液压电梯原理和结构

第一节液压电梯基本原理一、液压电梯的构成二、液压电梯的运行原理三、液压电梯的特点1，建筑方面；2，技术性能方面；3，使用维修方面四、液压电梯的不足之处五、液压电梯的使用场合第二节液压电梯驱动配置形式一、中心直顶1：1一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点二、单缸侧（后）置直顶1：1一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点第二节液压电梯驱动配置形式三、双缸侧直顶1：1一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点第二节液压电梯驱动配置形式三、双缸侧直顶1：1四导轨与多缸配置轿厢偏载问题油缸的同步问题轿厢在装载货物时的下沉问题第二节液压电梯驱动配置形式四、侧（后）置背包式2：1一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点第二节液压电梯驱动配置形式五、后置四导轨2：1一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点第二节液压电梯驱动配置形式第二节液压电梯驱动配置形式六、双缸侧置2：1一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点第二节液压电梯驱动配置形式六、双缸侧置2：1大吨位六导轨布置轿厢偏载问题安全钳的配置第二节液压电梯驱动配置形式七、侧置倒拉式2：1一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点轿厢对重第二节液压电梯驱动配置形式八、中心倒拉2：1一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点轿厢对重油缸第二节液压电梯驱动配置形式九、单缸侧置4：2一、结构形式二、适用范围三、优点四、缺点五、配置要点轿厢液压电梯基本组成及液压系统的工作理16GB/T7024-2008《电梯、自动扶梯、自动人行道术语》2.1电梯lift;elevator服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构型式便于乘客出入或装卸货物。2.17液压电梯hydrauliclift依靠液压驱动的电梯。GB21240-2007《液压电梯制造与安装安全规范》3.9液压电梯hydrauliclift依靠电力驱动油泵传递液流到液压驱动装置，直接或间接作用在轿厢上进行驱动的电梯（可以使用多电动机、油泵和/或液压驱动装置）液压电梯---定义分类171.2发展历程1.2.1早期液压电梯液压电梯的发展可以追溯到19世纪60年代。1845年，威廉·汤姆逊制造了世界上第一台水力液压电梯出现许多水压电梯和液压电梯。伴随着电气技术的发展，电动机驱动的强制和曳引电梯的出现，使得液压电梯的发展趋于沉寂。液压电梯---发展历程--早期液压电梯--摘自《液压电梯》杨华勇1996年机械工业出版社181.2.2现代液压电梯二战后，液压技术的发展使得液压电梯的突飞猛进。20世纪70、80年代，欧美等发达国家液压电梯生产安装量居首位。--摘自《双缸液压电梯乘座舒适性研究》常达同济大学硕士论文--摘自《液压电梯》杨华勇1996年机械工业出版社液压电梯---发展历程–现代液压电梯19现代液压电梯发展迅速，在市场上成熟并得到应用的电梯液压技术有以下形式：•电磁开关集成流量控制阀控制系统；•电液比例集成流量阀控制系统•变频变压控制系统阀控和液压技术欧洲领先，在变频变压方面日本领先，近年来欧洲变频电梯也取得了快速发展。目前国内液压电梯基本采用欧洲几家专业液压电梯制造厂的液压系统•瑞士BERINGER贝林格/BUCHER布赫•意大利GMV捷安•德国LESTRITZ力傑仕液压电梯---发展历程–现代液压电梯20发展方向：小容量系统单独在平层方案。