多层建筑的小型电梯设计

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2 方案的论证与选择

2.1 传动方案的选择

最早的垂直运输电梯采用卷轮结构，称为鼓轮式电梯。这种电梯在使用上很不安全。当电梯上下行程控制元件失灵，超越顶层的极限位置接近楼板时，钢丝绳继续被鼓轮卷绕，轿厢会撞击楼板，以致钢丝绳被拉断，轿厢从最高处自由落下，引起重大事故。为解决这种电梯的缺点，人们将电梯从卷扬结构变为曳引结构，大轮称为曳引轮，被曳引电动机拖动旋转。这种设计方式避免对重与轿厢相互碰撞。连接轿厢于对重是钢丝绳，称为曳引钢绳，这种曳引方法的特点是：当轿厢运行至顶层时，对重处于底层；轿厢运行至底层时，对重处于顶层，若电梯曳引电机失控，向上、下极限位置运行时，对重或轿厢将达到地坑地面，然后曳引钢丝绳开始打滑，不会出现钢丝绳被拉断的事故。同时，由于曳引电机钢绳不在鼓轮上缠绕，可以方便D增加钢丝绳的根数，电梯曳引方式的改变大大提高了电梯的安全性[4]。

电梯作为一种运输机械，它要求其传动装置能满足大距离在垂直方向上运动，并且有较高的传动精度和传动效率，通过对各种能实现上、下运动的机构进行，主要有以下几种：

第一；钢丝绳式：通过钢丝绳的拽引轿厢，实现轿厢的升降。

第二；液压、气压式：向液压（气压）缸中输入液压油（气体），使活塞实现升缩，把活塞的末端与轿厢连接，实现轿厢的升降。

第三；齿轮齿条式：固定导向轨道和安装齿条，在轿厢上安装齿轮，由电动机带动齿轮旋转，变转动为直线运动，从而达到轿厢上下运行的目的。

第四；螺杆式：把大螺母与轿厢想连接，螺杆垂直布置，通过电动机带动杆旋转，由于螺杆螺母间有螺旋角，把螺杆的转动变成螺母的上下运动，从而使与螺母连接在一起的轿厢上下运动[5]。

本项目所研究的电梯主要安装于已经建成的房屋,这些房屋一般都没有预留安装电梯的机房,为这些房子设计电梯,既需要考虑各种传动方式的优缺点，又要考虑把这些传动方式合理地与建筑物连接起来，要求对建筑不能有较大的改造施工。

既要考虑其实用性和安装的问题。通过现场参观各种居民楼房的建筑布局,

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发现步行楼梯的布置位置主要有图2-1所示的两种：

2-1 建筑物楼梯布置形式 图2-1 图建筑物楼梯布置形式 我国现有的居民楼的步行楼梯的布置方式，主要有以上两种。对于这两种形式的楼房，在其步行梯的墙面上安装电梯，主要考虑因素有以下几点：

第一；电梯的安装位置是否影响步行楼梯的正常使用；

第二；电梯安装运行后，是否对建筑物的墙体结构的受力状况有影响； 第三；安装的电梯与的搭配是否和谐。

如果要在楼房的其他位置安装电梯，对建筑物的施工工程量较大。按照现行的电梯安装情况，大多建筑物在安装电梯前就预留井道。如果对已经建成的楼房增加井道，这将增加施工成本。通过查阅相关资料，和请教有实际工程经验的工人师傅，认为比较合理的安装位置为图2-1所示的AB电梯的安装在步行电梯的一侧，把电梯的入口设置在一楼和二楼之间的平台处，在每两层之间的平台设置出入口，居住在各层的居民上下半层就可以方便乘坐电梯。

