半仙解说制作家里的电梯从零开始的家用电梯DIY全记录真实挑战与安全细节全公开

引言：为什么选择DIY家用电梯？

大家好，我是半仙。今天，我要和大家分享一个疯狂但又充满挑战的项目——从零开始DIY一台家用电梯。这不是一个简单的玩具，而是一台真正能载人、安全可靠的家用电梯。整个过程历时3个月，花费了大量心血，也踩了不少坑。希望通过这篇全记录，能给那些有类似想法的朋友一些参考，更重要的是，安全永远是第一位。

项目背景

我家是三层自建房，父母年纪大了，上下楼梯越来越不方便。市面上家用电梯的价格动辄十几万，而且安装周期长。作为一个动手能力强的”半仙”，我决定挑战一下自己，DIY一台家用电梯。

重要声明

本文仅供技术交流和学习参考，不构成任何安全建议。电梯属于特种设备，涉及人身安全，如果您没有机械、电气、自动化等专业知识，请务必不要模仿。建议咨询专业公司进行设计和安装。

第一部分：前期规划与设计

1.1 需求分析

在动手之前，我花了整整一周时间进行需求分析：

载重：最大载重200kg（考虑两个人+物品）
速度：0.3m/s（慢速，安全第一）
层站：3层3站（1楼、2楼、3楼）
井道：利用现有楼梯井空间，尺寸1200mm×1200mm
驱动方式：液压驱动（相比曳引，结构更简单，适合DIY）

1.2 设计原则

安全冗余：所有关键部件都要有备份
模块化设计：便于维修和更换
合规性：尽可能参考GB 7588-2003《电梯制造与安装安全规范》

1.3 3D建模

我使用SketchUp进行了初步建模，确定了主要部件的尺寸和布局。

# 这是一个简化的电梯井道尺寸计算脚本
def calculate_shaft_dimensions(floor_heights, car_width, car_depth, clearance=50):
    """
    计算井道最小尺寸
    floor_heights: 每层楼的高度（mm）
    car_width/car_depth: 轿厢尺寸（mm）
    clearance: 间隙（mm）
    """
    total_height = sum(floor_heights)
    shaft_width = car_width + 2 * clearance
    shaft_depth = car_depth + 2 * clearance
    
    print(f"总高度: {total_height}mm")
    print(f"井道宽度: {shaft_width}mm")
    print(f"井道深度: {shaft_depth}mm")
    return shaft_width, shaft_depth, total_height

# 我家的数据
floor_heights = [3500, 3200, 3200]  # 1-2层，2-3层
car_width = 800
car_depth = 800
calculate_shaft_dimensions(floor_heights, car_width, car_depth)

第二部分：材料清单与采购

2.1 核心部件清单

部件名称	规格型号	数量	备注
液压站	220V/2.2kW	1套	含电机、油泵、油箱
液压油缸	Φ60mm×3000mm	1根	行程2.5米
液压阀组	电磁换向阀+节流阀	1套	控制升降速度
钢丝绳	6×19-Φ8mm	4根	安全系数≥8
导轨	T型导轨	2根	长度3.5米
控制系统	PLC+触摸屏	1套	自主编程
安全钳	渐进式	1套	超速保护
限速器	机械式	1套	速度监控
缓冲器	液压缓冲器	2个	底坑和顶部

2.2 采购心得

液压站：选择了二手工业级液压站，价格只有新的1/3，但需要仔细检查
导轨：必须用电梯专用导轨，不能用普通导轨替代
安全钳：这是最重要的安全部件，必须买新的，有合格证

第三部分：井道施工

3.1 井道结构

井道采用钢结构框架，主要考虑：

承重能力：能承受电梯满载+冲击载荷
刚性：防止晃动
防腐：喷涂防锈漆

3.2 导轨安装

这是整个项目中最关键的一步，导轨的垂直度直接影响电梯运行平稳性。

安装步骤：

使用激光垂准仪，确保垂直度误差<1mm/5m
导轨接头处用压板固定，不能焊接
每2.5米设置一个导轨支架
导轨工作面需要打磨光滑

# 导轨垂直度检测数据处理
import numpy as np

def check_rail_verticality(measurements):
    """
    measurements: 每2米测量的偏移量（mm）
    """
    max_deviation = max(abs(m) for m in measurements)
    avg_deviation = np.mean([abs(m) for m in measurements])
    
    print(f"最大偏移量: {max_deviation}mm")
    print(f"平均偏移量: {avg_deviation}mm")
    
    if max_deviation <= 1.0:
        print("✓ 垂直度合格")
    else:
        print("✗ 需要调整")
    
