斜行旋转多轿厢电梯模型的设计①

焦斯勇 傅玉阁 窦岩 刁鑫濠 陈点津 祁淼洋

(常熟理工学院 江苏常熟 215500)

1 引言

随着社会的发展，电梯作为一种运输工具的用途越来越广。如今，电梯需要承担着大量人员、物品输送的任务，逐渐成为人们日常生活中不可或缺的交通工具。电梯在完成固定运输任务的情况下，如何安全高效地提高人流密集地区电梯的运输效率，俨然成为电梯设计领域的新的引导方向。而时下国内兴起的斜行电梯设计，主要以其灵活多变，适应性强，安全可靠等特点，迅速成为电梯行业关注的焦点，斜行电梯最早没有现在如此明确的定义和这么广的使用范围，而只是为了解决人们当时登高代步的困难，但现在在相当一部分景地区已开始使用，如韩国汉城地铁项目，最早来到中国的莱茵电梯公司完成的陕西法门寺斜行电梯项目。同样，如何更好的服务斜行电梯行业，比如如何增大斜行电梯运载人数、提高观景体验以及安全性，将成为目前电梯制造厂家急需解决的问题。

2 研究概况

目前斜行电梯已日益被认为是长行程、高速、输送能力强的理想的坡道交通工具，可以在旅游景点和山顶和山谷之间，架起这样的“输送桥”，使游客更能领略更好的自然风景。现在斜行电梯主要是解决斜坡交通的问题，打破传统电梯的布局理念，让乘客在乘坐过程中实现空间内的转换，但不能妥善的处理运输人数和观景角度方面的问题。本模型的设计是为了能够真实模拟电梯的结构及运行状态，方便观察电梯结构及其运行状态，同时增设了多轿厢、旋转底盘结构及对应的E型导轨，有效的增加运载人数以及提高游客的观景体验。

3 机械零件设计方案

斜行可旋转多轿厢电梯的模型设计，是在机械设计基础上，通过查阅电梯设计资料以及对应计算，模仿电梯的真实结构，按照国家规范设计的。该模型主要包括可旋转轿厢[1]结构、多轿厢同行结构[2]、E型导轨结构。

机械部分阐述：一般轿厢模型是真实电梯轿厢的缩小版，结构齐全，拥有真实电梯轿厢的基本结构，以及基础功能，旋转多轿厢的模型在原有轿厢基础上增加了轿厢转向功能以及多载功能，轿厢部分结构主要包括轿厢底部支架、安全钳、电动机、齿轮以及相应的连接件，通过E型导轨减少电梯在运行过程中底部承受过大载荷以及冲击。

具体结构位置以及结构连接如下。

3.1 电梯结构设计

多个轿厢支架纵向排布于导轨上，轿厢之间通过连接杆紧密连接，使得轿厢同布运行；轿厢支架底部安装四个导轮，通过与导轨的接触使轿厢支架在导轨上运行，多个轿厢支架纵向排布在导轨上。轿厢支架上置部设转盘机构，转盘由电机驱动，齿轮传动，可控制旋转的角度和速度。导轨及站台设计：轿厢的停靠站点分布于导轨一侧，采取由上至下的多门设计，并配有对应高度的台阶，方便游客自由乘坐，可以在不影响斜行电梯行进速度的情况下，安全有效地输送乘客出入电梯。

3.2 轿厢结构设计

轿厢运行及旋转观景轿厢转盘机构[3]，包括轿厢支架及旋转底盘机构。轿厢支架底部安装四个导轮，通过与导轨的接触使轿厢支架在导轨上运行，多个轿厢支架纵向排布在导轨上。轿厢支架上装有转盘机构，转盘由电机驱动，齿轮传动，可控制旋转的角度和速度。

多个轿厢支架纵向排布于导轨上，轿厢之间通过连接杆紧密连接，使轿厢同时运行，同时转盘由螺钉固定在轿厢支架上。转盘底部通过电机带动齿轮结构进行传动，并对转盘转动的速度及角度进行限制和控制，轿厢的停靠站点分布于导轨一侧，采取由上至下的多门设计，并配有对应高度的台阶，方便游客自由乘坐，可以在不影响斜行电梯行进速度的情况下，安全有效地输送乘客出入电梯。

图1 轿厢零部件展示图

3.3 E型导轨结构设计

轿厢导轨纵截面总体呈E字型结构，左右两边及下方对称分布设计有翼缘，即安装卡键，用于安装固定轿厢导轨，轿厢导轨安装在导轨支架上。导轨支架上设有与翼缘相配合的夹持凹槽。导轮排布为左右两排各两个，并与导轨的嵌合空间相匹配，轿厢的承载架上的导轮嵌合在导轨中。斜行电梯导轨结构能保证在结构正确安装，轿厢正常运行的情况下，切实有效地提高导轨结构的稳固性和抗扭曲性，保障轿厢运行时的安全性，适用于各种不同倾斜角度的斜行电梯。

4 创新点及应用

电梯模型模仿真实电梯的结构，通过电梯规范进行设计，利于对电梯机械结构的了解，制作以及安装过程比实际电梯的危险性系数小;多轿厢斜行电梯可同时运行多个轿厢，轿厢之间通过连接杆紧密连接，使轿厢排布，就可以增加每次行程中的运载人数，有效解决景同时运行，增加了轿厢的点游客量大、排队时间长等问题，切实有效提高斜行电梯的运行效率，减短输送间隔时间，增大输送人流量；若轿厢承载人数过多，游客卡在当前位置不能观赏其他方位的景色，则不能保证游客享有良好的观景视野，因此轿厢增加的旋向功能，即轿厢支撑顶板装有圆盘形转盘，在轿厢行进过程中根据实际情况控制旋转方向及角度，可确保游客在当前位置观赏到大部分景色，增加了观景范围；采用E型导轨，是为了满足安全，高效，节能的引导方向，其实现了导轨结构的稳固性和抗扭曲性，底部支架上安装安全钳，与导轨配合，当轿厢出现故障时，紧急制动，提升了轿厢运行的安全性，并且由于结构简单，还具有方便生产，维护成本低，连接可靠，组装容易等特点。根据实型量体裁衣，设计了与实际实际斜行电梯结构类似的模型，使得模型产品较传统电梯产品，更加方便观察，能更为直观地了解和研究斜行电梯的特点。

5 结语

本文提出了一种新型斜行电梯的运行方式和结构设计，能有效提升乘客输送效率，增强观景体验，同时在经济性和可靠性上达成了统一。电梯模型能够实现运动仿真、motion分析以及其他的优化设计，同时严格按照电梯法律法规来进行设计，拥有电梯绝大多数的部件和功能，且能让使用者真正的了解到电梯的结构以及运作方式。总的来说虽然我国的斜行电梯还处于起步和探索阶段，但作为电梯行业的一个重要组成部分及发展趋势，其蕴含了巨大的商业前景，对于斜行电梯新型结构的设计研究和探索，仍需要不断进行。