电梯安全保护系统毕业设计.doc

中国矿业大学成人教育学院2013届毕业设计电梯安全保护系统毕业设计1 绪论1.1概述 自从我国实行改革开放以来，全国各地高层建筑不断涌现，作为高楼的垂直交通工具电梯，其需求量日益增长。各种类型、规格繁多的电梯已在高楼内投入运行。本来面积有限的建筑空间被大量的电梯占据了大部分的空间。因此，为了节省电梯的运行空间，有必要对电梯进行优化设计。1.1.1 电梯的定义及发展概况电梯是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，它适用于装置在两层以上的建筑物内，是输送人员或货物的垂直提升设备的交通工具。追溯电梯这种提升设备的历史，早在公园前我国就有利用人力作为力的简单提升设备，直到现在我国北方农村仍用手摇轱辘提取井水的升降提水装置，所以说，我国是世界上最早出现这种提升设备电梯雏形的国家之一。1765年瓦特发明了蒸汽机把它作为提升设备的动力是在1858年，首次使用于美国纽约市的一台客梯上。接着阿姆斯特朗发明的水压梯替代了蒸汽机梯。随着科技的发展，新的动力设备不断出现并替代了旧的动力设备，例如用液压泵和液压控制阀等。法拉第于1881年发明电动机后50年，美国率先采用直流电动机作为电梯升降的驱动单元，并为今天的电梯发展奠定了基础。1903年美国生产了不带减速器的无齿轮高速电梯，并把卷筒式传动改为曳引槽轮式传动。从而为今天高层的大行程电梯奠定了基础。在动力问题解决之后，美国着手研究电气控制及速度调节等方面问题，并获得成功。1915年美国成功设计了自动平层控制系统以及高速电梯。随着电子工业的发展，新技术，新产品不断用于电梯控制系统，如无触点半导体逻辑控制晶闸管（俗称可控硅）的应用。集成电路和数字控制、电脑和机群控制及调频调压技术的应用；拖动系统简化、性能提高等。1.1.2 我国电梯发展状况我国电梯事业起步较晚，但发展较快。19521954年先后在上海、天津、沈阳建立了三家电梯制造厂，并先后成立有关科研单位，独立自主的制造各类电梯产品，如交流电梯、客梯、直流快速、高速客梯等，用我们自己的产品装备了人民大会堂、北京饭店等政府机关和国家宾馆。60年代开始批量生产自动扶梯和自动人行道，用我们的自己生产的自动扶梯装备了北京地铁车站，用我们自己生产的自动人行道装备了北京首都机场。随着我国对外开放、对内搞活经济的政策深入贯彻执行，吸取和引进了国外先进的电梯技术、先进的电梯制造工艺与设备、先进的科学管理，使我国电梯工业又取得巨大发展。产品连续多年成倍增长，产品质量和整机性能明显提高。为了进一步推动和发展电梯工业，在上海、北京、天津、广州等地先后建立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，先后向市场推出一批耗能小、效率高、速度快、平层和舒适感好的交流调速电梯、直流高速电梯。为了进一步提高和控制产品质量，近年来颁布一批具有国际水平的电梯制造等标准。使个制造厂家用新标准去更新、设计电梯产品，加强管理，促进电梯工业新发展。在控制技术方面，从手柄开关控制发展到按钮信号控制、集选控制及多台电梯机群管理控制；从继电器-接触器的信号或集选控制到计算机（电脑）控制；从调压调速到调频调速控制系统。微电脑（或称微处理机）在电梯控制系统中得到广泛的应用，从而代替了传统的数量众多的继电器、接触器控制系统。微电脑电梯的特点：运行可靠、故障率低、耗能少；控制屏体积小，从而机房的面积可相应减小；设备投资费减少；维修方便。调频调压的交流调速高速电梯也有了新发展。为了适用电梯运行的性能，在简化驱动控制系统的前提下，提高电梯运行的性能，推出交流感应电动机和低速直流电动机，以便适用于电梯的四象限运行工作状态的需要，由此，提高了电梯的运行的平稳性，使乘坐电梯的舒适性更好。在电梯速度方面，由0.25m/s发展到0.51.0m/s的交流双速电梯；由1.52.0m/s的快速发展到2.5m/s的直流高速电梯；还有1.04.5m/s的交流调速电梯。