电梯结构与原理(大专整理版)

电梯林栽广结构原理电梯历史与发展公元前1100年，周朝出现了提水用的辘轳，是一种卷筒式卷扬机。公元前236年，古希腊科学家阿基米德制成的卷筒式卷扬机。1765年英国人瓦特发明了蒸汽机，人类用机械动力完成繁重的体力活动。1835年，英国出现了蒸汽机驱动的升降机。1845年，英国人汤姆逊制成了世界上第一台液压升降机。电梯历史与发展1852年，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯先生发明安全客运升降机。电梯历史与发展奥的斯公司在1892年发明按钮操纵；1915年制造出微调节自动平层电梯；1924年安装了第一台信号控制系统；1928年开发并安装了集选控制电梯；1946年在电梯上使用群控方式。1976年，日本富士达公司开发了速度为10m/s的直流无齿轮曳引电梯。电梯历史与发展1889年，奥的斯公司制成第一台直流电动机驱动的升降机。1892年，乔治·H·韦勒设计出带有活动扶手的扶梯。1899年，第一台梯阶式扶梯试制成功。1900年，交流感应电动机问世，并用于电梯驱动1903年，奥的斯公司采用曳引驱动方式代替卷筒驱动。三个阶段：1900—1949年，对进口电梯的销售、安装、维保阶段，拥有约1100台电梯。1950—1979年，独立开发研制、自行生产阶段，生产安装约1万台电梯。1980年至今，成立三资企业，电梯行业快速发展阶段，现为世界上最大的电梯使用市场和电梯生产国。我国电梯历史与发展电梯技术发展方向超高速电梯电梯智能群控系统蓝牙技术应用电梯发展更加环保、绿色电梯产业将网络化、信息化电梯的定义国家标准GB/T7024—2008《电梯、自动扶梯、自动人行道术语》规定的电梯定义为：电梯，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或倾斜角小于15º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。电梯整体结构电梯四大空间机房部分――电源开关、控制柜、曳引机、导向轮、限速器。井道部分――导轨、导轨支架、对重、缓冲器、限速器张紧装置、补偿链、随行电缆、底坑、井道照明。层站部分－－层门（厅门）、呼梯装置（召唤盒）、门锁装置、层站开关门装置、层楼显示装置。轿厢部分――轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、导靴、开门机、轿内操纵箱、指层灯、报警装置。电气控制系统电力拖动系统门系统轿厢系统曳引系统导向系统安全保护系统重量平衡系统电梯八大系统电梯八大系统电梯机械部分电气部分轿厢系统导向系统曳引系统门系统重量平衡系统电力拖动系统电气控制系统安全保护系统电梯功能上的八大系统系统功能主要构件与装置曳引系统输出、传递动力，驱动电梯运行曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、反绳轮等导向系统限制轿厢、对重的活动轿厢（对重）导轨、导轨架、导靴等门系统进出口，关门运行，到站开门轿门、层门、开关门系统及门附属零部件轿厢运送乘客或货物轿厢架、轿厢体重量平衡系统平衡轿厢重量，补偿钢丝绳重量对重装置和重量补偿装置电力拖动系统提供动力，速度控制曳引电动机、供电系统、速度反馈装置、电动机调速装置等电气控制系统操纵和控制操作箱、召唤箱、控制柜、平层装置、限位装置、位置显示装置等安全保护系统保证安全，防止事故发生机械保护系统和电气保护系统组成电梯主要参数额定载重量（kg）：电梯设计所规定的轿厢内最大载荷额定速度（m/s）：电梯设计所规定的轿厢运行速度电梯参数电梯用途：客梯、货梯、病床梯等轿厢尺寸（mm）：宽×深×高门的型式：中分门、旁开门、栅栏门、双折门，对于旁开有左开门和右开门拖动方式：交流、直流、VVVF等控制方式：手动控制、按钮控制、信号控制、集选控制、并联控制、梯群控制等其它参数电梯用途分类1、乘客电梯（K）：客梯2、载货电梯（H）：货梯3、客货两用电梯（L）4、病床电梯（B）5、住宅电梯（Z