全；19世紀(jì)末，摩擦輪傳動(dòng)的出現(xiàn)，使得電梯的提升高度得到了顯著改善，其也開(kāi)始被廣泛應(yīng)用到高層建筑中；20世紀(jì)末，永磁同步曳引機(jī)作為一種新的動(dòng)力，被應(yīng)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(jī)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(jìn)到了超高層發(fā)展的階段。

伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)電梯行業(yè)呈現(xiàn)出了一種前所未有的發(fā)展態(tài)勢(shì)，巨大的市場(chǎng)空間也使得很多全球知名電梯企業(yè)在我國(guó)建立起了獨(dú)資或者合資企業(yè)，推動(dòng)了電梯行業(yè)的國(guó)際化發(fā)展，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理理念和經(jīng)營(yíng)模式不斷更新，電梯的質(zhì)量和安全性顯著提高。在科學(xué)技術(shù)的帶動(dòng)下，電梯的發(fā)展呈現(xiàn)出了幾個(gè)特點(diǎn)，一是以人工智能技術(shù)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(yùn)行管理更加簡(jiǎn)單，運(yùn)行安全性更強(qiáng)；二是曳引機(jī)、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(lái)高層乃至超高層建筑電梯的主流；三是藍(lán)牙技術(shù)被廣泛應(yīng)用到了電梯中，能夠?yàn)樾畔鬟f提供便利，保證信息的質(zhì)量；四是可視系統(tǒng)或者人機(jī)對(duì)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(jìn)行溝通，即便遇到突發(fā)狀況，也能夠在第一時(shí)間進(jìn)行解決，保障電梯的運(yùn)行安全[1]。

2.直角開(kāi)門電梯轎廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1井道布置

對(duì)于直角開(kāi)門電梯而言，井道的布置非常關(guān)鍵，而其井道一般都比較復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)人員做好電梯部件在井道內(nèi)部布設(shè)的分析和計(jì)算。而對(duì)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(yù)留限速器安裝空間的情況下，如何對(duì)轎廂位置進(jìn)行布設(shè)，也就成為設(shè)計(jì)人員必須關(guān)注的一個(gè)核心問(wèn)題。如果將兩個(gè)對(duì)角進(jìn)行抹角處理，可以近似將轎廂看做正方形，其導(dǎo)軌被設(shè)置在對(duì)角巷兩側(cè)，而考慮井道導(dǎo)軌和門洞位置的雙重限制，電梯開(kāi)門并不能選擇常規(guī)的中分兩扇形式，只能選擇旁開(kāi)兩扇。設(shè)計(jì)人員需要做好相關(guān)數(shù)據(jù)的收集工作，通過(guò)計(jì)算的方式，確定好轎廂中心和開(kāi)門中心的偏移距離，這樣能夠避免轎門和導(dǎo)軌架的相互影響。從保證轎廂系統(tǒng)平衡的角度，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要確定好其中心位置，明確在何處設(shè)置懸吊裝置才能保證安全。經(jīng)過(guò)全面系統(tǒng)分析，轎廂的中心為正方形幾何中心，而因?yàn)殡娞莶捎昧藢?duì)重后置的方式，需要技術(shù)人員立足井道空間的實(shí)際情況，做好對(duì)重框架及轎廂側(cè)導(dǎo)軌架最小間距的計(jì)算，最終確定好對(duì)重的具體位置。

2.2結(jié)構(gòu)確定

直角開(kāi)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(jié)構(gòu)，如上下梁、側(cè)梁、拉條等，四是結(jié)構(gòu)轎頂。在對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定以及三位建模的過(guò)程中，可以從這些結(jié)構(gòu)類型出發(fā)。

2.2.1轎廂圍壁

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

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(zhì)量關(guān)系著電梯轎廂的運(yùn)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(gè)組成部分，減震墊一般選擇橡膠墊，能夠?qū)φ駝?dòng)進(jìn)行吸收，地坎支架的作用是連接轎門地坎，保證電梯運(yùn)行安全。普通電梯中，轎廂采用的是前開(kāi)門或則前后開(kāi)門，內(nèi)轎底對(duì)為長(zhǎng)方形或者正方形，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，而直角開(kāi)門電梯的對(duì)角兩側(cè)為45°傾角，轎廂被固定在轎底上，廂門處于前側(cè)和右側(cè)，兩側(cè)轎廂門相互垂直[2]。為了保證重量的合理分布，需要對(duì)內(nèi)轎底中減震墊的位置進(jìn)行優(yōu)化，具體如圖1所示。