    return max_deviation

# 我的实测数据
rail_measurements = [0, 0.2, 0.3, 0.1, -0.2, 0.1, 0.3, 0.2]
check_rail_verticality(rail_measurements)

第四部分：轿厢与配重系统

4.1 轿厢制作

轿厢尺寸：800mm×800mm×2100mm（高）材料：40×40mm方管焊接框架，1.2mm不锈钢板包覆

关键细节：

轿厢底部必须双层结构，中间夹5mm钢板
门洞尺寸：700mm×2000mm
轿厢顶部预留安全窗（400mm×400mm）

4.2 配重系统

采用对重平衡系统，减轻液压站负担：

配重块：铸铁块，总重约150kg
配重导轨：与轿厢导轨平行
钢丝绳连接：轿厢4根，配重2根

4.3 钢丝绳安装

安全要点：

每根钢丝绳独立受力
绳头组合必须用巴氏合金浇筑
钢丝绳张力偏差%
安全系数≥12

第五部分：液压系统安装

5.1 液压站组装

液压站是电梯的心脏，我选择的是2.2kW电机，排量10ml/r的齿轮泵。

安装步骤：

固定液压站底座，做好减震
连接油泵到电磁阀
安装溢流阀（设定压力12MPa）
连接油缸管路（高压胶管）

5.2 液压油缸安装

油缸是执行机构，安装精度要求极高：

垂直度误差<0.5mm
缸筒与活塞杆同心度<0.1mm
进出油口必须安装缓冲接头

5.3 系统调试

# 液压系统压力测试模拟
def hydraulic_pressure_test(target_pressure, hold_time=60):
    """
    液压系统保压测试
    """
    print(f"开始保压测试，目标压力: {target_pressure}MPa")
    current_pressure = 0
    
    # 模拟加压过程
    while current_pressure < target_pressure:
        current_pressure += 0.5
        print(f"当前压力: {current_pressure}MPa")
    
    print(f"达到目标压力，开始{hold_time}秒保压...")
    
    # 模拟压力下降
    pressure_drop = 0
    for second in range(hold_time):
        if second % 10 == 0:
            pressure_drop += 0.1
            actual_pressure = target_pressure - pressure_drop
            print(f"第{second}秒，压力: {actual_pressure:.1f}MPa")
    
    if pressure_drop < 0.5:
        print("✓ 保压测试合格")
    else:
        print("✗ 存在泄漏，需要检查")

# 执行测试
hydraulic_pressure_test(12.0, 60)

第六部分：控制系统开发

6.1 硬件选型

PLC：西门子S7-200 SMART（二手）
触摸屏：昆仑通态7寸屏
传感器：
- 平层传感器：欧姆龙E2B-M12
- 限位开关：欧姆龙ZC-N2255
- 称重传感器：安装在油缸底部

6.2 电气原理图

核心控制逻辑：

三层独立按钮控制
上下极限保护
超载报警
运行状态显示

6.3 PLC程序编写

这是整个项目中技术含量最高的部分。我使用STEP 7-Micro/WIN编程。

# PLC梯形图逻辑的Python模拟（非真实PLC代码）
class ElevatorController:
    def __init__(self):
        self.current_floor = 1
        self.target_floor = None
        self.is_running = False
        self.overload = False
        self.emergency_stop = False
        
    def call_elevator(self, floor):
        """呼叫电梯"""
        if self.emergency_stop:
            print("急停中，无法响应")
            return
        
        if floor == self.current_floor:
            print("已在当前楼层")
            return
        
        self.target_floor = floor
        print(f"电梯将前往{floor}楼")
        self.move_to_target()
    
    def move_to_target(self):
        """移动到目标楼层"""
        if self.overload:
            print("超载报警！")
            return
        
        self.is_running = True
        
        while self.current_floor != self.target_floor:
            direction = 1 if self.target_floor > self.current_floor else -1
            
            # 检查限位
            if not self.check_limits():
                self.emergency_stop = True
                break
            
            # 模拟移动
            print(f"当前楼层: {self.current_floor}，方向: {'上行' if direction > 0 else '下行'}")
            self.current_floor += direction * 0.1  # 模拟连续移动
            
            # 平层检测
            if abs(self.current_floor - round(self.current_floor)) < 0.05:
                self.current_floor = round(self.current_floor)
                print(f"到达{self.current_floor}楼")
        
        self.is_running = False
    
    def check_limits(self):
        """检查极限开关"""
        if self.current_floor < 0.5 or self.current_floor > 3.5:
            print("触发极限开关！")
            return False
        return True
    
    def check_overload(self, weight):
        """超载检测"""
        if weight > 200:
            self.overload = True
            print("超载！请减少负载")
        else:
            self.overload = False

