曳引式电梯的结构设计

密 级 公开 学 号 040603 毕 业 设 计（论 文） 曳引式电梯的结构设计 院（系、部） ： 机械工程学院 姓 名： 崔学军 年 级： 机04-1班 专 业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 何伟 教师职称： 讲师 2008 年 6月 6 日北京 北京石油化工学院 学位论文电子版授权使用协议 论文 曳引式电梯的结构设计 系本人在北京石油化工学院学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系作品的唯一作者，即著作权人。现本人同意将本作品收录于“北京石油化工学院学位论文全文数据库”。本人承诺：已提交的学位论文电子版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。 本人完全同意本作品在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及全文部分浏览服务。公开级学位论文全文电子版允许读者在校园网上浏览并下载全文。 注：本协议书对于“非公开学位论文”在保密期限过后同样适用。 院系名称： 机械工程学院 作者签名： 崔学军 学 号： 040603 2008 年 6 月 11 日 曳引式电梯的结构设计 摘 要 随着建筑业发展，电梯工业也飞速发展起来，电梯是机与电紧密结合的复杂产品，为高层建筑物提供上下交通运输。 本文设计的电梯为曳引式电梯，主要从机械装置部分和控制装置部分进行分析、设计及选型。机械装置部分可分为曳引系统部分和导向系统部分，提出了曳引传动机构的优越性，采用蜗轮蜗杆曳引机，曳引结构简单，降低噪声。主要任务是对主要设备选型，部分零件设计。导向系统的主要功能是限制轿厢的活动自由度，使轿厢只能沿着导轨作升降运动。在电梯系统中，终端保护装置非常重要，是不可或缺的，它的作用在于为了防止电梯的电气系统失灵，轿厢越过上下端站后仍继续运行，继而发生冲顶或撞底事故。 在电梯的电气系统中，逻辑判断起着主要的作用，其控制系统必须起动各种控制信号和执行元件达到目的。目前电梯控制普遍采用 PLC 进行控制,其优点是可靠性高，程序设计方便灵活，抗干扰能力强。变频器不但可以提供良好的调速性能和准确平层性能，还可节约大量能量。 关键词:电梯，曳引电梯，电梯结构，PLC I曳引式电梯的结构设计 Abstract With the development of the construction industry, the elevator industry has developed rapidly, the elevator is the machine and electronic products in close connection with the complex,it provides transportation for high-rise buildings from top to bottom. In this paper the designed elevator is dray elevator, mainly from machinery and control devices part I am analying, designing and selecting.In the mechanical devices there are draying systems and guiding system.Dray made the transmission mechanism of superiority. Worm Gear be used to dray machine, dray structure is simple and reduces noise. Main task is to select the main equipment and design parts. The main function of guiding system to limit the activities freedom of car, it make car move along the rails for take-off and landing.In the elevator system, Terminal protection device is very important, is indispensable, its role is to prevent the elevator electrical system failed, car crossed from top to bottom-side station continued to run,and