CN102259791A - 可变速水平电梯机械*** - Google Patents

Abstract

本发明的名称为可变速水平电梯机械***，针对目前的水平电梯均为匀速设计，其速度与人员上下电梯时的安全性相矛盾的缺点，实现了电梯的入口段、中间段及出口段速度的自由设定，不同速度段间平滑过渡的功能，也可实现平稳转弯，使电梯的安全性、适用性和快速性得以兼顾。本发明中，电梯速度与电梯履带的间距成正比，履带间距由滑块、滑块限位导轨和拉索机构控制。通过设定滑块限位导轨的位置，可设定该处的电梯速度。本发明可作为代步电梯广泛运用于机场、地铁、火车站、商业区、景点等地，其特点是安全、快速、运力大、适用性强。在将来，也可在城市骨干街道上沿路建设，使其与地铁、公交一起成为城市交通的骨干力量。

Description

可变速水平电梯机械***

技术领域：

本发明涉及一种电梯机械***，特别涉及一种可变速的水平电梯机械***。

背景技术：

水平电梯***是用来在水平地面或斜坡上传送人或物体的电梯***。目前存在的水平电梯均为匀速设计，如果速度太快，则人或物体上下电梯时因其速度改变量过大，非常不安全；如果要满足上下电梯的安全性要求，速度就不能设计得太快，一般和人正常步行速度相仿，达不到节省时间的日的。

本发明的目的是提供一种电梯机械***，施工时该电梯***的入口段、中间段及出口段的速度都可以在一定范围内自由设定，最高速度可为最低速度的3到10倍。运行时电梯可按设定速度运行，段与段之间的速度可平滑过渡，也可实现平稳转弯，使电梯的安全性、适用性和快速性得以兼顾。

发明内容：

本发明涉及的电梯机械***的入口段、中间段及出口段的速度都可以在一定范围内自由设定，段与段之间的速度可平滑过渡。

本发明中，电梯靠履带承载人员或物体，履带为层叠结构，后片压前片，电梯速度由履带的间距控制，间距越大，电梯速度就越大。

电梯履带安装于履带杆之上，履带杆两端安装在履带杆导轨中，可沿履带杆导轨向前滑动，履带杆的间距即为履带的间距，此距离由滑块、滑块限位导轨和拉索机构控制。滑块安装于履带杆上，可沿履带杆滑动，其在履带杆上的位置由滑块限位导轨控制，滑块通过拉索机构与相邻履带杆连接，滑块在履带杆上的位置决定了其所在履带杆与相邻履带杆的间距。通过设定滑块限位导轨的位置，可实现电梯不同速度段间的平滑过渡。

电梯的扶手可使用与电梯履带同样的设计结构，使扶手与履带同步运行。该电梯可实现一定曲率要求下的转弯功能，其原理为在每一履带杆的左右两侧安装两套滑块、滑块限位导轨和拉索机构，根据电梯内外径的速度差调整内外侧滑块的位置，实现内外侧电梯速度与转弯曲率相匹配。

本发明使电梯的安全性、适用性和快速性得以兼顾。

附图说明：

图1：履带安装方式

图2：滑块、滑块限位导轨及拉索机构

图3：电梯构件循环运行方式

图4：履带间距Δl与电梯速度v的关系

图5：滑块及滑块限位导轨

图6：滑块与拉索机构

图7：匀加速过程中限位导轨距离h的布置方式

具体实施方式：

一、电梯基本结构

电梯的履带是由许多片履带沿电梯速度方向依次相叠形成的，后一片压在前一片上面。电梯履带后端由铰链连接在履带杆上，前端的两侧装有履带前端小轮，卡在履带导轨内(见图1)。

履带杆在水平面内，方向与电梯运行方向垂直，其两端通过履带杆两侧小轮卡在履带杆导轨内，可向前滑动(见图1)。履带杆上安装有履带、滑块和拉索机构。电梯运行时，履带杆带动履带向前滑动，履带的间距即为履带杆的间距。此间距由滑块、滑块限位导轨和拉索机构控制(见图2)。滑块安装于履带杆上，可沿履带杆滑动；滑块限位导轨铺设在履带杆下一平面上，滑块的一端嵌于滑块限位导轨内；拉索机构由三个滑轮、一个前伸杆和两套钢索组成。滑轮A、B、C分别安装于履带杆的顶端、中部以及前伸杆的顶端。前伸杆一端由铰链连接至履带杆中部，一端安装在前伸杆导轨上，可由履带杆带动沿前伸杆导轨滑动。钢索A由滑块引出，经滑轮A连接至相邻履带杆；钢索B由滑块引出，依次经滑轮B、C连接至相邻履带杆。

履带导轨、履带杆导轨、前伸杆导轨在铅垂面内的形状都是封闭的，引导着整部电梯的履带、履带杆、前伸杆等机构循环运行(见图3)。

电梯的扶手可使用与电梯履带同样的设计结构，使扶手与履带同步运行。

电梯的动力装置可采用油机或电机，动力作用在履带杆上，带动整部电梯运行。为使整部电梯运行稳定，可采用成熟的PID算法控制电梯速度。(由于本发明只针对可变速水平电梯***的机械部分，故对于控制部分和电机部分不做讨论。)

