背包式龙门架结构改进探析

李兆春

（深圳利达旺电梯有限公司，广东 深圳 518040）

1 背包式龙门架结构在电梯行业兴起的原因

家用电梯借着私人别墅的发展逐渐进入电梯市场。家用电梯的安装一般都是在别墅建好后，用户在装修房子时临时要求增加的，因此家用电梯的底坑一般都比较浅，顶层也较矮。为此早期的电梯工程师们在设计家用电梯时不得不尽力解决这一问题。背包式龙门架结构家用电梯对底坑要求较浅（底坑深度最浅400mm）、顶层要求低（顶层高度最低2900mm），结构紧凑（轿厢和对重导轨并排竖立），这一优势很好的满足了私人别墅的要求。由此背包式龙门架结构被引入到我国。

2 背包式龙门架结构的缺陷及其改进

早期的背包式龙门架结构如图1所示，可以看出早期背包式龙门架的轿底下梁是平的，轿厢导靴使用普通的滑动导靴，轿厢用两条斜拉杆拉住。其受力简图如图2所示。

由受力简图可以看出，早期背包式龙门架轿底下梁长期受一个垂直向下力的作用。当轿厢满载时，其合力为F1=P+Q（P为轿厢自重，Q为额定载重）。当电梯安装好后，电梯运行时，下梁长期处于这种受力状态下，下梁会出现向下弯曲的现象从而导致电梯轿厢出现倾斜；同时由于轿厢的偏心，远离轿厢侧的滑动导靴靴衬磨损非常严重，这更加剧了轿厢的倾斜。因此电梯运行一段时间后会暴露出轿厢倾斜严重，舒适感变差。为此维保人员不得不过段时间就校正轿厢并更换导靴。

图1

图2

针对早期背包式龙门架存在的这种缺陷，笔者在采用这种结构时进行了局部的优化，以减轻背包式别墅梯轿厢重心偏心严重的问题。优化后的轿厢架如图3所示。

即将平下梁更改成带有一定斜度的下梁。更改后的轿厢架受力简图如图4。

图3

图4

F1的受力由轿厢斜拉杆及轿底斜下梁分别承担，其受力大小由α及β的大小决定。

斜拉杆受力F2=F1·sinα

轿底斜下梁F3=F1·sinβ

其中：90°=α+β

满载时：F1= P +Q

空载时：F1=P

由以上公式可以得出，当α=β=45°时，轿厢的受力最为合理，此时F2=F3=F1∗sins4i5n° 45=°

α=β=45°时，轿底的高度达到了920mm，对井道底坑深度要求比较深，至少达到1000mm，且不易加工制作。实际制作时α取值会大于β取值。

笔者曾按这个思路制作了一台样梯。电梯参数如下：额定速度为0．4m/s，额定载重为400kg，轿厢自重为600kg，轿厢静宽为1000mm，轿厢静深为1200mm，电梯平衡系数为q=0．4，开门方式为中分，开门净宽为800mm。

（1）考虑到家用梯底坑都比较浅，故α取75°，此时轿底高度为350mm，既满足大部分家用梯底坑要求又便于生产加工。

（2）将普通滑动导靴更换成单边滚轮导靴。单边滚轮导靴滑动侧靴衬采用耐磨尼龙制作，滚动侧滚轮采用耐磨、且具有弹性的进口聚氨酯材料制作。单边滚轮导靴滚轮结构如图5。

滚轮导靴最薄处仅3～5mm，故当滚轮导靴受力时其变形量也比较小。

安装时将滚轮放在轿厢受力较大的那一侧。由于滚轮那侧受力较大，当电梯运行时单边滚轮导靴受力较大的那侧做圆周运动，因此单边滚轮导靴的滚轮磨损较小。

（3）轿厢与轿厢架立梁之间的连接采用刚性连接。

（4）对重架采用自润滑免加油的滑动导靴，免去了导轨的润滑，保证了底坑地面的清洁。

图5 改良后导靴轮截面图

实践证明，经过如此优化之后，背包式龙门架家用电梯轿厢重心偏心问题有了很大的改观。2013年五月份笔者所在的某电梯公司在公司展厅装了一台样梯以供客户参观体验。电梯安装在一楼，运行层数为三层，办公室人员平时乘坐该台梯上下班。电梯安装好后，用电梯EVA-625型电梯综合性能检测仪测试的结果表明电梯振动符合国标GB∕T24474-2009 《电梯乘运质量测量要求》的要求，实际乘运舒适感良好。电梯运行至2015年6月，电梯未出现轿厢倾斜及其它机械故障。

3 结语

虽然背包式龙门架经过了电梯行业众多技术人员的优化和改进，但是背包式龙门架轿厢重心偏心的问题始终难以消除；因此此类结构的电梯载重量普遍偏小笔者建议电梯额定载重不超过400kg。本优化方案仅供同行从业人员参考，希望有人能提出更好的解决方案，以彻底解决背包式龙门架结构家用电梯的偏心缺陷。

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