谢少勇
奥的斯机电电梯有限公司北京分公司 100027
摘要:
采用电梯行业机械标准，根据电梯专业教学需要设计三层站模型电梯，机械结构包括井道机架、导向系统、曳引系统、轿厢系统、门系统、安全保护系统，具备实际电梯所有功能，结构设计采用螺栓连接的方式，满足教学过程中反复拆装的需要。经过样机试验和实践教学证明，该模型电梯易教易学，有效提升了实践教学的效果。
关键词:模型电梯;机械结构;电梯行业
前言
近几年，电梯行业进入了快速发展时期，由于电梯使用量的急剧增长，电梯行业对高素质技能型人才需求出现日益增长的态势，但教育培训和实训设备相对滞后，符合电梯人才培养需要的实训设备的缺乏已经成为制约人才培养质量提高的重要因素，电梯行业技术人才的紧缺已经成为电梯制造和安装维修保养企业的共同难题。研制符合电梯行业人才培养需要的专业实训设备是解决这一问题的重要手段。电梯属于特种设备，具有一定的危险性，实训的安全隐患较大，因此对教学实训设备提出了更高的要求。本文介绍一种可拆装的专业实训教学模型电梯，以适应电梯行业的发展需要，符合电梯行业机械、电气标准。
1.模型电梯的整体机械结构
该模型电梯符合电梯行业机械标准，具备如下特点。
(1)具备电梯所有的系统功能，包括曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统和安全保护系统。
(2)所采用的部件完全真实反应电梯零部件的工作原理。
(3)结构上便于拆装，保证零部件在反复拆装后强度、性能的下降不影响到电梯整机的运行质量，一些易损件是常用、易采购的，结构上保证学生实际操作过程中的安全。
(4)性能可靠、运行平稳、能耗低和便于教学。
该模型电梯机械结构分为如下几个部分:井道机架、导向系统、曳引系统、轿厢系统、门系统、安全保护系统。
(1)井道机架模型电梯井道机架是支撑、固定所有机械零部件的基础框架，要有足够的强度，同时便于安装时各部件的位置调整。模型电梯为三层站，井道由30×30的方钢焊接而成，并在方钢上开孔供安装时连接用。井道机架的立面图见图1，分为三个部分，井道截面尺寸为980mm×1110mm，最下边的部分高度为1160mm，中间部分高度为800mm，上边部分高度为1540mm，连接时采用螺栓进行连接紧固。方钢的截面图见图2所示。这种结构可满足教学实训时反复拆装，井道机架也便于移动、安装。
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图1井道机架立面图图2方钢截面图
(2)导向系统导向系统功能是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只沿着各自的导轨作升降运动，使两者在运行中平稳，不会偏摆。模型电梯导向系统由导轨支架、导轨、导靴几部分组成，导轨支架设计成可调式，可根据导轨安装精度要求在安装过程中进行位置调整，其立面图见图3所示。导轨和导靴全部选用实际电梯配件，真实反映实际电梯结构特点，其型号如表1所示。
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(3)曳引系统曳引系统的作用是向电梯输送与传递动力，使电梯运行，是电梯运行的根本，是电梯中的核心部分之一。模型电梯的曳引系统由曳引机、钢丝绳、对重组成。曳引机选用杂物梯配套的曳引机，型号为YJ120，额定载重为200kg，交流双速电机，钢丝绳选用实际电梯钢丝绳，其型号为8×19S+FC－8mm。对重由钢板焊接而成，具有一定的重量，每块重量10kg，对重总重量按照如下公式配置:
P=G+0．5Q=50+0．5×200=150(kg)(1)
式中:P为对重总重量;G为轿厢自重;Q为额定载重。
(4)轿厢系统轿厢由轿厢架、轿底、轿壁、轿顶组成。轿厢架由上梁、下梁、立柱、拉条等部件组成，其作用是固定和悬吊轿厢。在上下梁两端固定有导靴，引导轿厢沿着导轨上下移动，保持轿厢在井道内的水平位置。在下梁上装有安全钳，在电梯超速下坠时，安全钳可在限速器带动下将轿厢夹持在导轨上，在上梁上还有固定绳吊板，起悬吊轿厢的作用。轿厢选用厚度为2mm的不锈钢板制成。其中，轿底为一块729mm×620mm的整板，轿顶为一块723mm×602mm的整板，后壁板由4块经折弯的板材拼接而成，4块板材尺寸分别为282mm×680mm、282mm×680mm、247×680mm、140mm×680mm，两个侧壁分别由2块经折弯的板材拼接而成，2块板材尺寸分别为282mm×680mm、247mm×680mm，前壁板左右各由一块尺寸为131mm×710mm的板材和一块尺寸为140mm×480mm的中间连接板组成。轿厢架由型材连接而成，其结构立体图见图4所示。
(5)门系统模型电梯的门系统由层门、轿门及开关门机构组成，层门和轿门由门、导轨、滑轮、滑块，门框、地坎等部件组成。门由厚度为2mm的不锈钢板制成，为了使门具有一定的机械强度和刚性，在门的背面配有加强筋。为减小门运动中产生的噪声，门板背面涂贴防振材料。层门和轿门的尺寸为250mm×570mm，门滑块和门滑轮均选用三菱电梯配件，导轨采用45钢加工而成，限位挡轮选择内径为6mm的圆柱滚子轴承，电动机选用直流电机，电动机速度计算如下。
开关门平均时间t设定为2s，门开关行程h为250mm，由此计算开关门的速度为:
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因此选择直流电动机型号为ASLONG－JGB37－520－24V－45r/min，并经过试验验证，可以满足速度和载荷的要求。门系统结构立体图见图5所示。
(6)安全保护系统模型电梯的机械安全保护装置主要有限速器和安全钳、缓冲器、端站保护装置、制动器、层门门锁与轿门电气联锁装置、门的安全保护装置、轿顶安全窗、轿顶防护栏杆、护脚板等;限速器能反映电梯实际运行速度，当电梯速度超过允许值时，能发出电信号及产生机械动作，切断安全回路或迫使安全钳动作，安装在机房中。安全钳能与限速器产生连动，以机械动作将轿厢强行制停在导轨上，安装在轿厢或对重的两侧。缓冲器是当轿厢或对重撞击底坑时吸收能量，保证轿厢安全制停，有弹簧式及油压式之分。端站保护装置是一组防止电梯超越上下端站的开关或强迫换速装置，能在轿厢或对重碰撞缓冲器前，切断控制回路或者总电源，使电梯安全制停。模型电梯的限速器、安全钳、缓冲器均采用实际电梯所配置的部件，其型号见表2。
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2.样机实验
采用上述各部分机械结构组装而成的整体样机，进行可靠性和疲劳强度实验。结果证明:让模型电梯自动往返运行1000次，电梯未出现故障，各机械零件运转正常，无明显噪音;模型电梯经反复拆装10次，各结构件无疲劳损坏，重新连接后强度、精度无明显下降，对模型电梯运行质量没有影响。
结束语：
该模型电梯采用电梯行业机械标准，根据电梯专业教学需要设计，为三层站，机械结构包括井道机架、导向系统、曳引系统、轿厢系统、门系统、安全保护系统，具备实际电梯的所有功能，在结构设计上采用螺栓连接的方式，满足了在教学过程中需要反复拆装的需要，且强度、刚度能够达到反复拆装不影响电梯实际性能的要求，经过《电梯结构与原理》、《电梯安装》等课程实践教学的使用，教师和同学都感到该模型电梯形象生动，易教易学，达到了课程实践教学的目的。
参考文献:
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