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摘要：电梯是高层建筑最为重要的组成部分，可以说是电梯推动了高楼大厦向着更高的方向发展，电梯为人们的生活提供了极大的便利。电梯的安全操作与运行非常重要，在前几年出现多起电梯坠梯事件，造成了巨大的损失，产生了极其恶略的社会影响。因此，整梯制造厂家，提高电梯的安全性与稳定性已经成为电梯行业发展的重中之重。本文基于电梯机械设计合理化分析展开论述。
关键词：电梯；机械设计；合理化
引言
就电梯机械设计而言，安全性能是所有性能指标当中最重要的指标。然而，很多电梯本身都存在诸多安全隐患，导致各类安全事故不断发生。由此可见，在电梯的设计过程中，必须重视各类安全装置的结构设计，确保其能够及时、有效的制停电梯，从而确保用户的人身安全。
1关于电梯设备必备的运行条件
关于电梯的安全运行条件首先需要确认一下几个方面的安全管理，（1）电梯轿厢与各个楼层之间的所有电梯层门都必须确认是处于紧闭的状态，这一部分是电梯设备安全运行的关键基础。一旦出现电梯的轿厢门或某一范围的层门有关闭不严密的情况发生，导致电梯设备在高速运行的过程中发生剪切、掉落等重大安全风险。（2）保证安全、可靠的安全控制系统，首先核实电梯设备内部的安全回路是否处于紧密闭合的状态。电梯设备内部的安全控制系统对电梯的运行环境起到一定的重要作用，其工作原理是通过针对各种不同类型的安全保护装置以及各路电气开关所组织而成的，一旦电器开关发生故障现象，在这种情况下，就会引发安全回路装置的失电现象发生，严重干扰电梯设备的安全运行。（3）正常状态的运行方向。电梯的运行条件首先需要满足上述的两种安全条件，其次再针对电梯设备正确的运行方向，才能够最大化地降电梯设备的运行风险降低到最低值。由此可知，只有保障上述三个基本运行条件，而重点关注安全回路是保证电梯安全运行的关键点，安全回路装置也是控制系统的核心组织，因此，加强完善安全回路的管理并结合合理性与可靠性方面同时进行。
2电梯合理化设计的重要意义
近些年，电梯出现危险的情况屡有发生，由于电梯本身运行的过程中就会带来一定的设备老化以及负重过大，如果在设计当中不能进行完善，势必造成严重的安全问题。电梯的可靠性是电梯能够长期进行高压工作的基本保障。类似机电一体化技术的应用，帮助电梯提高可靠性和安全性的方面主要表现为：功能增强，相比于传统技术手段，现代机电一体化技术突破了技术瓶颈，将多种技术融合更加全面化，在保障电梯的基本功能外，增加了更多实用性内容，以满足市场的需求和人们的生活习惯；精度更高，机电一体化技术简化了机构，减少了传动部件，在机械的日常使用过程中，减轻了磨损程度，在机械的受力情况下，改善了误差带来的问题，同时在机电一体化的现代化应用当中，通过与计算机技术相结合，能够实现对电梯动态化监控和调整，实现以往的单纯机械技术所不能满足的工作精度；安全性提高，虽然电梯能够为人们带来极大便利，但由于电梯质量较大，并且长期循环运行，对于机体本身的负担较重，如果不能利用技术手段进行反馈，势必造成一定的安全威胁，而机电一体化技术当中对于安全防护问题的解决方式和预警方式多样，能够满足现代建筑的需求，其中的监控、报警、自动诊断、自动保护和安全联锁控制等技术，更加成为了电梯合理化的来源，为人们的人身安全带来了极大提高。
3电梯机械合理化设计
3.1电梯开门宽度、轿厢内宽、轿厢内深的合理化设计
①电梯开门宽度，即门系统到部件到大边墙的距离≥100mm，开门型式主要有中分、旁开双折、中分双折3种：
②电梯轿厢净宽，即对重装置外边线到大边墙的水平距离≥100mm；
③电梯轿厢净深，即轿厢总成后外边线到后墙的水平距离≥100mm：
现阶段，我国电梯开门型式主要有中分、旁开双折、中分双折等3种型式
如井道宽度有限，但客户要求较大开门宽度，则建议选用旁开双折开门型式，但旁开双折必须在和客户技术交底时，必须强调左旁开和右旁开的定义：站在厅外，面向轿厢。
分析a)国标规定：“井道必须垂直；允许偏差值为：当高度≤30m的井道≤0～+25mm”（土建误差规定是正差，但井道砌筑小了，我们也可以参考该值）；
b)国标规定：门系统运动部件、对重装置运动部件、轿厢总成运动部件至建筑物的水平距离≥50mm
综合a)b)两点100-25-50=25mm，仍有25mm的间隙，满足要求。
3.2井道结构的合理化设计