2.2.3主體結(jié)構(gòu)

主體結(jié)構(gòu)即轎架，包含了上下梁、側(cè)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(gòu)件提供支撐，還必須能夠從容應(yīng)對(duì)電梯運(yùn)行中的各類工況載荷，這樣才能切實(shí)保證電梯運(yùn)行安全。對(duì)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(yīng)的曳引鋼帶，沿著電梯導(dǎo)軌，于電梯井內(nèi)部運(yùn)行。在轎架中，上梁和下梁都需要連接在側(cè)梁上，下梁與內(nèi)轎底的連接可以通過(guò)相應(yīng)的橡膠減震墊實(shí)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(cè)梁上，從而限制轎底變形的現(xiàn)象?？紤]到轎門被設(shè)置在轎廂的前側(cè)和右側(cè)，從保證系統(tǒng)整體平衡的角度，需要在兩個(gè)轎門對(duì)側(cè)的下梁部分，設(shè)置相應(yīng)的平衡塊懸掛裝置。設(shè)計(jì)人員可以將轎架中的拉條設(shè)置為斜拉式，兩端分別連接下梁安裝孔以及側(cè)梁身處的連接板。

2.2.4結(jié)構(gòu)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(huì)對(duì)電梯的正常運(yùn)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(kāi)門電梯轎廂中，轎頂可以分為前中后三個(gè)部分，前后兩部分轎頂為了能夠配合轎廂壁和內(nèi)轎底，對(duì)角同樣需要采用45°抹角設(shè)計(jì)，而依照直角開(kāi)門的方向，需要在轎頂右側(cè)，設(shè)置類似于前頂?shù)拈T楣接口。同時(shí)，應(yīng)該在轎頂對(duì)角45°的位置，設(shè)置相應(yīng)的橡膠塊和防晃支架，做好固定工作，確保其能夠?qū)⑥I架兩側(cè)的橫梁卡住，保證轎廂整體穩(wěn)定，避免其在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)左右晃動(dòng)的情況。轎架中，上梁采用的是斜45°布設(shè)的方法，因?yàn)檗I頂空間有限，加上轎廂整體的結(jié)構(gòu)布局相對(duì)特殊，需要在中部轎頂?shù)膬蓚?cè)，布置相互對(duì)稱的轎頂風(fēng)機(jī)開(kāi)孔，為風(fēng)機(jī)的設(shè)置預(yù)留空間[3]。

2.3裝配檢查

電梯轎廂本身的零部件眾多，結(jié)構(gòu)也相對(duì)復(fù)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(fèi)問(wèn)題。因此，對(duì)于直角開(kāi)門電梯轎廂的裝配檢查，最終選擇了SolidWorks三維軟件，開(kāi)展整體裝配，整個(gè)裝配環(huán)節(jié)可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成，而且裝配過(guò)程中也可以隨時(shí)檢查，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)不同零部件相互干擾的問(wèn)題，表明模型裝配合理。

2.4立梯驗(yàn)證

電梯本身被應(yīng)用在實(shí)際建筑工程中，而考慮到其轎廂結(jié)構(gòu)的特殊性，在進(jìn)行零部件加工及裝配的過(guò)程中，可能出現(xiàn)各種問(wèn)題，為了保證電梯運(yùn)行安全，需要在出廠前做好必要的立梯驗(yàn)證。立梯驗(yàn)證的重要目的，是為了對(duì)轎廂結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行檢驗(yàn)，判斷轎廂在實(shí)際安裝環(huán)節(jié)是否存在困難，找出有效的應(yīng)對(duì)措施，為現(xiàn)場(chǎng)安裝施工提供指導(dǎo)。電梯轎廂的實(shí)物如圖3所示，驗(yàn)證結(jié)果顯示，轎廂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在裝配過(guò)程中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)部件存在任何問(wèn)題，說(shuō)明設(shè)計(jì)方案可行，轎廂能夠滿足實(shí)際需求[4]。

3.結(jié)語(yǔ)

總而言之，本文提出了一種不同于常規(guī)電梯的直角開(kāi)門電梯轎廂結(jié)構(gòu)，并就其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，對(duì)照建筑本身的井道平面結(jié)構(gòu)，對(duì)電梯轎廂的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了明確，運(yùn)用SolidWorks三維軟件，開(kāi)展整體裝配檢查，再配合立梯實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了電梯轎廂設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性，希望能夠?yàn)樘厥怆娞蒉I廂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供一些參考。

參考文獻(xiàn)：

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