斜行旋轉(zhuǎn)多轎廂電梯模型的設(shè)計①

焦斯勇 傅玉閣 竇巖 刁鑫濠 陳點津 祁淼洋

(常熟理工學(xué)院 江蘇常熟 215500)

1 引言

隨著社會的發(fā)展，電梯作為一種運輸工具的用途越來越廣。如今，電梯需要承擔著大量人員、物品輸送的任務(wù)，逐漸成為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡慕煌üぞ?。電梯在完成固定運輸任務(wù)的情況下，如何安全高效地提高人流密集地區(qū)電梯的運輸效率，儼然成為電梯設(shè)計領(lǐng)域的新的引導(dǎo)方向。而時下國內(nèi)興起的斜行電梯設(shè)計，主要以其靈活多變，適應(yīng)性強，安全可靠等特點，迅速成為電梯行業(yè)關(guān)注的焦點，斜行電梯最早沒有現(xiàn)在如此明確的定義和這么廣的使用范圍，而只是為了解決人們當時登高代步的困難，但現(xiàn)在在相當一部分景地區(qū)已開始使用，如韓國漢城地鐵項目，最早來到中國的萊茵電梯公司完成的陜西法門寺斜行電梯項目。同樣，如何更好的服務(wù)斜行電梯行業(yè)，比如如何增大斜行電梯運載人數(shù)、提高觀景體驗以及安全性，將成為目前電梯制造廠家急需解決的問題。

2 研究概況

目前斜行電梯已日益被認為是長行程、高速、輸送能力強的理想的坡道交通工具，可以在旅游景點和山頂和山谷之間，架起這樣的“輸送橋”，使游客更能領(lǐng)略更好的自然風(fēng)景?，F(xiàn)在斜行電梯主要是解決斜坡交通的問題，打破傳統(tǒng)電梯的布局理念，讓乘客在乘坐過程中實現(xiàn)空間內(nèi)的轉(zhuǎn)換，但不能妥善的處理運輸人數(shù)和觀景角度方面的問題。本模型的設(shè)計是為了能夠真實模擬電梯的結(jié)構(gòu)及運行狀態(tài)，方便觀察電梯結(jié)構(gòu)及其運行狀態(tài)，同時增設(shè)了多轎廂、旋轉(zhuǎn)底盤結(jié)構(gòu)及對應(yīng)的E型導(dǎo)軌，有效的增加運載人數(shù)以及提高游客的觀景體驗。

3 機械零件設(shè)計方案

斜行可旋轉(zhuǎn)多轎廂電梯的模型設(shè)計，是在機械設(shè)計基礎(chǔ)上，通過查閱電梯設(shè)計資料以及對應(yīng)計算，模仿電梯的真實結(jié)構(gòu)，按照國家規(guī)范設(shè)計的。該模型主要包括可旋轉(zhuǎn)轎廂[1]結(jié)構(gòu)、多轎廂同行結(jié)構(gòu)[2]、E型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。

機械部分闡述：一般轎廂模型是真實電梯轎廂的縮小版，結(jié)構(gòu)齊全，擁有真實電梯轎廂的基本結(jié)構(gòu)，以及基礎(chǔ)功能，旋轉(zhuǎn)多轎廂的模型在原有轎廂基礎(chǔ)上增加了轎廂轉(zhuǎn)向功能以及多載功能，轎廂部分結(jié)構(gòu)主要包括轎廂底部支架、安全鉗、電動機、齒輪以及相應(yīng)的連接件，通過E型導(dǎo)軌減少電梯在運行過程中底部承受過大載荷以及沖擊。

具體結(jié)構(gòu)位置以及結(jié)構(gòu)連接如下。

3.1 電梯結(jié)構(gòu)設(shè)計

多個轎廂支架縱向排布于導(dǎo)軌上，轎廂之間通過連接桿緊密連接，使得轎廂同布運行；轎廂支架底部安裝四個導(dǎo)輪，通過與導(dǎo)軌的接觸使轎廂支架在導(dǎo)軌上運行，多個轎廂支架縱向排布在導(dǎo)軌上。轎廂支架上置部設(shè)轉(zhuǎn)盤機構(gòu)，轉(zhuǎn)盤由電機驅(qū)動，齒輪傳動，可控制旋轉(zhuǎn)的角度和速度。導(dǎo)軌及站臺設(shè)計：轎廂的停靠站點分布于導(dǎo)軌一側(cè)，采取由上至下的多門設(shè)計，并配有對應(yīng)高度的臺階，方便游客自由乘坐，可以在不影響斜行電梯行進速度的情況下，安全有效地輸送乘客出入電梯。