拟定电梯安装位置后，选用合适的驱动方式。

图2-2所示驱动方式，都只适合在预留井道的前提下安装电梯，它们只适合于安装于建筑物的内部。如果不进行较大规模的土建施工，不能采用这几种传动方式应用于实际工程中。如果采用螺杆式，这种传动方式要求把大螺母与轿厢连接起来，螺母与一根竖直的螺杆相配合，螺杆的轴线平行与墙的表面。工作时，电动机通过一套传动系统，带动螺杆的旋转，由于螺旋副的特点，螺母就沿螺杆轴线方向运动，带动轿厢上下运动，达到上下运送货物或人的目的。建筑施工时，必然要求在安装电梯的墙壁一侧建立地基，把螺杆竖直安装，并且螺杆的垂直度要求较高。如果从建筑物上引出拉杆，保证螺杆的竖直，这种方式可以满足螺杆垂直度要求。但是，这种方式影响

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曳引式 液压式 油压间接式 图2-2 常用电梯的驱动形式 了轿厢的上下运行。再加上螺旋副 如果采用其他方式固定螺杆工程造价会很高，制造难度较大，加工成本高。选用此传动方案，工程造价高，不适合用来做较大距离的传动。通过各种方案的比较，综合考虑使用性和经济性能，拟用齿轮齿条传动方式。

采用齿轮齿条传动，齿条固定在建筑物上，齿轮安装在轿厢上，电动机带动齿轮旋转，变转动为直线运动，从而达到轿厢上下运行的目的。所设计的传动系统如图2-3所示：

根据电梯的使用条件，以及电梯的起升高度较低等特点，轿厢的额定运行速度过高将会产生振动、噪音。参考采用齿轮齿条传动的施工电梯的设计，我们初定电梯的运行速度为0.4m/s。

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2.2 控制方案的选择

2.2.1 电梯控制方式的选择

电梯之所以能够实现多种功能，例如：楼层指示、厅外召唤、轿厢开关门、轿厢内指令登记、电梯定向选层、电梯的启、加速、稳速运行、到站减速、平层停车等：其功能主要由控制系统的控制来实现的。电梯的控制系统主要有继电器控制、可编程序控制、单片微机控制、多微机控制等几种形式。通过寻问相关技术人员，各种形式控制系统的价格相差很大，考虑到本设计的电梯功能简单，停靠站数少，采用性价比比较合理的可编程控制，所设计的电梯主要满足以下功能，电梯的定向、选层功能：乘客进入电梯按下要到达的层站指令按钮后，电梯应首先确定运行的方向，由于电梯运行时要应答轿内和厅外的许多指令召唤，确定首先在哪个层站减速停车；电梯的换速功能：电梯在到达目的的层站前，接受到换速信号，电梯开始减速运行；平层控制功能：电梯减速到达目的层站开门区时要求平稳准准确停靠，并且达到一定的平层精度；检修运行功能：为变于检修和维护，应在轿厢顶部装一个易于接近的控制装置，当电梯一经进入检修运行应取消正常运行[6]。

电梯的控制方式很多，一般可以综合为如下几种：

第一种；手柄操纵控制电梯 电梯的工作状态，由司机操纵轿厢内的手柄开关，实行轿厢的运行控制的电梯。控制过程为：司机用手柄开关操纵电梯的启动，上、下和停层。在停层站楼板上、下0.5～1m之内有平层区域，停站时司机只需在到达该区域时，将手柄关回到零位，电梯就会以慢速自动到达要停的位置。

第二种；按钮控制电梯 这是一种简单的自动方式控制电梯，具有自动平层功能。电梯运行由轿厢内操纵盘上的选层按钮或层站呼梯按钮来操纵。

某层站的乘客将呼梯按钮按下，电梯就会启动运行去应答。在电梯运行过程中，如果有其他层站呼梯按钮按下，控制系统只能把信号记录下来，不能去应答，而且不会把电梯停下。直到完成前应答运行层站之后，方可应答其他层站呼梯信号。

第三种；集选控制电梯 这是一种在信号控制基础上发展起来的，高度自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在能实现无司机操纵。这种控制方式除了具有信号控制方面的功能以外，还能具有自动掌握停站时间、自动应召唤服务，自

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