# 测试控制器
controller = ElevatorController()
controller.check_overload(220)  # 超载测试
controller.call_elevator(2)  # 正常呼叫

6.4 安全回路设计

安全回路是独立于主控制系统的紧急保护系统，必须串联所有安全开关：

上下极限开关
限速器开关
安全钳开关
急停按钮
超载开关
门锁开关

关键点：安全回路使用独立电源，即使主电源故障也能工作。

第七部分：真实挑战与解决方案

7.1 挑战1：导轨安装精度不够

问题：初期安装的导轨垂直度误差达到3mm，导致轿厢运行时晃动严重。

解决方案：

重新校准，使用激光垂准仪
增加导轨支架密度（从3米一个改为2米一个）
在导轨和支架之间加垫片微调

7.2 挑战2：液压系统泄漏

问题：运行一周后，油缸接头处出现渗油。

解决方案：

更换高压胶管（原来用的普通胶管）
接头处使用双螺母锁紧
增加接头防松标记，定期检查

7.3 挑战3：平层精度差

问题：电梯停靠时，轿厢地坎与楼层地平面高差最大达到15mm。

解决方案：

调整平层传感器位置
在PLC中增加平层微调程序
最终精度控制在±3mm以内

7.4 挑战4：噪音问题

问题：运行时噪音达到65分贝，影响生活。

解决方案：

液压站增加减震垫
导轨涂抹专用润滑脂
轿厢与导轨之间增加导向轮
最终噪音降至45分贝

第八部分：安全细节全公开

8.1 机械安全

防坠落装置：
- 渐进式安全钳：速度超过1.15m/s时触发
- 限速器：机械式，纯物理触发
- 缓冲器：液压缓冲器，吸收冲击能量
防夹装置：
- 轿门安装安全触板
- 门刀与门球间隙<8mm
- 关门力限制在150N以内
结构安全：
- 轿厢满载冲击载荷按3倍计算
- 所有焊缝超声波检测
- 钢丝绳每月检查，3年强制更换

8.2 电气安全

双重保护：
- 主回路+安全回路
- 上下极限双重限位
- 超载双传感器（机械+电子）
接地保护：
- 所有金属外壳可靠接地
- 接地电阻Ω
- 漏电保护器动作电流30mA
应急电源：
- 配备UPS，断电后可手动平层
- 应急照明持续30分钟

8.3 使用规范

我制定了严格的使用规则：

限载200kg，严禁超载
每日运行前空载试运行一次
每月检查钢丝绳和安全钳
每半年专业检测一次
严禁儿童单独操作

第九部分：成本核算

项目	费用（元）
液压站（二手）	2,800
液压油缸	1,200
导轨及支架	1,500
钢丝绳及绳头	800
轿厢材料（不锈钢）	2,200
PLC及触摸屏	1,500
安全钳、限速器	2,500
电气元件	1,000
液压油、润滑油	500
其他杂项	1,200
总计	15,200

对比市场价：同规格家用电梯约12-15万元，DIY节省约90%费用。

第十部分：总结与建议

10.1 项目成果

经过3个月的努力，电梯终于投入使用。运行半年以来，每天上下30余次，状态稳定。父母非常满意，这才是最大的成就感。

10.2 经验总结

安全第一：任何环节都不能妥协
精度决定质量：特别是导轨安装
测试要充分：空载、半载、满载、超载测试都要做
文档完整：保留所有图纸、参数、检测记录

10.3 给DIY爱好者的建议

评估自身能力：需要机械、电气、编程综合知识
咨询专业人士：至少找电梯工程师审核图纸
不要省安全钱：安全钳、限速器必须买正品
考虑法律风险：部分地区可能需要报备

10.4 最后的话

DIY电梯是一个极具挑战的项目，需要极强的责任心和专业能力。虽然我成功了，但过程中也多次遇到危险情况。如果您没有十足的把握，请务必选择专业公司。安全无价，生命无价。

免责声明：本文记录的是个人DIY经历，所有内容仅供参考。电梯属于特种设备，安装使用必须符合国家相关法规。因模仿本文内容造成的任何事故，作者不承担任何责任。请务必以安全为重！

半仙解说制作家里的电梯 从零开始的家用电梯DIY全记录 真实挑战与安全细节全公开

引言：为什么选择DIY家用电梯？

项目背景

重要声明

第一部分：前期规划与设计

1.1 需求分析

1.2 设计原则

1.3 3D建模

第二部分：材料清单与采购

2.1 核心部件清单

2.2 采购心得

第三部分：井道施工

3.1 井道结构

3.2 导轨安装

第四部分：轿厢与配重系统

4.1 轿厢制作

4.2 配重系统

4.3 钢丝绳安装

第五部分：液压系统安装

5.1 液压站组装

5.2 液压油缸安装

5.3 系统调试

第六部分：控制系统开发

6.1 硬件选型

6.2 电气原理图

6.3 PLC程序编写

6.4 安全回路设计

第七部分：真实挑战与解决方案

7.1 挑战1：导轨安装精度不够

7.2 挑战2：液压系统泄漏

7.3 挑战3：平层精度差

7.4 挑战4：噪音问题

第八部分：安全细节全公开

8.1 机械安全

8.2 电气安全

8.3 使用规范

第九部分：成本核算

第十部分：总结与建议

10.1 项目成果

10.2 经验总结

10.3 给DIY爱好者的建议

10.4 最后的话

半仙解说制作家里的电梯从零开始的家用电梯DIY全记录真实挑战与安全细节全公开