以往带难题上行自动再平层时，主液压系统工作，为保证平层速度，大量油液从旁路溢流能耗大，目前解决方法增加一套小容量泵系统，专门用于平层。变频变压液压系统的完善液压配重技术水压和气压电梯液压电梯---发展历程–现代液压电梯21液压电梯---发展历程–现代液压电梯22--以上示意图摘自BUCHER、GMV、LESTRITZ产品手册，下同液压电梯---发展历程–现代液压电梯231.2.3现代液压电梯优缺点：优点：•安装方便--机房在井道底部附近，少了曳引机、控制柜、对重的吊装和安装。•维修费用少--采用油作为介质，各部分自行润滑，减少磨损。•应急操作方便--在停电和其他异常情况下，使用紧急操作下降阀和手动泵。•提高建筑物有效利用空间--多数无平衡重，井道截面积较小。•改善建筑物受力状况--大多数对建筑结构不施加垂直压力，主要的垂直载荷通过油缸作用在建筑物地基上，对井道承重强度要去降低。•结构紧凑--在主参数相同情况下，比曳引电梯体积重量小。•机房位置灵活--泵站与油缸管路连接。•适用于大载重--对于多层大载重货梯，液压电梯具有明显优越性，成本低。•适用于危险场合--直顶液压电梯无钢丝绳滑轮和安全钳，不会产生火花，可用于易爆危险场合。液压电梯---发展历程–液压电梯优缺点241.2.3现代液压电梯优缺点：缺点：•提升高度小。由于输入功率控制及结构条件限制。一般速度在1.0m/s以下，提升高度在40m以内。•输入功率大。如无平衡重系统，液压电梯电机功率为曳引电梯功率的2.5—3倍，配电容量相应增大，虽然电机只在上行工作，但能量消耗至少为同等曳引电梯的2倍左右。•温度及载荷的变化对起制动有影响，动态速度随环境变化，增加控制难度。•由于油温变化和泄露等因素，轿厢较长时间停站会产生下沉，因此需要采取措施防止轿厢沉降。液压电梯---发展历程–液压电梯优缺点251.2.4液压电梯面临挑战在中国，电梯市场起步比较晚，液压电梯数量占电梯总量的比例不超过1%。一方面，国内中高层建筑蓬勃发展，曳引式电梯是电梯市场的主力军。另一方面，由于液压电梯市场份额过小，国内电梯企业对液压电梯开发资金和人才的投入不足，液压系统部分一直采用国外进口产品，很大程度上影响了液压电梯的竟争力。更为重要的是，无机房曳引式电梯出现，使得传统液压电梯在机房灵活布置上的优势荡然无存。目前，无机房电梯还不可能完全取代液压电梯，除了机房灵活布置外的一些固有优势，尤其在大载重量、安全性、价格等方面，相对曳引式电梯和无机房电梯而言，液压电梯还具备一些空间。液压电梯---发展历程–液压电梯面临挑战液压电梯---结构特点--组成结构1.3.1液压电梯组成结构液压电梯是机、电、电子、液压一体化的产品，由以下相对独立但又相互联系配合的系统组成.1.泵站系统:由电机、油泵、油箱及附属元件组成。2.液压系统:由集成阀块(组)、止回阀、限速切断阀和油缸等组成。3.导向系统:与曳引电梯的作用一样，限制轿厢活动的自由度，承受偏载和安全钳动作的载荷.对间接顶升的液压电梯，带滑轮的柱塞顶部也应有导轨导向。4.轿厢:结构和作用与曳引电梯相同，但侧面顶升的液压电梯的轿厢架结构由于受力情况不同而有所不同.5.门系统:与曳引电梯相同.27液压电梯---结构特点--组成结构液压电梯液压系统由以下相对独立又相互联系配合的部分组成。（1）泵站系统：由电机、油泵、油箱及附属元件组成。其功能是为油缸提供稳定的动力源和储存油液。目前，一般都采用潜油泵，即电机和油泵都设在油箱的油内。油泵一般采用螺杆泵，输出压力在0-10MPa之间，油泵的功率与油的压力和流量成正比。油箱除了储油，还有过滤油液、冷却电机和油泵以及隔音消音（对潜油泵）等功能。（2）控制阀组：由集成阀块（组）、截止阀，破裂阀（限速切断阀）和油缸等组成。集成阀块（组）是液压控制的主要装置，其将流量控制阀（比例流量阀）、单向阀、安全阀、溢流阀等组合在一起，控制输出流量，并有超压保护、锁定、压力显示等功能。截止阀，一般为球阀，是油路的总阀，用来停机后锁定系统。破裂阀（限速切断阀），安装在油缸上，在油管破裂时，迅速切断油路，防止柱塞和轿厢下落。（3）油缸，将液压系统输出的压力能转化为机械能，推动柱塞带动轿厢运动的执行机构。