在电梯品种方面，目前除了常有的货梯、客梯外，还发展和开发双层轿厢及其附属件上将使用轻质材料，使其在提高性能的同时，更便于操作，并能减少安装费用和节约机房空间。电梯轿厢的装饰日趋豪华。1.1.3电梯的运行工作情况电梯在垂直运行的过程中，有起点站也有终点站。对于三层以上的建筑物内的电梯，起点站和终点站之间还设有停靠站。起点站设在一楼，终点站设在最高层，设在一楼的起点站常被成为基站。起点站和终点站称为两端站，两端站之间的停靠站称中间层站。各层站的层外设有召唤箱，箱上设置有供成用人员召唤电梯用的召唤按钮或触钮。一般电梯在两端站的召唤箱上各设置一只按钮或触钮，中间层站的召唤箱上各设置两只按钮或触钮。对于下集选无司机控制的电梯，在各层站的召唤箱上各设置一只按钮或触钮。而电梯（杂物电梯除外）轿厢内都设置有操纵箱，操纵箱上设置有手柄开关或与层站对应的按钮或触钮，供司机和乘用人员控制电梯上下运行。召唤箱上的按钮或触钮称层外指令按钮或触钮，操纵箱上的按钮或触钮称轿内指令按钮或触钮。层外指令按钮或触钮发出的层电信号称为层外指令信号。轿内指令按钮或触钮发出的电信号称轿内指令信号。作为电梯基站的厅外召唤箱，除设置一只召唤按钮或触钮外，还设置一只钥匙开关，以便上下班开启或关闭电梯时，司机或管理人员把电梯开到基站后，可以通过专用钥匙扭动该钥匙开关，把电梯的层轿门关闭妥当。电梯的运行工作情况和汽车、有共同之处，但是汽车的启动、加速、停靠等全靠司机的控制操作，而且在运行过程中可能遇到的情况比较复杂，因此汽车司机必须经过严格的培训和考核。而电梯的自动化程度较高，一般电梯的司机或乘用人员只需通过操纵箱上的按钮或触钮向电器控制系统下达一个指令信号，电梯就能自动关门、定向、起动、加速，在预定的层站平层停靠开门。对于自动化程度比较高的电梯，司机或乘用人员一次还可以下达一个以上的指令信号，电梯便能依次启动和停靠，依次完成全部指令任务。尽管电梯和汽车在运行工作过程中有许多不同的地方但仍有许多共同之处，其中乘客电梯的运行工作情况类似于公共汽车，在起点与终点之间往返运行，在运行方向前方的停靠站上有顺向的指令信号时，电梯到站能自动平层停靠开门接乘客。而载货电梯的运行工作情况则类似于卡车，执行任务为一次性的，司机或乘用人员控制电梯上下运行时一次只能下达一个指令任务，当一个指令任务完成后才能下达另一个指令任务。在执行任务的过程中，从一个层站出发到另一个层站时，假若中间层站出现顺向指令信号，一般都不能自动停靠，所以载货电梯的自动化程度比乘客电梯低。1.2电梯的基本结构与分类1.2.1电梯的基本结构电梯一般由曳引系统 、导向系统、门系统、轿箱系统、重量平衡系统、电力拖动系统 、电气控制系统 、安全保护系统等几部份组成。1.2.2电梯的基本分类电梯的分类方法很多，通常可以按用途、运行速度、驱动方式、控制方式、有无司机、机房位置、曳引机结构等进行分类：1 按用途分类1.1乘客电梯,为运送乘客设计的电梯，要求有完善的安全设施以及一定的轿内装饰。1.2载货电梯,主要为运送货物而设计,通常有人伴随的电梯。1.3医用电梯,为运送病床、担架、医用车而设计的电梯，轿厢具有长而窄的特点。1.4 杂物电梯,供图书馆、办公楼、饭店运送图书、文件、食品等设计的电梯。1.5观光电梯,轿厢壁透明，供乘客观光用的电梯。1.6车辆电梯,用作装运车辆的电梯。1.7船舶电梯,船舶上使用的电梯。1.8建筑施工电梯,建筑施工与维修用的电梯。1.9 其它类型的电梯，除上述常用电梯外，还有些特殊用途的电梯，如冷库电梯、防爆电梯、矿井电梯、电站电梯、消防员用电梯等。2 按驱动方式分类2.1交流电梯，用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方式又可分为交流单速、交流双速、交流调压调速、交流变压变频调速等。2.2直流电梯，用直流电动机作为驱动力的电梯。这类电梯的额定速度一般在2.00m/s以上。2.3液压电梯,一般利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯。2.4 齿轮齿条电梯,将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，电动机带动齿轮旋转使轿厢升降的电梯。2.5螺杆式电梯,将直顶式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。2.6直线电机驱动的电梯,其动力源是直线电机。 电梯问世初期，曾用蒸汽机、内燃机作为动力直接驱动电梯，现已基本绝迹。3 按速度分类电梯无严格的速度分类，我国习惯上按下述方法分类。3.1低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。3.2中速梯，常指速度在1.002.00m/s的电梯。3.3高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。3.4超高速，速度超过5.00m/s的电梯。 随着电梯技术的不断发展，电梯速度越来越高，区别高、中、低速电梯的速度限值也在相应地提高。4 按电梯有无司机分类4.1有司机电梯，电梯的运行方式由专职司机操纵来完成。4.2 无司机电梯，乘客进入电梯轿厢，按下操纵盘上所需要去的层楼按钮，电梯自动运行到达目的层楼，这类电梯一般具有集选功能。4.3有/无司机电梯，这类电梯可变换控制电路，平时由乘客操纵，如遇客流量大或必要时改由司机操纵。5 按操纵控制方式分类5.1手柄开关操纵，电梯司机在轿厢内控制操纵盘手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、停止的运行状态。5.2 按钮控制电梯：是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常见有轿外按钮控制、轿内按钮控制两种控制方式。5.3信号控制电梯，这是一种自动控制程度较高的有司机电梯。除具有自动平层，自动开门功能外，尚具有轿厢命令登记，层站召唤登记，自动停层，顺向截停和自动换向等功能。5.4集选控制电梯，是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯，与信号控制的主要区别在于能实现无司机操纵。5.5并联控制电梯，23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身都具有集选功能。5.6群控电梯，是用微机控制和统一调度多台集中并列的电梯。群控有梯群的程序控制、梯群智能控制等形式。6 其它分类方式6.1按机房位置分类，则有机房在井道顶部的（上机房）电梯、机房在井道底部旁侧的（下机房）电梯，以及有机房在井道内部的（无机房）电梯。6.2按轿厢尺寸分类，则经常使用“小型”、“超大型”等抽象词汇表示。此外，还有双层轿厢电梯等。7 特殊电梯7.1斜行电梯，轿厢在倾斜的井道中沿着倾斜的导轨运行，是集观光和运输于一体的输送设备。特别是由于土地紧张而将住宅移至山区后，斜行电梯发展迅速。7.2立体停车场用电梯，根据不同的停车场可选配不同类型的电梯。7.3建筑施工电梯，是一种采用齿轮齿条啮合方式（包括销齿传动与链传动，或采用钢丝绳提升），使吊笼作垂直或倾斜运动的机械，用以输送人员或物料，主要应用于建筑施工与维修。它还可以作为仓库、码头、船坞、高塔、高烟囱的长期使用的垂直运输机械。1.3电梯的主要参数及规格尺寸1.3.1电梯的主要参数1）额定载重量（kg）制造和设计规定，电梯的额定载重量。2）轿厢尺寸（mm）宽*深*高3）轿厢型式 有单或双面开门及其他特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等等。4）轿门形式 有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双折门、封闭式双折中分门等。5）开门宽度（mm） 轿厢门和层门完全开启时的净宽度。6）开门方向 人在轿门外对轿厢门向左方向开启的为左开门，门向右方向开启的为右方向门。