）6、杂物电梯（W）7、船用电梯（C）8、观光电梯（G）9、汽车电梯（Q）10、其它电梯：冷库、防爆、矿井电梯运行速度分类1、低速梯：v≤1m/s,10层以下建筑物2、快速梯：1m/s＜v＜2m/s，10层以上3、高速梯：2m/s≤v＜3m/s，16层以上4、超高速梯：v≥3m/s，超高层建筑物电梯拖动方式分类1、直流电梯（Z）2、交流电梯（J）：交流双速、交流调速、变频调速3、液压电梯（Y）4、齿轮齿条电梯（施工升降机）5、螺旋式电梯6、直线电机驱动电梯电梯操控方式分类1、手柄控制（S）2、按钮控制（A）3、信号控制（XH）4、集选控制（JX）5、并联控制（BL）6、梯群控制（QK）:群控电梯7、微机控制（W）电梯其它分类一、有无机房1、有机房2、无机房二、曳引机结构型式1、有齿轮2、无齿轮电梯结构简图MachineControllerCables有机房MachineFlatbeltsController无机房背包架式电梯型号编制方法例如：TKJ1000/1.6—BLW:交流调速乘客电梯，额定载重量1000kg，额定速度1.6m/s，微机并联控制。电梯的性能要求1、安全性：首要指标，绝对保证2、可靠性：反映电梯技术的先进程度，用发生故障的几率来反映3、平层准确度：轿厢地坎上平面与层门地坎上平面之间在垂直方向上的距离电梯类型电梯额定速度v/(m/s)平层准确度/mm交流双速电梯≤0.63≤±15≤1.0≤±30交流、直流快速电梯1.0~2.0≤±15交流、直流高速电梯＞2.0≤±15电梯的性能要求4、舒适性：敏感指标，性能的综合反映（1）速度：92%Vn≤v≤105%Vn（2）加、减速度最大值均不应大于1.5m/s2（3）平均加、减速度不应小于：1.0m/s＜v≤2.0m/s—0.48m/s22.0m/s＜v≤2.5m/s—0.65m/s2（4）开关门时间限制：表2-3（5）振动：轿厢振动加速度不应大于25cm/s2(垂直),15cm/s2(水平）（6）噪声：没异响、撞击声，表2-4电梯常用名词术语1、检修速度2、电梯提升高度3.机房（高度、宽度、深度、面积）4、辅助机房（隔层、滑轮间）5、层站6、井道7、底层端站、顶层端站8、层间距离9、基站：轿厢无投入运行指令时停靠的层站，一般位于大厅或底层端站乘客最多的地方。10、开门宽度11、轿厢尺寸12、缓冲器工作行程13、对接操作14、隔层停靠15、曳引比16、消防开关17、独立操作18、安全触板19、补偿装置20、地坎21、曳引机22、绳头组合等电梯对建筑物的一般要求机房（面积、高度、曳引机和控制柜布局、电源、地面承载要求、吊钩、承重梁、绳孔处理、消防设施、避雷）井道（垂直度单层5mm，总高度10mm,井道尺寸偏差)底坑曳引式电梯优点1、安全可靠2、提升高度大3、结构紧凑4、可以使用高转速电动机曳引传动关系钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置，轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮的绳槽内。电动机转动时，由于曳引轮绳槽与曳引钢丝绳之间的摩擦力，带动钢丝绳使轿厢和对重作相对运动，轿厢在井道中沿导轨上下运行。曳引传动关系曳引绳和曳引轮之间的摩擦力称为曳引力T。要使电梯运行，则：T≥P1－P2P1P2TP1TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP2P1TP2P1TP2P1TP2P1TP2曳引系统受力分析1、电梯轿厢上行加速阶段的曳引力T1:(F=ma)F=P1－(G+Q)，m=(G+Q)/gP1－(G+Q)=(G+Q)×a/gP1=(G+Q)×(1+a/g)同理：P2=W×(1－a/g)T1=P1－P2=(G+Q)×(1+a/g)－W×(1－a/g)P1P2G+QWTTTP1TP1TP1TP1TP1TP1TP1TP1TG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1T曳引系统受力分析2