then will have a accident at the end of the top and bottom. In the electrical system in the elevator， the logic judgement plays a major role in the elevator of the electrical system.The control system must start the implementation of various control signals and components achieve their goals. At present elevator control commonly used by PLC control,the advantage is high reliability, convenient and flexible program design, anti-interference capability is strong.Converter can not only provide a good performance speed and accuracy-layer performance, but also save a lot of energy. Key word:elevator，dray elevator ， elevator structure，PLC II曳引式电梯的结构设计 目 录 第一章 绪论 1 1.1 电梯发展情况1 1.2 研究意义3 1.3 研究内容4 1.4 拟解决的主要问题4 第二章 机械装置部分设计 5 2.1 曳引传动机构5 2.2 曳引传动机构部件设计与选型6 2.2.1 曳引机组成 6 2.2.2 曳引机选型 7 2.2.3 轿厢 9 2.2.4 对重 12 2.2.5 厅门 13 2.2.6 钢丝绳 14 2.3 导向系统 .16 2.3.1 导向轮 16 2.3.2 导轨 20 2.3.3 导靴 21 2.4 井道及机房尺寸 22 第三章 控制装置部分设计 23 3.1 单 梯电梯控制系统23 3.1.1 概述 23 3.1.2 PLC 单台电梯控制系统 24 3.2 召 唤按钮与楼层指示25 3.3 变 频器27 3.4 终 端保护装置28 第四章 结论 30 第五章 技术可行性分析 31 第六章 经济效益可行性分析 32 参考文献 33 致谢 34 III曳引式电梯的结构设计 声明 35 IV曳引式电梯的结构设计 第一章 绪论 1.1 电梯发展情况 当今世界，电梯已成为人们日常工作、生活中极为重要的交通工具，尤其是在大都市里。如较为典型的智能大厦的楼宇自动化，它的核心实际上是一个分布控制系统，也称为集散控制或分散控制系统。楼宇中多种多样的电气设备使系统的自动控制成为了可能。电梯作为大厦控制系统的重要成员，有着举足轻重的地位。 人类利用升降工具运输货物、人员的历史非常悠久。早在公元前 2600 年，埃及人在建造金字塔时就使用了最原始的升降系统，这套系统的基本原理至今仍无变化：即一个平衡物下降的同时，负载平台上升。早期的升降工具基本以人力为动力。1203 年，在法国海岸边的一个 修道院里安装了一台以驴子为动力的起重机，这才结束了用人力运送重物的历史。英国科学家瓦特发明蒸汽机后，起重机装置开始采用蒸汽为动力。紧随其后，威廉汤姆逊研制出用液压驱动的升降梯，液压的介质是水。在这些升降梯的基础上，一代又一代富有创新精神的工程师们在不断改进升降梯的技术。然而，一个关键的安全问题始终没有得到解决，那就是一旦升降梯拉升缆绳发生断裂时，负载平台就一定会发生坠毁事故。 奥的斯先生的发明彻底改写了人类使用升降工具的历史。从那以后，搭乘升降梯不再是“勇敢者的游戏”了，升降梯在世界范围内得到广泛应用。1889 年12 月，美国奥的斯电梯公司制造出了名副其实的电梯，它采用直流电动机为动力，通过蜗轮减速器带动卷筒上缠绕的绳索，悬挂并升降轿厢。1892 年，美国奥的斯公司开始采用按钮操纵装置，取代传统的轿厢内拉动绳索的操纵方式，为操纵方式现代化开了先河。 生活在继续，科技在发展，电梯也在进步。150年来，电梯的材质由黑白到彩色，样式由直式到斜式，在操纵控制方面更是步步出新手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、人机对话等等，多台电梯还出现了并联控制，智能群控；双层轿厢电梯展示出节省井道空间，提升运输能力的优势；变速式自动人行道扶梯的出现大大节省了行人的时间；不同外形扇形、三角形、半菱形、半圆形、整圆形的观光电梯则使身处其中的乘客的视线不再封闭。如今，以美国奥的斯公司为代表的世界各大著名电梯公司各展风姿，仍在继续进行电梯新品的研发，并不断完善维修和保养服务系统。