3.2 轎廂結(jié)構(gòu)設(shè)計

轎廂運行及旋轉(zhuǎn)觀景轎廂轉(zhuǎn)盤機構(gòu)[3]，包括轎廂支架及旋轉(zhuǎn)底盤機構(gòu)。轎廂支架底部安裝四個導(dǎo)輪，通過與導(dǎo)軌的接觸使轎廂支架在導(dǎo)軌上運行，多個轎廂支架縱向排布在導(dǎo)軌上。轎廂支架上裝有轉(zhuǎn)盤機構(gòu)，轉(zhuǎn)盤由電機驅(qū)動，齒輪傳動，可控制旋轉(zhuǎn)的角度和速度。

多個轎廂支架縱向排布于導(dǎo)軌上，轎廂之間通過連接桿緊密連接，使轎廂同時運行，同時轉(zhuǎn)盤由螺釘固定在轎廂支架上。轉(zhuǎn)盤底部通過電機帶動齒輪結(jié)構(gòu)進行傳動，并對轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的速度及角度進行限制和控制，轎廂的?？空军c分布于導(dǎo)軌一側(cè)，采取由上至下的多門設(shè)計，并配有對應(yīng)高度的臺階，方便游客自由乘坐，可以在不影響斜行電梯行進速度的情況下，安全有效地輸送乘客出入電梯。

圖1 轎廂零部件展示圖

3.3 E型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計

轎廂導(dǎo)軌縱截面總體呈E字型結(jié)構(gòu)，左右兩邊及下方對稱分布設(shè)計有翼緣，即安裝卡鍵，用于安裝固定轎廂導(dǎo)軌，轎廂導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌支架上。導(dǎo)軌支架上設(shè)有與翼緣相配合的夾持凹槽。導(dǎo)輪排布為左右兩排各兩個，并與導(dǎo)軌的嵌合空間相匹配，轎廂的承載架上的導(dǎo)輪嵌合在導(dǎo)軌中。斜行電梯導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)能保證在結(jié)構(gòu)正確安裝，轎廂正常運行的情況下，切實有效地提高導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和抗扭曲性，保障轎廂運行時的安全性，適用于各種不同傾斜角度的斜行電梯。

4 創(chuàng)新點及應(yīng)用

電梯模型模仿真實電梯的結(jié)構(gòu)，通過電梯規(guī)范進行設(shè)計，利于對電梯機械結(jié)構(gòu)的了解，制作以及安裝過程比實際電梯的危險性系數(shù)小;多轎廂斜行電梯可同時運行多個轎廂，轎廂之間通過連接桿緊密連接，使轎廂排布，就可以增加每次行程中的運載人數(shù)，有效解決景同時運行，增加了轎廂的點游客量大、排隊時間長等問題，切實有效提高斜行電梯的運行效率，減短輸送間隔時間，增大輸送人流量；若轎廂承載人數(shù)過多，游客卡在當前位置不能觀賞其他方位的景色，則不能保證游客享有良好的觀景視野，因此轎廂增加的旋向功能，即轎廂支撐頂板裝有圓盤形轉(zhuǎn)盤，在轎廂行進過程中根據(jù)實際情況控制旋轉(zhuǎn)方向及角度，可確保游客在當前位置觀賞到大部分景色，增加了觀景范圍；采用E型導(dǎo)軌，是為了滿足安全，高效，節(jié)能的引導(dǎo)方向，其實現(xiàn)了導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和抗扭曲性，底部支架上安裝安全鉗，與導(dǎo)軌配合，當轎廂出現(xiàn)故障時，緊急制動，提升了轎廂運行的安全性，并且由于結(jié)構(gòu)簡單，還具有方便生產(chǎn)，維護成本低，連接可靠，組裝容易等特點。根據(jù)實型量體裁衣，設(shè)計了與實際實際斜行電梯結(jié)構(gòu)類似的模型，使得模型產(chǎn)品較傳統(tǒng)電梯產(chǎn)品，更加方便觀察，能更為直觀地了解和研究斜行電梯的特點。

5 結(jié)語

本文提出了一種新型斜行電梯的運行方式和結(jié)構(gòu)設(shè)計，能有效提升乘客輸送效率，增強觀景體驗，同時在經(jīng)濟性和可靠性上達成了統(tǒng)一。電梯模型能夠?qū)崿F(xiàn)運動仿真、motion分析以及其他的優(yōu)化設(shè)計，同時嚴格按照電梯法律法規(guī)來進行設(shè)計，擁有電梯絕大多數(shù)的部件和功能，且能讓使用者真正的了解到電梯的結(jié)構(gòu)以及運作方式?？偟膩碚f雖然我國的斜行電梯還處于起步和探索階段，但作為電梯行業(yè)的一個重要組成部分及發(fā)展趨勢，其蘊含了巨大的商業(yè)前景，對于斜行電梯新型結(jié)構(gòu)的設(shè)計研究和探索，仍需要不斷進行。