两扇门分别向左右两边开启的为中开门，也称中分门。7）曳引方式 常用的有半绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度的一半。全绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝绳的运行速度。这几种吊索法常用图1-1来表示。8）额定速度（m/s）制造和设计所规定的电梯运行速度。9）电气控制系统 包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电动机拖动或直流电动机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。10）停层站数 凡在建筑物内各楼层用于出入轿厢的地点均称为站。11）提升高度 由底层端站楼面至顶层端站楼面之间的垂直距离。12）顶层高度 由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。13）底坑深度 由底层端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，底坑一般越深。14）井道高度 由井道底面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之间的垂直距离。15）井道尺寸 宽*深。1.3.2我国有关标准对电梯主要参数及规格尺寸的规定为了加强对电梯的管理，提高电梯的使用效果，国家于1974年颁布了JB1435-74、JB816-74、JBZ110-74等一批电梯产品的部标准。2003年颁布国家标准GB7588-03，取代原部标准JB1435-74等。自从GB7588-03颁布后，对当时国内生产的各类电梯形式、参数与尺寸等有严格的规定。1.4电梯的主要组成部分及其安装部位不同规格型号的电梯，其部件组成情况也不相同。这里只能介绍一些最基本的情况。图1-1所示为一种交流调速乘客电梯的部件组装示意图。从图中可看出一部完整电梯部件组成的大致情况。图1-1 电梯的基本结构剖视图1-减速箱；2-曳引轮；3-曳引机底座；4-导向轮；5-限速器；6-机座；7-导轨支架；8-曳引钢丝绳；9-开关碰铁；10-紧急终端开关；11-导靴；12-轿架；13-轿门；14-安全钳；15-导轨；16-绳头组合；17-对重，18-补偿链；19-补偿链导轮；20-张紧装置；21-缓冲器；22-底坑；23-层门； 24-呼梯盒；25-层楼指示灯；26-随行电缆；27-轿壁； 28-轿内操纵箱；29-开门机；30-井道传感器；31-电源开关； 32-控制柜；33-曳引电机；34-制动器1.4.1电梯机房里的主要部件1. 曳引机 曳引机是电梯的驱动装置。曳引机包括：1） 驱动电动机 交流梯为专用的双速或三速电机。直流梯为专用的直流电机。2） 制动器 在电梯上通常采用双瓦块常闭式电磁制动器。电梯停止或电源断电情况下制动抱闸，以保证电梯不致移动。3） 减速箱 大多数电梯厂选用蜗轮蜗杆减速箱，也有行星齿轮、斜齿轮减速箱。无齿轮电梯不需要减速箱。4） 曳引轮 曳引机上的绳轮称为曳引轮。两端借助曳引钢丝绳分别悬挂轿厢和对重，并依靠曳引钢丝绳与曳引轮绳槽间的静摩擦力来实现电梯轿厢的升降。5） 导向轮和复绕轮 导向轮又称抗绳轮，用以保证两股向下的曳引钢丝绳之间的距离等于或接近于轿厢悬挂中心和对重悬挂中心间的距离。2. 限速器 当轿厢运行速度达到限定值时，能发出电信号产生机械动作的安全装置。3. 控制台 各种电子元器件和电气元件安装在一个防护用的柜行结构内，按预定程序控制轿厢运行的电控设备。4. 电源开关、照明开关5. 选层器、极限开关、机械楼层指示器、发电机机组等部件 要根据电梯规格种类、需要而设置。1.4.2电梯井道里的主要部件1. 轿厢 轿厢是电梯的主要部件，是容纳乘客或货物的装置。2. 导轨 供轿厢和对重在升降运行中起导向作用的组件。3. 对重装置 起平衡作用。4. 缓冲器 用来吸收轿厢或对重装置所产生动能的制停安装装置。