调频门控、智能远程监控、主机节能、控制柜低噪音耐用、复合钢带环保，款款集纳了人类在机械、电子、光学等领域最1曳引式电梯的结构设计 新科研成果的新型电梯竞相问世，冷冰冰的建筑因此散射出人性的光辉，人们的生活因此变得更加美好1。 根据不同的场合电梯分为乘客电梯、载货电梯、病床电梯、观光电梯等。其电梯结构基本是一样的，并多为曳引式电梯。曳引式电梯熔合了多项当前最先进可靠的控制技术和驱动单元，结合先进的数控加工设备及制造工艺、使其更安全、可靠、持久耐用、方面快捷、节能环保。目前在中国电梯使用已经达到近 10 万台一年，特别是开发商的全国4万台住宅电梯把大机房改成小机房电梯将节约开发所用的土建成本6亿元。在加上能源配套以及其他各方面的因素，小机房电梯的应用对国民经济的贡献每年至少要 15 亿元以上。在今后小机房电梯必然将替代大机房的电梯，因为这不仅是开发成本的浪费，还涉及到设计的方便、开发商建筑结构和住宅结构的合理、能源的节省等多个方面。 电梯是服务于规定楼层的固定或升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的倾斜角小于 15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。它适用于装置在两层以上的建筑内，是输送人员或货物的垂直提升设备。曳引式电梯作为垂直运输的升降设备，其特点是在高层建筑物中所占的面积很小，同时通过电器或其他的控制方式可以将乘客或货物安全、合理、有效地送到不同的楼层。方便了人们的生活，省时省力。基于这些优点，在建筑业特别是高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期。 我国电梯事业的发展虽起步较晚，但改革的不断深入促进了电梯行业的高速发展，现在无论是在电梯的制造还是使用上，我国已成为世界上的电梯大国。早在 1992 年我国电梯拥有量就已居世界第四位，美国装有电梯约 50 万台，德国约为45 万台，日本约为35万台，我国装有电梯在12万台以上。电梯生产数量现居世界第三位，仅次于美国和日本。尤其值得一提的是，在上海、北京、天津、广州等地建立起了一系列的中外合资电梯制造公司，使电梯的控制和驱动技术达到了国际先进水平，先后向市场推出了一批能耗小，效率高，速度快，平层和舒适度好的交流调速电梯，直流高速电梯（ 包括机群控制电梯），较有影响力的电梯公司有：中国迅达电梯公司，天津奥的斯公司，广州电梯工业公司等。 电梯的普及给人们的生活带来了极大的优越性，而电梯技术也只有不断的发展才能更好地满足高层建筑及其群体的需要。展望未来，电梯的发展趋势应包括以下几点2： (1)无机房电梯 不单单是电梯有无机房的简单局部改进，而是涉及到一系列技术问题，如曳引系统、控制柜、限速器等的安装位置以及轿厢、极限开关、缓冲器等部件，都2曳引式电梯的结构设计 要进行重新设计，变更部件的尺寸与安装位置也要重新考虑。它是电梯发展过程中的一次意义深远的变革，它所采用的一些关键技术将会被进一步推广用到其它电梯产品上，进而促进整个电梯行业技术的进步。 (2)智能网络化控制 电梯的智能网络化控制随着计算机和通信技术的发展，使得整个大厦实现智能化管理，电梯被纳入管理范围之内。 (3)绿色电梯 绿色电梯的研究主要在电梯制造、配置及安装、使用过程中节能和减少环境污染等方面。节能主要体现在以下几个方面：原材料的充分利用；电梯数量与参数的优化配置；高效的驱动系统；减少机械系统的惯性和摩擦阻力；选用节能照明；客货流量规划等方面。减小对环境的污染主要体现在两方面：油污染降至最低；电梯的电磁兼容性问题。由于电梯是在大厦中频繁启动的大容量电器，由此产生的电磁辐射将对大楼的办公设备构成严重干扰。 (4)远程监控系统 远程监控系统的应用，使得电梯状态监控 的智能可以在监控中心就可以监测到电梯的运行状态，监控中心随时可以监控电梯发生的故障，并且可以诊断出故障的类型和发生的位置，使电梯维护更加安全、方便。 (5)全微机化电梯 全微机化电梯的开发和使用，是电梯发展 趋势的一个重要方向。全微机化电梯是指电梯的传动系统及操纵控制系统方面实现微机控制的电梯。随着现代微机技术的不断进步和完善，全微机化电梯（ 包括单微机控制电梯、多微机控制电梯及人工智能控制电梯） 必将全面满足人们对电梯高质量，高水平，高标准的要求。除以上几方面外，诸如 IC 卡的智能管理系统，应用模糊理论和神经网络技术的群管理系统，以及数码技术、声控技术、载波技术等也将在电梯技术领域中得到推广和发展。 1.2 研究意义 电梯的使用越来越普遍, 给人们的工作和生活带来极大便利。目前各类电梯中使用最为普遍的是曳引式电梯, 这类电梯由曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、重量平衡系统、电力拖动系统