二、电梯速度确定方法

电梯速度由履带的间距Δl控制，间距Δl较小时，电梯速度v较小，间距Δl较大时，电梯速度v较大(见图4)。

当电梯稳定运行时，单位时间内通过任一横截面P的履带个数n是一样的，所以电梯履带的速度v等于单位时间内通过任一横截面P的履带个数n乘以该横截面处的履带间距Δl：

v＝n*Δl    ①

因为n为定值，所以电梯速度与履带间距Δl成正比关系。

履带间距Δl是由滑块限位导轨的位置h控制的，过程如下：

滑块在履带杆上的位置由滑块限位导轨控制(见图5)。在水平面内，以电梯运行方向为X轴，垂直电梯运行方向为Y轴，则在X方向上，滑块位置由履带杆控制，它必须随履带杆一起运动；在Y方向上，滑块位置受滑块限位导轨控制。

滑块通过拉索机构与相邻履带杆连接(见图6)。由滑块引出两根钢索A和B，钢索A通过履带杆一端的滑轮A与前一根履带杆相连，防止这两根履带杆过分远离；钢索B通过履带杆中部的滑轮B和前伸杆上的滑轮C后折回与前一根履带杆相连，防止这两根履带杆过分靠近。这样，滑块在履带杆上的位置决定了其所在履带杆与相邻履带杆的间距。

通过设定滑块限位导轨的位置h，就确定了滑块在履带杆上的位置h’＝h，进而确定了相邻两根履带杆之间的间距Δl：

Δl＝h    ②

由①②式可得电梯速度v等于单位时间内通过该处横截面的履带个数n及限位导轨位置h的乘积：

v＝n*Δl＝n*h    ③

三、匀加速条件下滑块限位导轨的设计

③式说明了电梯速度v与限位导轨距离h之间的关系，设计人员可根据电梯速度v和加速度a的要求计算出该处的限位导轨距离h。为了使电梯加减速过程平稳，可设计滑块限位导轨位置h使得电梯的加速度为固定值a。以下为设计步骤：

在匀加速运动中，电梯速度v与加速度a和时间t的关系为：

v＝at    ④

在匀加速运动中，电梯运行距离S与加速度a和时间t的关系为：

$S=\frac{1}{2}{\mathrm{at}}^2$ ⑤

由④⑤式可得电梯运行距离S与电梯速度v和加速度a的关系：

$S=\frac{1\left(a^2{t}^2\right)}{2a}=\frac{v^2}{2a}$ ⑥

整理得：

v²＝2aS    ⑦

由③⑦式可得电梯运行距离S和加速度a与单位时间通过的履带个数n、连杆长度Δl及限位导轨距离h的关系：

(nh)²＝2aS    ⑧

整理得出限位导轨距离h与电梯运行距离S的关系：

$h=\frac{\sqrt{2\mathrm{aS}}}{n}$ ⑨

由计算可知，如果限位导轨距离h与距离S满足上式关系，则可使电梯做匀加速运动，实现电梯不同速度段间的平稳过渡。设速度由1m/s加速为5m/s，加速度为0.1g，履带最小间距0.1m，最大间距0.5m，每秒移动履带节数n＝10，则滑块限位导轨位置如图(见图7)所示，近似一根直线。

四、电梯转弯时的设计

对于有转弯需求的电梯***，可在每一履带杆的左右两侧安装两套滑块、滑块限位导轨和拉索机构(见图1)。根据电梯内外径的速度差调整内外侧滑块的位置，实现内外侧电梯速度与转弯曲率相匹配，过程如下：

若电梯中线转弯半径为r，电梯宽为d，电梯转弯额定角速度为ω。则电梯转弯时内外侧线速度v₁、v₂分别为：

$v_1=\mathrm{\ω}(r-\frac{1}{2}d)$ ⑩

$v_2=\mathrm{\ω}(r+\frac{1}{2}d)$

由③⑩

得内外侧滑块限位导轨的位置h₁、h₂分别为：

$h_1=\frac{\mathrm{\ω}}{n}(r-\frac{1}{2}d)$

$h_2=\frac{\mathrm{\ω}}{n}(r+\frac{1}{2}d)$

Claims (6)

1.一种可变速水平电梯机械***，其特征是入口段、中间段及出口段的速度都可以在一定范围内设定，段与段之间的速度可平滑过渡。

2.所述电梯靠履带承载人员或物体，履带为层叠结构，后片压前片，电梯速度由履带的间距控制，间距越大，电梯速度就越大。

3.所述电梯履带安装于履带杆之上，履带杆两端安装在履带导轨中，可向前滑动，履带杆的间距即为履带的间距，此距离由滑块、滑块限位导轨和拉索机构控制。

4.滑块安装于履带杆上，可沿履带杆滑动，其在履带杆上的位置由滑块限位导轨控制，滑块通过拉索机构与相邻履带杆连接，滑块在履带杆上的位置决定了其所在履带杆与相邻履带杆的间距。

5.所述电梯的扶手可使用与电梯履带同样的设计结构，使扶手与履带同步运行。

6.所述电梯可实现一定曲率条件下的转弯功能，其原理为在每一履带杆的左右两侧安装两套滑块、滑块限位导轨和拉索机构，根据电梯内外径的速度差调整内外侧滑块的位置，实现内外侧电梯速度与转弯曲率相匹配。

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