5. 限位开关 用于切断控制电源的安全装置。6. 接线盒 7. 控制电缆 8. 补偿链 用于补偿电梯在升、降过程中由于曳引钢丝绳在曳引论轮两边的重量变化。9. 平衡感应器或井道传感器 在平层区内，使轿厢地坎与厅门地坎自动准确对齐的装置。1.4.3轿厢上的主要部件1. 操作箱 装在轿厢内靠近轿厢门附近。用指令开关、按钮或手柄等，操作轿厢运行电器装置。2. 轿内指层灯 用以显示电梯运行位置和运行方向的装置。3. 自动门机 自动开关轿门和厅门的装置。4. 安全触板（光电装置） 设置在轿门或层门之间，当检测到有乘客或障碍物触及时，门立即停止并重新开始的安全装置。5. 轿门 轿厢入口6. 称重装置 检测负载变化，及时发出信号的装置。7. 安全钳 用于切断控制回路的安全装置。8. 导靴 使轿厢和对重装置沿着导轨运行的装置。9. 其他部件 轿顶安全窗、光电保护、超载装置等部件，视电梯规格、型号、种类及客户要求而设置。1.4.4电梯层门口的主要部件1. 层门2. 层门门锁 设置在层门内，门关闭后，将门锁紧同时接通控制回路，轿厢可运行的机电连锁安全装置。3. 楼层指示灯 用以显示电梯运行位置和运行方向的装置。4. 呼梯盒 用于乘客呼叫电梯。1.5课题的提出及其意义随着我国经济建设事业的迅猛发展，人们物质文化水平的迅速提高，我国的建筑业已成为支柱行业，并日益发展壮大起来。伴随建筑业的发展，为建筑物内提供上下交通运输的电梯工业也在日新月异的发展着。电梯已不仅是一种生产环节中的重要设备，更是一种工作和生活中的必需设备，电梯和汽车一样，已经是人们频繁使用的交通运输设备。当今世界，土地也变得越来越珍贵,随着建筑及相关技术的提高和普及,高层建筑在世界各地也越来越多地矗立起来。作为高层建筑垂直交通运输机械的电梯的性能高低就显得越来越重要。在现有技术中,高层建筑用的电梯,轿箱的升和降均是在一个升降井内移动,这种结构的电梯,不论楼层有多高,所使用的轿箱是有限的几部,对于在很高的楼层使用,存在的问题就是轿箱过少,在人流较多时等待电梯的时间过长。例如,在美国纽约市的原102层的摩天大楼里,美国奥梯斯电梯公司为这座大楼制造和安装了74台速度为6.0m/s的电梯(现在电梯速度已高达10m/s以上),但在上下班时,仍免不了排队等候。我们知道,在高层建筑中,建筑空间是十分宝贵的。如果能像公共交通工具那样,客流多时多增加几班车,客流少时少投入几班车;前一辆可能在第三层楼停,后一辆就可能越过第三层楼直上第十层楼。这样,既减少了电梯占用的建筑空间,又减少了人们等候时间。本设计就是按照上述这种思路展开的。2 方案选择2.1驱动方式的选择在本次设计中，为了简化设计过程，以及使设计方案易于被接受，现以乘客电梯为设计目标，一切设计参数与尺寸均以乘客电梯的国家标准执行。按驱动方式不同，传统的电梯可分为曳引提升式和液压式两种。曳引提升式电梯是利用曳引电动机驱动通过蜗杆、蜗轮、曳引绳轮驱动曳引钢丝绳两端的轿厢和对重装置做上下运行的电梯；液压式电梯是电动机通过液压系统驱动轿厢上下运行的电梯。本次设计的出发点就是在同一个井道内放置若干个轿厢，来克服多台电梯占地面积较大的问题。下面就结合具体设计思路对上述两种驱动方式进行分析选择。曳引式提升机构是世界上电梯行业广泛使用的提升形式。在曳引式提升机构中，钢丝绳悬挂在曳引轮上，其一端与轿厢相连，另一端与对重连接（平衡重），曳引轮转动时，使曳引钢丝绳与曳引轮之间产生摩擦力，从而带动轿厢上下升降，如图2-1所示。由于悬挂轿厢和对重的曳引钢丝绳与曳引轮绳槽间有足够的摩擦力来克服任何位置上的轿厢侧和对重侧曳引钢丝绳上的拉力差，因此保重了轿厢和对重随着曳引轮的正转和反转，而不断的上升和下降。图2-1 曳引架对于钢丝绳曳引式电梯，由于曳引机房置于井道上方，钢丝绳处于机房与轿厢之间，且占用一定的空间，所以其中间是无法放入一个轿厢的，另一方面，当使轿厢要进入平层厅时，钢丝绳无法产生回放，即钢丝绳一直处于受力拉直状态，无法放松。而且，假设轿厢已在平层厅，此时，轿厢处于卡死状态，上面用钢丝绳拉，是无法动作的。