两种三开门电梯系统的设计方案分析

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　电梯是现代高楼中必不可少的垂直代步设备，它的重要性已经与平面交通中的汽车相同。随着社会经济的发展，电梯在城市化进程中得到了日益普及；伴随城市土地的升值，现代进程对电梯的功能与品质提出了新的要求，新的设计思维冲击着广大的电梯设计人员。本文对三开门电梯系统进行了探讨，主要对比分析了两种三开门电梯轿厢、轿架设计方案。
1 三开门电梯技术特点
　　常规的载人客梯都是轿厢单方向开门，一般的载货电梯出现有轿厢两面开门，称之为对通门。但是电梯三面开门在电梯设计与运用上比较少见，技术上有一定难度，三开门电梯主要技术特点有以下几个方面：（1）轿厢、轿架必须满足三面开门：常规的轿厢都是一面开门或两面开门，要满足轿厢三面开门问题不是很大，但是常规的轿架两个立柱占据了轿厢两个面，剩余的两个面最多只能实现两面开门，供乘客进出轿厢，不能满足三面开门要求。（2）三套门机独立进行工作：电梯停靠或启动时，三个轿门、三个层门同时开启或关闭的时间是有差别的，要实现三套独立的门机同步运行，电气化控制方面需整体把握。（3）轿门净开门尺寸受井道尺寸制约：随着土地的升值，开发商为了最大化利用楼层资源，往往缩小井道空间尺寸，三开门电梯的三套轿门净开门尺寸在实际当中极大地受到了井道空间的制约。（4）井道空间布局复杂化：导轨、对重装置、限速器张紧装置、缓冲器等部件的布局受到轿架结构、三个轿门净开门尺寸、井道尺寸影响，其空间布局呈现复杂化、凌乱化。

2 两种三开门电梯轿厢轿架结构设计
　　由于常规设计方案无法满足三开门电梯设计要求，根据电梯载重量要求及井道尺寸等参数，本文在此介绍两种三开门电梯设计方案：背包式结构、45°斜置式结构。

2.1 背包式结构
　　由于要求电梯轿厢必须三面开门，显然常规电梯的轿厢轿架布置显然不能满足要求，因此轿厢轿架只能采用非标设计。液压电梯中经常使用的背包式轿架结构可以加以借鉴，对重装置放置在背包式轿架的中间，与背包式轿架相邻的两个面、相对的一个面分别放置一个门系统，实现电梯三面开门。背包式轿架结构如下图所示。

　　背包式轿架是在液压电梯中经常使用的一种承载轿厢的结构。液压电梯是通过液压动力源，把油压入油缸使柱塞作直线运动，直接使轿厢运动或间接通过钢丝绳使轿厢运动；而曳引式电梯是通过曳引机使轿厢和对重互相保持相对平衡来达到轿厢运行的目的。由于受力方式的不同，在曳引式电梯中几乎不直接采用液压电梯这种结构，背包式轿架的独特性要求电梯的土建结构图、轿厢、轿架、对重装置的结构作相应的修改，本文着重对轿厢、轿架的结构设计要求作相应探讨。
　　由于电梯轿厢三面开门，因此只有背包式轿架的一侧可以使用平时经常使用的轿厢壁结构，但其余三侧由于有轿门的缘故，操纵厢轿壁、门旁轿壁都要重新进行技术设计，每个轿门的上方设置门楣，一是确定轿门净高度，二是作为连接轿顶的底座，三是为门机安放预留空间；轿顶上除正常的连接孔和风扇孔外，在每一个轿门的上方，按门机的安装要求加装相应的门机底座；轿底板除了和轿壁的连接孔和操纵箱所需的穿线孔外，在三个轿门的开门口，需要安装护脚板，以保证电梯安全运行。

　　轿架上安装轿顶轮需作相应加强处理，轿架托架与立柱相连处要重点考虑载荷受力能力。由于轿顶轮安装位置严重偏离轿厢理论中心位置，在轿厢自重及载荷的共同偏载作用下，导靴承受着很大的偏载力，加剧了导靴与导轨的剧烈摩擦，产生噪声，同时也损坏了导靴的使用性能；如果导轨安装精度不良，如导轨接头、导轨垂直度等因素将导致电梯产生水平振动、垂直振动，直接影响电梯性能。因而背包式轿架设计只适应于载重量较低的电梯，通常承载能力在1000kg以下，所以对于大吨位的电梯，这种设计结构难以满足要求。

2.2 45°斜置式结构
　　对于大吨位的三开门电梯，例如一台载重1350kg、运行速度2m/s、井道尺寸2150×2010、三面开门规格：一面中分双折、两面旁开净开门宽800的电梯，由于该梯载重量较大，运行速度高，上述背包式轿架结构难以满足承载要求，现在考虑另外一种三开门轿厢轿架结构设计。将轿架与开门方向成45°放置、轿厢两个对角改为两个45°斜壁，轿壁结构图如下图所示。

　　轿厢三面开门，两个对角由原来的两个90°直角取而代之为两个与水平方面成45°的斜壁，这两个斜壁用来与轿架的立柱相连接。轿厢三面开门的轿门上方都设置门楣，其结构、作用与背包式轿架中门楣相同，轿壁的结构设计与常规的轿壁结构相同，不需要作过多的重新设计，只不过是多加了两个45°斜壁、两个门。而轿架的托架也由原来的四方形结构改为与轿厢壁相应的45°斜置结构，轿架其余结构设计同样可以参照常规轿架设计，不需要作很大的非标设计。轿顶轮的安装位置也不需要作变动，直接安装在轿架上梁上，处于轿架、轿厢悬挂中心位置上，避免了由于偏心载荷产生的偏心力作用，降低了偏载力对导靴的弯矩作用。跟背包式结构相比，45°斜置结构在整机性能上得到很大的加强，可以适用于不同大吨位的乘客电梯，具有很强的实用性。

　　45°斜置式结构的井道布局图如下图所示，对重装置、导轨安装架、轿底检修盒、限速器张紧轮等安全部件的安装位置根据井道空间实际剩余尺寸作相应设置。由于井道空间狭小，根据用户要求又必须尽量把轿厢做得更宽敞，因而在井道空布局设计时，要全面考虑各安装部件要求，确保每个部件都有足够的安装空间，即符合国标要求，又满足客户需要。

　　在本结构中，由于技术需要，本文对井道空间布局图及轿壁结构图中结构尺寸不做具体描述，借助三维软件PRO/E实体效果，设计出三开门电梯轿架、轿厢及轿架—轿厢装配图，如下图所示。

结束语
    本文针对三开门电梯的技术难点，介绍了两种不同的轿厢、轿架设计方案，并对其结构特点作了相应分析。随着社会的发展，各种非标电梯的设计需求日益增加，结构创新与技术创新正是广大电梯研发人员立业之本。
参考文献
[1] GB 7588-2003，电梯制造与安装案例规范[S]
[2] 吉林工业大学．工程机械液压与液力传动[M]．北京：机械工业出版社，1979