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摘要：近年来，随着城市化的快速推进，我国人口越来越多，人均面积不断减少，国家可用土地面积也在不断减少，为了节省土地资源，建筑物的楼层也在逐渐增高，楼层越高，居住在其中的人们上下越不方便，所以有了电梯的出现，而电梯的重要性也越来越来明显，可是电梯在生活中的安全性能则是不太乐观，也带来了很多的不愉快。当前最受人民关注的是电梯的安全和电梯的合理化的设计，在此文中主要介绍了电梯机械系统的工作原理并分析了电梯的结构安全性，并对电梯的机械设计合理化进行探究。
关键词：电梯；机械设计；合理化
引言
当下建筑行业纷纷采用增加楼层的办法缓解建筑用地的紧张问题，尤其在大中城市，高层建筑日益增多。为使广大用户克服因高层带来的不便，这些高层建筑无一例外会安装电梯。电梯带来的便捷是毋庸置疑的，无法想象电梯一旦发生故障会对人们生活带来多大的不利影响，因此电梯的不可或缺性使得人们对电梯提出了更高的要求。
1电梯机械系统工作原理
电梯主要由电气与机械部分组成，其中会有部分电梯增设安全保护系统。倘若根据电梯机械结构划分，则可将电梯划分为机房、层站、轿厢、井道等部分。其中，电梯的机械部分主要涵盖轿厢系统、导向系统、重量平衡系统、曳引系统以及门系统等，电梯使用中通常会出现正常升降情况与停止维护情况。我们以1:1绕绳电梯举例对其工作原理进行说明，电梯的升降功能实现主要由曳引轮通过牵引钢丝绳和电动机传动，位于钢丝绳两端部位悬挂轿厢与对重，在电动机变速转动的过程中，减速器则会同时联动曳引轮转动，基于钢丝绳与曳引轮产生摩擦，便能保证两者之间能够产生足量牵引动力去带动电梯升与降。
2电梯结构的安全性
人们对电梯的依赖性越来越严重，作为一种运输工具，除了给人们生活带来方便的同时，也对人们的生命财产安全也有着紧密的联系，因此在安装电梯的时候要高度重视电梯的安全性问题。这几年内，我国多个地区发生电梯安全事故，导致人们的生命财产受到损失，而这些事故中，常见的事故有冲顶、坠落、蹲底等。如电梯在发生溜梯事故的时候，电梯会突然不受控制发生下滑，如果电梯在这种情况下无法减速，电梯就会坠落到底部，发生蹲底的情况。而电梯的冲顶是因为电梯在升到顶部的时候动力依旧未撤离，就会不受控制冲击到井道的顶部。电梯出现故障的时候不少情况属于制动器故障，而制动器故障的主要原因是电气和机械两个方面。出现故障的主要原因是长时间使用却很少维修、护理，导致制动器出现接触不良、粘连情况，这时候电梯就时好时坏，加快零件的磨损程度，最终结果会使制动器的制动效果出现差错，无法使电梯到达指定位置，也无法及时完成停止指令。电梯的机械故障非常好理解，这是机械都会出现的情况，大多数因为电梯长时间使用，内部零件会不断出现磨损与腐蚀，检查工人没有对零件进行及时维修，也没有更换新的零件，这就会导致电梯出现机械故障，很容易发生电梯事故。
3电梯机械结构的合理化设计分析
3.1电梯导向系统的设计
电梯导向系统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。电梯导向系统由导轨、导靴、导轨架三部分构成，在电梯升降的过程中，导向系统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，对导靴的靴头、靴体和靴座进行合理化设计，主要包含三项措施，优化导轨结构形式、严格筛选材料以及不断校核导轨强度。
3.2曳引系统的设计
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。
3.3重量平衡系统设计
电梯机械结构中的重量平衡系统属于不可获取部分，其作用主要在于维持轿厢负重与保持电梯平衡，这在保证电梯稳定运行方面发挥着重要作用。一般来讲，电梯的重量平衡系统主要包含对重、补偿链与补偿装置三部分，在电梯运行状态下发挥牵引作用的为导向轮与曳引轮，唯有保证轿厢与重钢丝绳的有效连接，才能确保电梯平衡状态。补偿链的主要功能在于电梯的曳引高度超过额定范围时，能够对钢丝绳的差重进行补偿。因此，要想保证电梯稳定运行，则需要对其荷载进行合理设置，并且需严格遵循荷载要求。
3.4称量装置设计
一般来讲，电梯的称量装置大多数会被安装在轿厢顶部绳头组合联结处，该装置的主要部件为杠杆与弹簧组，工作原理便是借由杠杆的摆动幅度去体现出电梯轿厢内部的承载重量，倘若超过荷载，杠杆的摆动幅度便会超出额定范围，进而触发保护机制。此外，超载称量装置如何受设计所限而无法安装在轿顶或者轿顶部位，并且电梯设计采取2:1绕法时，便可将超载称量装置安装在机房当中。值得注意的是，这一装置同轿顶称量装置相同的是都需要安装在电梯顶部绳头联结处，但其杠杆会跟随绳头呈纵向上下移动，一旦电梯内部重量超出荷载，便会自动触发保护机制。
3.5轿厢系统的设计
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。
结束语
电梯的合理化设计与人们的生命安全息息相关，电梯设计得越合理，电梯的稳定性与安全性就越高。从文章中看，电梯的设计、制造与安装是非常的复杂，对技术的要求也非常高，需要先进的动力系统与开关控制系统等共同组成。现在我国对电梯设计安装这一技术还是不够先进，在安装的过程中时有瑕疵，有时候会留下一些安全隐患问题，所以我们需要对电梯机械设计合理化进行研究，以便为设计出合理、科学的电梯，在最大程度上为人们提供方便。
参考文献
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