再看液压驱动方式，其实，这种方式的不可行之处与钢丝绳曳引式相类似，由于它是与液压缸相连接的，这就使得在同一个井道内无法实现若干个轿厢运行的目的。而且，液压式要求密封性能好，这就要求液压缸和轿厢是紧密接触的。自然轿厢就无法脱离井道而进入平层厅了。这也就不符合我们的基本设计思路。因此，我们必须找出另外的方法来解决这个问题。2.2传动方式的选择由于在同一个井道内要运行若干台电梯，如果要单独设立一个机房来控制这些轿厢的话，显然不大可行，这从上面两例可以看出，因为它们之间必然会相互干扰。所以，我们可以这样考虑，如果驱动机构是和轿厢连接在一起的，那么这个问题就可以解决了。我们可以用齿轮齿条传动来控制电梯运行，把齿条垂直固定在井道内壁上，而齿轮则由电动机拖动，和轿厢固定在一起。齿轮齿条传动又可以有两种方案：一种是全部通过齿轮相互啮合的传动方式，另一种是通过蜗轮、蜗杆配合，蜗轮再和齿条啮合的传动。现对这两种传动方式进行比较分析，并选择优劣。第一种方案是全部由齿轮传动，为了使两边齿轮相对于齿条是向上运动的，必须使两边和齿条啮合的齿轮向相反方向转动，这就需要有四个完全相同的齿轮，其中一个和电动机相连，是主动轮，还需要一个一次从动轮，用来控制另一个边齿轮（二次从动轮）的转向，使其相对于齿条的运动是垂直向上的。其原理图如下面图2-2所示：图中两侧为齿条，轿厢门开在齿轮的轴向井道上。在这个方案中，需要用到四个齿轮，由于不断的啮合、分开，所以其波图2-2动较大，容易使乘坐的人感觉不舒适。 第二种方案是蜗轮蜗杆传动，在这个方案中由电动机带动蜗杆轴杆上的齿轮旋转，然后两端蜗杆分别控制两边的齿轮向不同的方向旋转，其中一个蜗杆为左旋，另一个为右旋，当蜗杆主轴向一个方向转动时，两边的蜗轮自然就会向不同的方向转动。从而带动轿厢上升。这个方案中，蜗杆传动平稳，传动精度高。其原理如图2-3所示： 图2-3第二种方案传动比较紧凑，布置合理，而且更易于实现，故选择第二种方案进行设计。2.3电梯的总体结构选择根据建筑内的结构,为了有效利用空间,可有两种不同的布局方案,如图1和图2所示。本设计选用一字型结构。 图1 图2 为了使轿箱停靠在某一楼层的时候不影响其他轿箱的上下,本设计电梯各层的出、入口不直接设置在升降井上,而是在升降井旁另设平层位置。这样,电梯的总体结构就有上升井和下降井、上升平层厅(平层站)和下降平层厅(平层站),每层有上升和下降两个厅门。轿厢在上升井内或下降井内只能单向行驶:在最顶层由上升平层厅平移到同层下降平层厅,接纳下行的客人;在基层由下降平层厅平移到同层上升平层厅,接纳上行的乘客。由此形成单向循环运行,即:上升井上升各层平层厅上升井上升顶层平层厅下降顶层平层厅下降井下降各层平层厅下降井下降基层平层厅上升基层平层厅上升井。3 内容设计3.1电梯整体结构设计3.1.1电梯的基本结构一部电梯若能正常运行，其必然要包括以下一些基本结构：1动力系统动力系统由蜗轮、蜗杆、齿条等组成。2导向系统导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用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。导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。导靴装在轿厢上，与导轨配合，强制轿厢的运动服从于导轨的直立方向。3门系统门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源。4轿厢轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。5电力拖动系统电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈装置是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器，与电机相联。