电梯的井道结构只要分为：①实心承重红砖+井道框架；②钢架井道；③空心环保砖；④空心红砖。其中③、④需要客户在井道内壁加装槽钢，已提供导轨支架的焊接“生根点”。解决该问题主要是在售前绘制电梯井道图时，在图纸显著位置注明“电梯井道必须用实心承重红砖砌筑”，固定层门门头的土建梁，也需注明：“（钢筋混凝土）门头梁，必须做，客户自理！！”
3.3轿厢尺寸的系列化、合理化
轿厢净宽、轿厢净深按50的倍数设计，形成鲜明的尺寸系列。前提是井道宽、深都向上圆整为10的倍数。例如：有些业务员测量井道是用激光测距仪测量的，井道宽在底单书写为2548，那么出图时设计人员写作2550（圆整为50的倍数）
3.4对重装置的合理化设计
对重总重量=轿厢自重+平衡系数（取0.5）×额定载重量。例如：1000kg乘客电梯的轿厢自重一般为1200kg。那么，其对重总重量=1200+0.5×1000=1700kg。按照对重装置标准机械图，每个零、组件（包括紧固件）的名称、规格、重量均用EXCEL表格罗列出来，然后用SUM函数求和，与公式计算值进行比较，适当增减对重块的规格和数量。
3.2电梯安全钳的设计计算
电梯的安全钳，是下行超速保护装置，主要分瞬时式安全钳和渐进式安全钳两种，额定速度≥0.63m/s的电梯，必须配渐进式安全钳。选用电梯安全钳必须考虑其必须持有《型式试验报告及合格证》且证在有效期内，其次是性价比。
3.2.1瞬时式安全钳的计算
基于能力守恒定律，安全钳在工作过程中，降低了电梯的动能和重力势能，一部分转化成了安全钳弹性元件的弹性势能，而另外一部分则转化成了摩擦热能。所以对于重量为P的轿厢，额定载重量为Q并设置两套安全钳的电梯，可以利用公式2Q=(P+Q)×g×h×r，对电梯的相关参数进行计算，式中：g—标准重力加速度，h—安全钳工作时，轿厢从开始减速到最终停止所移动的距离，r代表安全系数，一般数值为2或者3.5。
3.2.2渐进式安全钳制停距离计算
所谓制停距离主要是安全钳开启动作一直到轿厢最终停止期间，轿厢下降或者上升的距离。而这一过程中轿厢的平均减速度就是制停减速度。如果制停速度过大，可能会对轿厢内的乘客产生影响，而只听速度过小，又会影响轿厢的有效制停距离，造成较大的安全隐患。而制停距离对制停减速度造成最为直接影响，因此，必须采取有效的措施，确保电梯的制停距离控制在合理的范围之内。
3.3曳引系统设计
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：主、副承重梁、曳引机架、曳引钢丝绳、限速器轮、导向轮、机房（或顶层）轿厢返绳轮、机房（或顶层）对重返绳轮、曳引机等。其中，曳引机在电梯机械中起到引擎的作用，被比喻为“电梯的心脏”，业内也俗称其为“主机”。可起到提供动力的作用。曳引机属于曳引系统的核心性与关键性部件。基于电机类型的不同，曳引机使用较多的为：交流异步曳引机（涡轮蜗杆减速）与永磁同步曳引机（主要成分是稀土材料制作的）两种。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，曳引机又被分为2种类型，其主要区别就在于有齿轮与无齿轮。设计时，主要采用滑轮原理，通过定滑轮与动滑轮的排列、组合，达到提高曳引机机械效率的目的，但必须注意GB7588-2003规定的，绳轮节径是曳引钢丝绳直径的40倍。
3.4电梯导轨装置的设计
电梯导轨装置功能是限制轿厢和对重活动自由度，使轿厢和对重只沿着各自导轨作升降运动，使两者在运行的过程中更加平稳，不会偏斜，保证电梯机械稳定性，是电梯机械发展的一大里程碑。电梯导轨装置由导轨（轿厢导轨、轿厢辅助导轨、对重导轨）、导靴、导轨支架3部分构成，在电梯升降的过程中，导轨装置中的导轨和导靴都是常用部件，通常导靴固定在电梯上，在电梯升降的过程中导靴在导轨上滑动，其运行过程中摩擦系数较大，长期使用会导致导靴与导轨之间间隙增大，从而降低电梯运行稳定性，并产生较大的噪声，给电梯乘客带来不适感，而且还会降低导靴与导轨的使用寿命。为了解决上述问题，设计者进行了一系列研究，旨在延长导靴与导轨的使用寿命，主要包括以下几项措施：对导靴的靴衬、靴体和靴底座进行合理化设计，在不较大增加成本的前提下，适当地减少相邻两档导轨支架的铅垂距离。优化导轨结构形式、严格筛选材料以及对导轨强度进行校核计算。
结束语
随着现代社会的发展，电梯的应用范围将会越来越广泛，对电梯安全性的要求将越来越高。所以，必须注重电梯机械合理化设计，以方便、安全、稳定为对象进行研究，充分提高电梯的运行质量与效率，进而提高电梯运行的安全性。
参考文献
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