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摘 要：随着高层建筑的广泛使用，电梯机械在人们生活中的便捷作用更为突显。而电梯故障也带来许多不快，受到普遍的关注。本文分析了电梯机械的工作原理、系统特征，从而针对性地提出设计上的优化建议。
关键词：电梯机械设计；优化分析
电梯使用不可代替的特性，使人们对电梯提出高标准的要求。电梯的工作原理是整个电梯能安全运行的基础，是根本上优化电梯的理论关键。
一、电梯机械的工作原理
电梯结构主要有两大部分组成：机械系统、电气系统。机械系统包括轿厢系统、重量平衡系统、导向系统、曳引系统、门系统、安全保护系统等；电气系统则由电力拖动系统、电气控制系统组成。
电梯在运行的过程，一般有两种运行状态。升降状态和维护状态。电梯升降的主要工作原理是电机启动带动曳引轮运转，牵动着曳引绳进行工作。曳引绳为钢制材料，曳引的两端分别是电梯厢和对重，电机转动带动曳引轮运转，利用曳引轮和曳引绳之间的摩擦力，在两者中间产生相应的牵引力量，从而驱动电梯的升降。电梯的维护系统，主要是在电梯上作发生故障时的抢修工作或者定期对电梯系统的维护保养，保障电梯安全良好运行。
二、电梯机械的系统特征
1、门系统
电梯门系统主要包括轿门、厅门、开门关和保护装置组成。厅门和轿门是为了防止轿厢内的乘客坠入井道而产生危险，是电梯安全保护的关键设施。
电梯坠落井道的事故的发生，与电梯的门系统安全设置有关。电梯系统中，门系统的构成是繁复而重要的。
轿门安置在轿厢进出的位置，是放在轿厢靠近厅门的一侧，提供乘客的进出。厅门安置在层站入口。开关门又称之为手动门，是可以用人力手工操作的。
电梯一般都带有自动开门机，开门机安置在轿厢体上，是轿门和厅门开启、关闭的动能源头。轿门上的系合装置，例如门刀，通过与厅门门锁的配合，将轿门的动能传递给厅门，促使轿门连续带动厅门运动。只有轿门开启才能联动带起厅门的开启。所以说轿门又称为主动门，厅门又称为被动门。
电梯的安全运行过程中，轿门、厅门完全关闭处于关闭状态，而后，电梯才能启动运行。厅门上安置有具备联锁功能的自动门锁，只有在轿厢之外用钥匙才能打开厅门。门锁上的微调开关控制电梯回路电流的通断，允许电梯的起动或停止。
为了方便乘客和货物进出厅门和轿厢，门的型式和结构要求进出方便，并且结构简单、科学。
为了避免在关门过程中发生被撞击或夹住的发生概率，对门的运动要求具备良好的保护性，在轿门上常常安置防夹保护装置，有非接触的光电式、电磁感应式或超声波等种类。
首先门扇朝向乘客的一面要光滑，不得出现钩挂人员的大于3毫米的障碍物。然后关门的力不能大于150N，以免对被撞击或夹住的人造成伤害。同时当门关闭时，保护装置能在乘客遭受撞击时刻，及时停止关门，使门自动重新运动。
电梯门开门后，如果没有运行指令，正常时间内及时关闭，不应出现电梯门开启等待的现象。
电梯门外的等候位置应有充分明亮的照明度，在电梯门开启时能看清内部的运行情况。
2、轿厢系统
曳引式的电梯，轿厢和对重悬挂于曳引轮两侧。电梯的轿厢系统由轿厢架和轿厢体两部分组成，是乘客使用的主要部分。轿厢架是主要的承载部位，厢架通常安置上拉条，以增强轿厢架的承重强度，防止底部承重过大，力量偏离导致轿底的倾斜。厢顶还应安置排气扇、检修开关、紧急制动开关和电源插座，为检修人员在轿顶上检修时提供使用。厢顶与对重的相近一面应设置防护拦杆，高度不能超过轿厢的高度。轿厢应配备称重设施，承载重量超过限度，报警器发出超重预警提示，电梯门不关闭，暂时停止运行，以防止电梯超载后产生的不安全因素，致使运行失控，形成电梯超速坠落的事故。
通过超载装置的位置分类，可分为安置在轿厢底部的轿底称重式和安置在轿厢上梁的轿顶称重式。轿壁位于轿顶和轿底的中间部位，起连接巩固作用，在其背面通常会有加强措施，以提高电梯机械运行强度。
3、曳引系统
曳引系统的主要是为轿厢的上下运动提供动能，实现乘客便捷的楼层输送服务。曳引系统由曳引机、导向轮、限速轮和曳引钢绳等组成。曳引机为运行提供动力，是系统的心脏，曳引机转动拽引轮，带动曳引钢绳从而完成运送服务。
4、重量平衡系统
