收稿日期：

2006-4-29； 

第一作者简介：朱晓东

(1966-)，男，讲师，1987 年毕业于东南大学数力系力学研究生班。 

 

液压电梯轿厢架的优化设计

 

朱晓东

     冯志华     沈亮 

（苏州大学

  机电工程学院，江苏  苏州 215021）

 

摘要：液压电梯轿厢架因为其空间静不定结构的特点，给设计计算带来难度。本文采用有限元方法对电梯轿厢架进行建模
和应力分析，在此基础上确定轿厢架重量为目标函数，主要构件的截面尺寸为设计变量，相应弯曲正应力为状态变量，应
用

ANSYS 软件进行优化设计，获得了各截面的较优尺寸。 

关键词：液压电梯；轿厢架；有限元方法；

ANSYS；优化设计 

中图分类号：

TH236     文献标识码：A

 

1．引言 

液压电梯是用高速油泵作为动力驱动柱塞以提升人员或货物的工具，适用于

2~6层的中低层建筑，速

度可达

0.125~1.0m/s。单缸的提升能力达到1000~10,000kg，采用多缸可使提升能力达到10,000~50,000kg。 

液压电梯主要由液压泵、液压控制系统、轿厢及油缸柱塞组成。油缸柱塞直接支撑在轿厢架顶部，

使轿厢升降。与曳引式电梯比较，液压电梯的优点是

[1]

：

(1)机房不需要设在井道上方，因此能降低建筑

高度；

(2)轿厢运行中产生的力大部份作用于井底，改善了建筑的受力情况；(3)不需要配重，可降低设备

费用。

 

轿厢架是液压电梯轿厢的主要结构，它通过轿底承受人员或货物的重量，必须满足强度和刚度条

件。由于轿厢架采用多重框架和拉索的组合，属于静不定结构，给设计计算带来困难。如果计算模型过

分简化

[2]

，将导致采用过大的安全系数，必然设计出过于笨重的结构，其重量过大带来的后果是：

(1)增

加原材料和制造成本；

(2)  必须采用更高功率级的动力系统，两者都会引起成本上升。相反采用有限元方

法对轿厢架进行合理的建模

[3]

，能够充分体现设计的意图，并能对关键参数进行优化设计

[4]

，提高电梯的

有效载重量，降低制造成本，因此对液压电梯的机械设计具有重要意义。

 

2．  液压电梯轿厢架的结构特点

 

某博物馆液压载货电梯轿厢架由三部分组成，即轿厢主框架，盒式副框架和加强杆，参见图

1。主

框架由直梁、上下组梁、导靴梁及横撑杆组成。盒式副框架由上支撑杆、支撑竖杆、下支撑横杆、梁封

头和底梁组成。加强杆由

16 根拉杆组成。在电梯运行中，电梯有效载荷及轿厢内壁的载荷通过底梁作

用在盒式副框架上，然后再传递给主框架，最终由液压缸的柱塞支承。电梯的设计额定载荷为

10 吨，

底梁的跨度为

6m，下梁的长度为 3.3 米，支撑竖杆高度为 5.3 米，两直梁间距等于侧向两液压缸柱塞的

距离

1.5 m。 

从结构设计方案来看，在货物提升时，主框架承受轿厢全部重量。油缸柱塞顶在两根上梁的两端，

初步设计可将上梁作为简支梁确定上梁的截面尺寸，下梁直接承受底梁传递的负荷，可按受均布载荷的

简支梁确定截面尺寸，而直梁主要受拉力作用，其尺寸由偏载条件确定，认为是弯曲和拉伸的组合变

形。左右两边共四个导靴保证轿厢能垂直地沿着两列主导轨上下运行，并在偏载情况下防止轿厢侧倾。