（4）液压软管和硬管（5）手动泵28液压电梯---结构特点--组成结构29液压电梯---结构特点--组成结构30层站液压电梯---结构特点--组成结构31轿顶轿底液压电梯---结构特点--组成结构32液压缸液压电梯---结构特点--组成结构33底坑与破裂阀液压电梯---结构特点--组成结构34泵站液压电梯---结构特点--组成结构35手动泵与手动下降阀液压电梯---结构特点--组成结构361.3.2液压电梯的整体布置直接作用液压电梯5.2.7.2按照GB21240—2007《液压电梯制造与安装规范》的定义，直接作用式液压电梯（directactinglift）是指柱塞或缸筒直接作用在轿厢或轿厢架上的液压电梯。也称“直接顶升液压电梯”或“直顶式液压电梯”。直接顶升是柱塞与轿厢直接相连，柱塞的运动速度与轿厢运行速度相同，其传动比1：1。而柱塞与轿厢的连接可以在轿厢底部中间，也可以在侧面。液压电梯---结构特点–整体布置37中置直顶式驱动（1：1）采用单级或多级\同步柱塞缸直接驱动。安装简单，可以到30米。但需要将缸筒置于底坑下井中侧置直顶式驱动（1：1）直顶背包式。采用单级或多级同步柱塞缸直接驱动。安装简单，可以到10米。不需要将缸筒置于底坑下井中液压电梯---结构特点–整体布置38双侧双缸直顶式驱动（1：1），液压缸多固定在两侧对角相等位置，通常在大载重量电梯（15吨以上）使用。行程不大，适用单级柱塞缸要注意两侧的同步和轿厢结构坚固液压电梯---结构特点–整体布置39间接作用液压电梯5.2.7.3GB21240—2007《液压电梯制造与安装规范》的定义，间接作用式液压电梯（indirectactinglift）是指借助于悬挂装置（绳、链）将柱塞连接到轿厢或轿厢架上的电梯。也称“间接顶升液压电梯”。间接顶升是柱塞通过滑轮和钢丝绳拖动轿厢，这样可以利用液压顶升力大的优势，柱塞的运动速度是轿厢运行速度一半，其传动比1：2。提升钢丝绳应不少于两根，一端固定在油缸或其他结构上，一端绕过柱塞顶部滑轮，固定在轿厢上。柱塞顶部滑轮由导轨导向，也可以利用轿厢导轨进行导向。液压电梯---结构特点–整体布置40侧置间接驱动（1：2或2：4）采用单级或多级同步柱塞缸，可以到30米行程。不需要将缸筒置于底坑下井中双侧间接驱动（2：4）采用单级柱塞缸。液压缸多固定在两侧对角相等位置液压电梯---结构特点–整体布置41带平衡重的倒拉液压电梯,提高系统效率，减少能量损失，但失去了液压电梯空间小和安装简单的优势液压电梯---结构特点–整体布置421.3.3液压阀油缸和附件液压电梯---结构特点–液压阀油缸和附件43截止阀5.2.7.12（1）液压电梯应该设置截止阀；（2）截止阀应该安装在将液压缸连接到单向阀和下行方向阀之间的油路上；（3）截止阀应该位于机房内。液压电梯---结构特点–液压阀油缸和附件44限速切断阀（破裂阀）rupturevalue当在预定的液压油流动方向上流量增加而引起阀进出口的压差超过设定值时，能自动关闭的阀。在液压电梯系统中，为了防止轿厢坠落和下行超速，需设置破裂阀。当管路中流量增加而引起的阀进出口的压差超过设定值时，能自动关闭油路，停止轿厢运行并保持静止状态。如图所示，阀芯上端通过节流器与B口相通，下端与A口相通。由于阀中部的过流截面较小，因此它可以作为流量-压力转换器件。当液流从A流向B时．B口的压力随流量的增加而明显下降，从而使阀芯向右移动，将阀口关小。流量再增大时，阀芯会完全关闭而切断液流。节流器3可以用来调节阀芯的运动阻尼。油液反向流动时，破裂阀没有限流作用。5.2.7.20--摘自《液压电梯》杨华勇1996年机械工业出版社液压电梯---结构特点–液压阀油缸和附件45单向阀non-returnvalve单向阀是只允许液流在一个方向流动的阀。液压电梯液压系统应设置单向阀。单向阀应该安装在油泵与截止阀间的回路上。•标准设置要求：5.2.7.13（1）液压系统应该设置单向阀，单向阀应该安装在液压泵与截止阀之间的油路上；（2）当供油系统压力降低至最低工作压力以下时，单向阀应能够将装载额定载荷的轿厢保持在井道任意