电梯的重量平衡系统主要在运行时保持轿厢的负重与电梯的平衡，电梯的平衡对于整个系统的安全作用是决定性的，它由对重、补偿绳和补偿装置组成。电梯运行，导向轮和曳引轮牵引，对重的钢绳通过和轿厢直接连接来实现平衡。补偿绳的作用主要是当电梯曳引高度超过规定长度时补偿钢绳的重量差。为了充分保持电梯重量平衡，还必须对电梯的标准承载数值合理设置，严格遵守。
5、导向系统
导向系统系统主要由导轨、导轨架和导靴三个部分组成，系统的作用是用于保证轿厢按照正确的轨迹精确地上下运行，避免频繁振动的出现。导轨的强度对乘客的舒适度，轿厢的平稳起着至关重要的作用。在导轨上安置钳类制动装置，可以通过固定轿厢来避免因坠落事件发生，保障乘客安全。
三、电梯机械的优化分析
1、曳引能力
使电梯平衡系数符合规定，所有电梯的平衡系数应在40%到50%之间。平衡系数的取值，直接影响对重的质量和电梯的不平衡荷载，还间接影响着曳引轮两端的钢绳张力。
良好控制曳引绳粗细度，减少曳引轮磨损。电梯的使用中，摩擦力是一个重要的常量。电梯长时间运行，曳引绳和轮槽的不断摩擦，使曳引绳的直径不断减小，曳引绳越接近槽底，会越降低轮槽与曳引绳切入点的夹力，导致摩擦力减小，曳引能力的不足。另外减速件、传动件的磨损，也会大大降低曳引能力。
2、运行保护装置
电梯限速器安全钳系统有效控制电梯超速运行，使电梯在超过核定速度的115%后，及时得到控制。在电梯控制系统发生故障或曳引能力不足时，在轿厢通过底层端站时，主机和制动器断电，保证轿厢及时制动。
3、优化电梯运行方案
对电梯的实际输送楼层和任务量进行重新安排、分配，首先统计各个楼层输送任务数据，然后根据统计数据、电梯数目合理分配高低楼层之间的输送任务，避免重复任务造成电梯的提早损耗。
结束语：为保证电梯系统运行的长期有效，应对电梯按时规范的维护、保养，还要针对电梯的重要机械部件有效监控，从而避免机械故障，造成伤害事故，使电梯安全运行。
参考文献：
[1]阮翔. 电梯起重机械故障诊断与优化設计[J]. 硅谷，2013，05：124+121.
[2]武震. 电梯起重机械故障的排除及优化设计[J]. 科技传播，2014，11：146+145.
[3]刘文，刘艳斌，张星. 基于虚拟样机技术的电梯动态设计与优化[J]. 图学学报，2012，06：82-87.
关键词：电梯机械设计；优化分析
电梯使用不可代替的特性，使人们对电梯提出高标准的要求。电梯的工作原理是整个电梯能安全运行的基础，是根本上优化电梯的理论关键。
一、电梯机械的工作原理
电梯结构主要有两大部分组成：机械系统、电气系统。机械系统包括轿厢系统、重量平衡系统、导向系统、曳引系统、门系统、安全保护系统等；电气系统则由电力拖动系统、电气控制系统组成。
电梯在运行的过程，一般有两种运行状态。升降状态和维护状态。电梯升降的主要工作原理是电机启动带动曳引轮运转，牵动着曳引绳进行工作。曳引绳为钢制材料，曳引的两端分别是电梯厢和对重，电机转动带动曳引轮运转，利用曳引轮和曳引绳之间的摩擦力，在两者中间产生相应的牵引力量，从而驱动电梯的升降。电梯的维护系统，主要是在电梯上作发生故障时的抢修工作或者定期对电梯系统的维护保养，保障电梯安全良好运行。
二、电梯机械的系统特征
1、门系统
电梯门系统主要包括轿门、厅门、开门关和保护装置组成。厅门和轿门是为了防止轿厢内的乘客坠入井道而产生危险，是电梯安全保护的关键设施。
电梯坠落井道的事故的发生，与电梯的门系统安全设置有关。电梯系统中，门系统的构成是繁复而重要的。
轿门安置在轿厢进出的位置，是放在轿厢靠近厅门的一侧，提供乘客的进出。厅门安置在层站入口。开关门又称之为手动门，是可以用人力手工操作的。
电梯一般都带有自动开门机，开门机安置在轿厢体上，是轿门和厅门开启、关闭的动能源头。轿门上的系合装置，例如门刀，通过与厅门门锁的配合，将轿门的动能传递给厅门，促使轿门连续带动厅门运动。只有轿门开启才能联动带起厅门的开启。所以说轿门又称为主动门，厅门又称为被动门。
电梯的安全运行过程中，轿门、厅门完全关闭处于关闭状态，而后，电梯才能启动运行。厅门上安置有具备联锁功能的自动门锁，只有在轿厢之外用钥匙才能打开厅门。门锁上的微调开关控制电梯回路电流的通断，允许电梯的起动或停止。
