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摘要：随着建筑物楼层的增高，可用面积的日益减少，电梯的重要性越来越凸显。但是，在实际的生活中，由于电梯在机械设计方面的不合理性，电梯安全事故频频发生，这引起了社会关注。对电梯系统而言，电梯结构的合理化设计十分重要，直接对人们电梯的使用效果产生影响，在整个电梯能源安全运行方面占据着基础性作用。基于此，为了从根本上改造电梯，使电梯更好的服务于广大用户，加强对电梯机械设计合理化分析与研究具有重要意义。
关键词：电梯；机械设计；合理化
引言
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原理
在结构上，电梯机械主要划分为两部分：一部分是电气系统，另一部分是机械，有些电梯机械还会增加安全保护系统。首先，电气部分仍由两部分构成，分别为电气控制系统与电力拖动系统。其次，机械部分主要包括安全保护系统、门系统、曳引系统、导向系统、重量平衡系统、轿厢系统等。电梯系统如图1所示。
图1电梯八大系统
在日常的使用过程中，电梯一般存在两种工作模式：一是升降，二是维护。本文将1:1饶绳电梯作为研究对象和内容，电梯升降过程的原理为：首先，电梯的电动机牵引并带动曳引轮产生运转动作，当电动机发生变速转动时，曳引活动由减速器代替产生联动，带动起引轮运转。在曳引轮与曳绳相互摩擦的作用之下，彼此之间产生了一定的牵引力，进而使电梯完成升降动作。另外，在电梯的维护系统中，其维护工作主要体现在电梯发生故障时，对电梯系统进行定期的养护或是有关人员进行及时抢修，促使电梯一直保持在良好运行的状态之中。
2电梯结构的安全性分析
电梯作为乘运工具，给人们带来便利的同时，也关系着人们的人身安全，电梯的安全性应该得到高度重视。常见的电梯事故有冲顶、蹲底等，最近两年门系统事故以及溜梯事件也时有发生。溜梯事故发生时，电梯突然下滑，不受控制，在此情况下，若下坠撞击到底部，就极易发生蹲底的情况；而冲顶则是电梯上升到井道顶部。显然电梯的控制系统极其重要，而其中制动器则是关键部件，它控制着电梯的启停以及使电梯保持停止状态，可以说它的性能与电梯良好运行有着密切的联系。通常而言，电气故障和机械故障是制动器主要的故障原因。如果制动器长时间使用没有及时检修维护，制动器的接触点极易出现触电接触不良或者粘连的情况，导致接触效果不理想，时好时坏，这时制动件和制动轮之间会不断摩擦，产生消耗和磨损，严重影响制动器的制动效果，不能保证电梯正常停止，出现故障。
机械故障。电梯基本处于常年运行状态，相关机械部件容易出现磨损或是锈蚀的情况，倘若不及时检修排查，极易导致电梯事故的发生。
3电梯机械设计中各系统问题及合理化分析
3.1重量平衡系
电梯机械中的重量平衡系统，主要是用于维持电梯与厢内重量的平衡，对整个系统而言，电梯的平衡感十分重要，在重量平衡系统中，主要装置具体包含补偿装置、补偿链条、对重装置等。在该系统运行过程中，导向轮与曳引轮会产生牵引作用，平衡系统也会通过重钢丝绳，将轿厢直接进行连接，以此实现电梯运行的平衡。另外，补偿链也具有维护电梯平稳运行的功能，当电梯的曳引高度超过标准限度范围内时，补偿链可以对补偿钢丝绳的差重进行补偿。此时，需要对电梯的额定载荷进行合理设置，还要对载荷的要求进行严格遵守。
3.2导向系统
导向系统的组成结构构成包括导靴、导轨架、导轨三部分，相应的功能是确保电梯能够按照正常的轨迹进行来回的运行，以此避免电梯被使用时，发生过多的振感。电梯中导轨的强度是提升用户使用舒适感的因素之一，在轿厢安全与稳定性方面能够起到关键作用。当发生紧急情况，安全钳类制动也可以在导轨的作用下，避免电梯坠落，对电梯的升降方向进行控制。另外，在电梯设计中，井道一般会安装四根导轨，其中两根应用于轿厢导向，另外两根应用于重架导向。
3.3轿厢系统
电梯中的轿厢系统，其主要作用是将货物与乘客运送到高层，该载体主要包括两部分，一是轿厢体，二是轿厢架。其中，轿厢体在构成上较为复杂，其组成部件包括轿底、轿壁、轿顶、轿门等。轿厢架主要负责的工作为承载与承运。在轿厢架上，设计者通常会安全拉条，拉条的作用就是防止轿厢发生倾倒，提升电梯使用时的刚韧度。另外，轿顶一般会设置有照明与检修装置，轿顶会设置有安全窗，一旦存在意外或危险情况，相关人员可以及时进行紧急救援。轿底的作用的对货物与乘客进行支撑，轿厢一般会设置有称重设备，当电梯的容量超出限度，报警器会启动。在轿顶与轿底的中间位置是轿壁，主要起到的是连接作用。在轿壁的背侧会设置有加强钢筋，以此对电梯的机械强度进行加强。
3.4门系统
近年来，电梯井道坠落的事故新闻屡见不鲜，该类型事故的引发，与电梯的门系统设计具有密切关联。门系统构造相当复杂，在整个电梯稳定性、安全性能当中，处于保障性的地位。门系统主要由四部分组成：一是开关门，二是厅门，三是轿门，四是保护装置。当电梯处于运行状态时，在启动之前，门系统当中的厅门与轿门能够起到保持关闭的状态，此时的厅门被要求设置门锁，以避免使用者提前进入到井道，进而防止发生电梯坠落事故，避免不必要的人员伤亡。
3.5曳引系统
曳引系统的功能就是，对轿厢及时提供来回与上下功能，为用户提供便捷与可靠的运输服务。在该系统中，其主要部分包含了曳引钢丝、限速轮、导向轮、曳引机等。其中，曳引机在电梯机械中起到引擎的作用，可起到提供动力的作用，属于曳引系统的核心性与关键性部件。在曳引轮机的牵引下，轿厢被提供了运行动力，以此按照指令完成相应的运输服务。另外，基于电机类型的不同，曳引机也被划分为不同型号，使用较多的为直流与交流。根据电梯运送速度的不同，曳引机也在速度上分为低速、快速、高速与超高速四个档位。另外，基于电梯结构形式以及减速方法的不尽相同，曳引机也被分为两种类型，两种类型的区别就在于有齿轮与无齿。
结语
为了设计出合理科学的电梯，尽量减少电梯故障的发生，本文将电梯机械设计合理化分析作为主要研究内容，在对电梯机械系统组成及原理进行分析的基础上，从导向系统、重量平衡系统、曳引系统、轿厢系统、门系统等系统合理化设计方面做出系统探究。研究结果表明，电梯机械的设计、制造与安装是一项复杂的过程，由动力系统与开关控制系统构成。为了从根本上提供电梯的安全性，就必须发现并采取措施应对电梯结构设计中存在的问题。在未来，还需进一步加强对电梯机械设计合理化分析与研究，使电梯真正为人民提供便利。
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