、轿厢稳定上行阶段的曳引力T2：P1=(G+Q)，P2=WT2=P1－P2=(G+Q)－W3、轿厢上行减速阶段的曳引力T3：P1=(G+Q)×(1－a/g)P2=W×(1＋a/g)T3=P1－P2=(G+Q)×(1－a/g)－W×(1+a/g)P1P2G+QWTTTP1TP1TP1TP1TP1TP1TP1TP1TG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1T曳引系统受力分析4、轿厢下行加速阶段的曳引力T4：（下行加速与上行减速，加速度方向相同）T4=T3=(G+Q)×(1－a/g)－W×(1+a/g)5、轿厢下行加速阶段的曳引力T5：T5=T2=(G+Q)－W6、轿厢下行加速阶段的曳引力T6：T6=T1=(G+Q)×(1+a/g)－W×(1－a/g)随着载重量大小不同和电梯运行工况不同，其曳引力不仅大小有变化，而且还会出现负值。当负值时，为控制电梯速度。曳引力变化情况分析当轿厢满载上升时曳引力为正，说明曳引力的作用是驱动轿厢运行，此时功率流向为：曳引电动机→减速箱→曳引轮→曳引绳→轿厢，这时电梯的曳引系统输出动力。当轿厢满载下降是曳引力为负，表明曳引力的作用方向与轿厢运行方向相反，曳引力是控制轿厢速度，此时曳引系统的功率流向为：轿厢→曳引绳→曳引轮→减速箱→曳引电动机，曳引系统是在消耗动力，曳引电动机作发电制动运行。曳引系数电梯曳引绳受力简图如图所示：设此时曳引绳在曳引轮上正处于将要打滑，但还没有打滑的临界平衡状态。根据著名的欧拉公式T1与T2之间有如下关系：式中：f—当量摩擦系数，与绳槽、轮材有关α—曳引绳在曳引轮上的包角；e—自然对数底数e=2.71828式中的称为曳引系数,曳引系数是一个客观量,它与ƒ、α有关。ef电梯能正常工作，曳引力必须满足：T1/T2＜ef当量摩擦系数ƒ对V型槽：对半圆槽或带切口槽：式中：ƒ—曳引绳在曳引轮绳槽中的当量摩擦系数β—曳引轮上带切口的绳槽或半圆绳槽的切口角，对半圆槽，β=0γ—曳引轮上V型槽的夹角μ—曳引绳与铸铁曳引轮之间的摩擦系数，μ=0.09曳引轮绳槽与曳引力的关系常用的曳引轮绳槽的形状：半圆槽、楔（V）形槽和带切口的半圆槽(又称凹形槽)。1、V形槽的摩擦系数最高，半圆形带切口槽次之，半圆形槽最小。2、V形槽磨损严重，易卡绳,一般只用在杂物梯等轻载低速电梯上。曳引轮绳槽与曳引力的关系3、半圆形槽与钢丝绳的接触面积最大，钢丝绳在绳槽中变形小、摩擦小，有利于延长使用寿命，多用于非曳引轮。但其摩擦系数小，所以必须增大包角才能提高其曳引能力。一般只能用于复绕式电梯，常见于高速电梯。4、槽底部切制了一个楔形槽，使钢丝绳在沟槽处发生弹性变形，有一部分楔入槽中，增大摩擦系数，提高曳引能力，当量摩擦系数大为增加，一般可为半圆槽的1.5—2倍。即使磨损严重，摩擦力基本不发生变化，由于有这一优点，使这种槽形在电梯上应用最为广泛。包角对曳引力的影响1、包角（α）：曳引绳与曳引轮相接触的一段圆弧所对应的圆心角。包角越大，摩擦力越大，即曳引力越大。2、半绕式：半绕式的每根钢丝绳在曳引轮上只绕一次，绕绳的包角α一般为150o~180o3、全绕式：全绕式的每根钢丝绳在曳引轮上绕二次，其包角α可扩大到300o~360o电梯的曳引条件根据国标GB7588—2003的规定：电梯在下面两种工作状态下应保证曳引绳在曳引轮绳槽上不出现打滑现象：1、空载电梯在最高停站处处于上升制动状态（或下降起动状态）。2、装有125%额定载荷的电梯，在最低停站处处于下降制动状态（或上升起动状态）。电梯的曳引条件为了满足上述曳引条件，在设计曳引系数时应按以下公式进行：T1/T2—两种极限状态下，曳引轮两边曳引绳中的较大静拉力与较小静拉力之比；C1—与加速度、减速度有关的动力系数，C1=（g+a）/(g-a)，g=9.8m/s2。a为轿厢的制动减速度（或起动加速度）。C1的最小允许值如下：电梯的额定速度C1值v≤0.63m/s1.100.63m/s＜v≤1.00m/s1.151.00m/s＜v≤1.60m/s1.201.60m/s＜v≤2.50m/s1