LY型無機(jī)房電梯的設(shè)計研究

陸躍儉

隨著人們對居住條件提出的新要求，電梯逐漸向占用空間小、建筑成本低的方向發(fā)展。本文設(shè)計了一種LY型無機(jī)房電梯，其工作原理為電梯控制器根據(jù)觸發(fā)指令，控制安裝在井道一側(cè)的永磁同步電機(jī)正向或方向旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩在對重作用下，拖動轎廂上下移動，使得轎廂停留在制定位置。所設(shè)計的LY無機(jī)最大載重載荷為1000kg，最高運(yùn)行速度為1.75m/s，底坑高度只有1200mm。

無機(jī)房電梯是電梯技術(shù)的一次重大變革，其與傳統(tǒng)有機(jī)房電梯的主要區(qū)別在于不需要建筑物提供封閉的專用機(jī)房安裝電梯驅(qū)動主機(jī)、控制柜、限速器等設(shè)備，而是利用現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)將機(jī)房內(nèi)設(shè)備在保存原有性能的前提下小型化，并將原機(jī)房中的曳引機(jī)、控制柜、限速器等移動到井道頂部或側(cè)部，以滿足客戶對建筑物高度和屋頂?shù)奶厥庖蟮囊环N電梯。

第一臺無機(jī)房電梯是在意大利制造的，由于受到使用環(huán)境的限制，只將電梯主機(jī)跨井道布置在井道底部，利用輥輪上、下提升。上個世紀(jì)90年代開始，美國OTIS、瑞士Schindler、芬蘭Kone等分別研制了直線電機(jī)系統(tǒng)型、摩擦輪驅(qū)動型和基于蝶式馬達(dá)技術(shù)型無機(jī)房電梯，極大的豐富了無機(jī)房電梯的應(yīng)用市場。近年來，日本及歐洲等許多國家有近75%新安裝電梯為無機(jī)房電梯。國內(nèi)無機(jī)房電梯發(fā)展同樣迅速，但是由于國內(nèi)市場上大多數(shù)的無機(jī)房電梯井道尺寸較大，轎廂尺寸較小，且頂層和底坑要求較高，對無機(jī)房電梯的設(shè)計及安裝都提出了較高的要求。

為了滿足現(xiàn)在社會發(fā)展的需求，尤其是房地產(chǎn)追求最小井道、最大轎廂的要求，本文設(shè)計了一種LY型的無機(jī)房電梯，詳細(xì)介紹了LY型無機(jī)房電梯的整體結(jié)構(gòu)及工作原理，并在此基礎(chǔ)上介紹了各關(guān)鍵部件及使用性能指標(biāo)，最后通過實際安裝，驗證該套無機(jī)房電梯的可行性。

LY型無機(jī)房電梯整體結(jié)構(gòu)

本文所設(shè)計的LY型無機(jī)房電梯總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要包括：永磁同步曳引機(jī)、承重梁、鋼絲繩、導(dǎo)軌、對重、對重導(dǎo)軌、控制器、轎廂及緩沖器等關(guān)鍵部件組成。

在某一井道內(nèi)，永磁同步電機(jī)在承重梁的支撐下安裝在井道上側(cè)壁，鋼絲繩通過永磁同步電機(jī)分別連接轎預(yù)輪和對重，在導(dǎo)軌作用下保證轎廂上下垂直運(yùn)動。同時在井道上、下方分別安裝有限速器，上、下極限位控制器，張緊裝置、緩沖器等保護(hù)裝置等。當(dāng)某一層用戶按下外控制面板時，電梯控制器根據(jù)觸發(fā)指令，控制永磁同步電機(jī)正向或方向旋轉(zhuǎn)，鋼絲繩在對重作用下，使得轎廂上下移動，當(dāng)?shù)竭_(dá)指定層時，控制器發(fā)送停止指令，使得轎廂停留在指定位置。

LY型無機(jī)房電梯關(guān)鍵部件

曳引系統(tǒng)