为了方便乘客和货物进出厅门和轿厢，门的型式和结构要求进出方便，并且结构简单、科学。
为了避免在关门过程中发生被撞击或夹住的发生概率，对门的运动要求具备良好的保护性，在轿门上常常安置防夹保护装置，有非接触的光电式、电磁感应式或超声波等种类。
首先门扇朝向乘客的一面要光滑，不得出现钩挂人员的大于3毫米的障碍物。然后关门的力不能大于150N，以免对被撞击或夹住的人造成伤害。同时当门关闭时，保护装置能在乘客遭受撞击时刻，及时停止关门，使门自动重新运动。
电梯门开门后，如果没有运行指令，正常时间内及时关闭，不应出现电梯门开启等待的现象。
电梯门外的等候位置应有充分明亮的照明度，在电梯门开启时能看清内部的运行情况。
2、轿厢系统
曳引式的电梯，轿厢和对重悬挂于曳引轮两侧。电梯的轿厢系统由轿厢架和轿厢体两部分组成，是乘客使用的主要部分。轿厢架是主要的承载部位，厢架通常安置上拉条，以增强轿厢架的承重强度，防止底部承重过大，力量偏离导致轿底的倾斜。厢顶还应安置排气扇、检修开关、紧急制动开关和电源插座，为检修人员在轿顶上检修时提供使用。厢顶与对重的相近一面应设置防护拦杆，高度不能超过轿厢的高度。轿厢应配备称重设施，承载重量超过限度，报警器发出超重预警提示，电梯门不关闭，暂时停止运行，以防止电梯超载后产生的不安全因素，致使运行失控，形成电梯超速坠落的事故。
通过超载装置的位置分类，可分为安置在轿厢底部的轿底称重式和安置在轿厢上梁的轿顶称重式。轿壁位于轿顶和轿底的中间部位，起连接巩固作用，在其背面通常会有加强措施，以提高电梯机械运行强度。
3、曳引系统
曳引系统的主要是为轿厢的上下运动提供动能，实现乘客便捷的楼层输送服务。曳引系统由曳引机、导向轮、限速轮和曳引钢绳等组成。曳引机为运行提供动力，是系统的心脏，曳引机转动拽引轮，带动曳引钢绳从而完成运送服务。
4、重量平衡系统
电梯的重量平衡系统主要在运行时保持轿厢的负重与电梯的平衡，电梯的平衡对于整个系统的安全作用是决定性的，它由对重、补偿绳和补偿装置组成。电梯运行，导向轮和曳引轮牵引，对重的钢绳通过和轿厢直接连接来实现平衡。补偿绳的作用主要是当电梯曳引高度超过规定长度时补偿钢绳的重量差。为了充分保持电梯重量平衡，还必须对电梯的标准承载数值合理设置，严格遵守。
5、导向系统
导向系统系统主要由导轨、导轨架和导靴三个部分组成，系统的作用是用于保证轿厢按照正确的轨迹精确地上下运行，避免频繁振动的出现。导轨的强度对乘客的舒适度，轿厢的平稳起着至关重要的作用。在导轨上安置钳类制动装置，可以通过固定轿厢来避免因坠落事件发生，保障乘客安全。
三、电梯机械的优化分析
1、曳引能力
使电梯平衡系数符合规定，所有电梯的平衡系数应在40%到50%之间。平衡系数的取值，直接影响对重的质量和电梯的不平衡荷载，还间接影响着曳引轮两端的钢绳张力。
良好控制曳引绳粗细度，减少曳引轮磨损。电梯的使用中，摩擦力是一个重要的常量。电梯长时间运行，曳引绳和轮槽的不断摩擦，使曳引绳的直径不断减小，曳引绳越接近槽底，会越降低轮槽与曳引绳切入点的夹力，导致摩擦力减小，曳引能力的不足。另外减速件、传动件的磨损，也会大大降低曳引能力。
2、运行保护装置
电梯限速器安全钳系统有效控制电梯超速运行，使电梯在超过核定速度的115%后，及时得到控制。在电梯控制系统发生故障或曳引能力不足时，在轿厢通过底层端站时，主机和制动器断电，保证轿厢及时制动。
3、优化电梯运行方案
对电梯的实际输送楼层和任务量进行重新安排、分配，首先统计各个楼层输送任务数据，然后根据统计数据、电梯数目合理分配高低楼层之间的输送任务，避免重复任务造成电梯的提早损耗。
结束语：为保证电梯系统运行的长期有效，应对电梯按时规范的维护、保养，还要针对电梯的重要机械部件有效监控，从而避免机械故障，造成伤害事故，使电梯安全运行。
参考文献：
[1]阮翔. 电梯起重机械故障诊断与优化設计[J]. 硅谷，2013，05：124+121.
[2]武震. 电梯起重机械故障的排除及优化设计[J]. 科技传播，2014，11：146+145.
[3]刘文，刘艳斌，张星. 基于虚拟样机技术的电梯动态设计与优化[J]. 图学学报，2012，06：82-87.