包括曳引機(jī)、制動器和曳引輪。曳引機(jī)采用永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子無齒輪曳引技術(shù)，因省去了中間齒輪傳動機(jī)構(gòu)使機(jī)體尺寸大幅縮小，大大降低噪音（較有齒輪結(jié)構(gòu)降低5-10分貝），同時不需要潤滑，減小了廢油對環(huán)境的污染和廢熱污染。永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子無齒輪曳引內(nèi)置編碼系統(tǒng)使得檢修和維護(hù)更加方便。制動器使用穩(wěn)定性較高、結(jié)構(gòu)更好的盤式制動器，由于采用永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子無齒輪曳引機(jī)，其制動器安裝于電機(jī)背部，有效減小了曳引系統(tǒng)的整體尺寸。曳引輪安裝在曳引機(jī)輸出軸，在使用過程中主要靠曳引繩和曳引輪槽摩擦力驅(qū)動或停止電梯的裝置，本設(shè)計所使用曳引輪為OT60-2球墨鑄鐵加工而成，其繩槽為V型槽，槽數(shù)為6個。圖2為曳引系統(tǒng)安裝照片。

轎廂

轎廂整體結(jié)構(gòu)如圖3所示，包括上梁、導(dǎo)靴、上置式曳引輪、風(fēng)機(jī)、轎廂門、梁、安全鉗、一體式安全鉗提拉機(jī)構(gòu)等部件。 轎廂位于中部，頂部安裝導(dǎo)靴、轎頂返繩輪、轎廂定位機(jī)構(gòu)和風(fēng)機(jī)等部件，轎廂兩側(cè)裝有側(cè)梁，底部裝有減振墊、安全鉗、一體式安全鉗機(jī)構(gòu)和導(dǎo)靴等。為了增大電機(jī)的輸出扭矩，返繩輪采用機(jī)房上置輪，并采用曳引比2：1繞繩方式，返繩輪上置有效的降低底坑深度，適用于室外加裝電梯。所設(shè)計的LY型無機(jī)房電梯轎廂整體尺寸為1350mm×1400mm×2200mm（寬×深×高），滿足小井道、大載重的需求。

智能化門機(jī)控制系統(tǒng)

為了增加安全及操作的方便性能，使用了永磁同步門機(jī)系統(tǒng)。該套系統(tǒng)具有高效節(jié)能、運(yùn)行可靠、斷電保護(hù)、調(diào)試簡單、精確控制、自動復(fù)位等特點。采用永磁同步電機(jī)，提高了電機(jī)的輸出力矩，有效降低了電能的損耗；為了保證運(yùn)行穩(wěn)定性，采用軟硬件放錯措施，位置丟失后能自動校正；當(dāng)電梯意外斷電時，無論門開到什么位置，都會在保護(hù)作用下慢慢關(guān)門；開關(guān)門曲線自動生成，通過按鈕即可快捷調(diào)試；門電機(jī)通過編碼器控制，精確度可達(dá)0.0345mm：電梯意外斷電后再通電時，門機(jī)系統(tǒng)自動復(fù)位運(yùn)行，不需重新設(shè)置

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

為了增加對所設(shè)計電梯運(yùn)行過程的監(jiān)測，開發(fā)了數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，其上位機(jī)監(jiān)測界面如圖4所示。

如上圖所示，該套數(shù)據(jù)庫管理隨時查詢每臺電梯的基本信息資料，包括：曳引機(jī)運(yùn)行電壓、運(yùn)行電流、制動器狀態(tài)、曳引輪轉(zhuǎn)速、安全鉗狀態(tài)、轎廂運(yùn)行樓層、載重等各方面信息。同時該套系統(tǒng)可建立電梯運(yùn)行電梯健康檔案，方便查看電梯歷史運(yùn)行記錄，對電梯的運(yùn)行狀態(tài)有較為全面的了解。該套系統(tǒng)也記錄電梯維修保養(yǎng)情況，為維保單位的維保過程提供可靠的保障。

應(yīng)用實例

根據(jù)設(shè)計方案，結(jié)合實際工況場合制造了LY型無機(jī)房電梯實物，并成功安裝于包括哈薩克斯坦世博園、淮安生態(tài)新城西片區(qū)小學(xué)等多個場合。圖5為LY型無機(jī)房電梯的實際安裝現(xiàn)場照片。

本文設(shè)計了一種應(yīng)用于中小場合的LY型無機(jī)房電梯，其轎廂寬度為1350mm，深度為1400mm，高度為2200mm，載重為800Kg，本套無機(jī)房電梯系統(tǒng)解決了無機(jī)房客梯井道面積大但轎廂面積小問題。該套系統(tǒng)配備了永磁同步內(nèi)轉(zhuǎn)子無齒輪曳引系統(tǒng)、智能化門機(jī)控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，極大的滿足了市場對電梯安全及高效的電梯使用要求。