调速装置对曳引电机实行调速控制。6电气控制系统电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。位置显示是指轿内和层站的指层灯。层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。7安全保护系统安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用；缓冲器起冲顶和撞底保护作用；还有切断总电源的极限保护等。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节都有。3.1.2电梯的设计实现由于在同一个井道中运行若干台电梯，如果电梯在该井道内可以上也可以下，显然其难度极大，甚至不大可能实现，最重要的是体现不了优化的特点。所以，我们可以设置两个毗邻的井道，一个上升井，一个下降井，让电梯从一个井道只能上升，而从另一个井道只能下降，这样可以大大减少电梯运行之间的干扰。具体情况如图所示：图3-1 电梯井道筒图3.1.3电梯基本参数的选择选择电梯运行速度为1.6m/s，运行环境为非住宅楼乘客电梯（即办公楼、旅馆等公用场所）。其额定载重量为1000kg，额定载人数为13人。3.2电梯部件的参数与选用3.2.1 轿厢参数选用及尺寸确定1.轿厢的组成 轿厢一般由轿厢架，轿底，轿壁，轿顶等主要构件组成。 各类电梯的轿厢基本结构相同，由于用途不同在具体结构及外形上将有一定的差异。 轿厢架是轿厢的主要承载构件，它由立柱，底梁，上梁和拉条组成。 轿厢体由轿底板，轿厢壁，轿厢顶等组成。 轿内设置：一般轿内设有如下部分或全部装置，操纵电梯用的按钮操作箱；显示电梯运行方向及位置的轿内指示板；通讯联络用的警铃，电话或对讲系统；风扇或抽风机等通风设备；保证有足够照明度的照明器具；标有电梯额定载重量，额定载客数及电梯制造厂名称或相应识别标志的铭牌；电源及有/无司机操纵的钥匙开关等。 2.轿厢地板有效面积的确定新国标GB/7588-03中已对批量生产的乘客电梯、住宅电梯、载货电梯等类别电梯的主要参数及轿厢、井道、机房的形式与尺寸作了具体规定，见表1-1，图3-2。乘客电梯轿厢面积必须严格要求：乘客电梯的轿厢面积必须符合标准规定，目的是通过轿厢面积来限制乘客人数。这在GB/7588-03(电梯制造与安装安全规范第821条规定得十分明确：“为防止由于人员引起的轿厢超载、轿厢的有效面积应予以限制(对于轿厢的凹进和凸出部分，不管高度是否小于lm。也不管其是否有门保护，在计算轿厢最大的有效面积时，均必须算入)。从规定中可以看出乘客电梯的轿厢面积决不允许超标。否则应使轿厢面积缩小到符合标准为止。绝大多数电梯虽有超载控制。但仍不能保证不溜车。因为在超载的某一时刻(超载时轿门不能关闭)如果轿厢这时载重量突然增加几百公斤(如体重为80100kg，2至3人进入)，很可能导致电梯在开门状态下下滑溜车，发生剪切蹲底事故。乘客电梯的参数尺寸及示意图如下： 表 1-1图 3-2由以上国家标准可查的其参数及尺寸为：宽度A/mm 1600深度B/mm 1400高度/mm 2300乘客电梯的额定载重量与轿厢最大有效面积之间的关系如下表所示（其中加粗的一行为所选用的数据）表3-2 乘客电梯的额定载重量与轿厢最大有效面积之间的关系额定载重量/kg轿厢最大有效面积/m2最多乘客人数3000.9044001.1756301.6687501.90108002.001010002.401312502.901615003.402016003.562118003.882121004.362825005.0033轿厢的构成示意图如图3-3所示：图 3-3其实物如下图所示： 图 4-1 普通客梯轿厢构造3.2.2动力及传动系统设计电梯曳引机通常由电动机，制动器，减速箱及底座等组成。如果拖动装置的动力，不用中间的减速箱而直接传到曳引轮上的曳引机称为无齿轮曳引机。无齿轮曳引机的电动机电枢同制动轮和曳引轮同轴直接相连。而拖动装置的动力通过中间减速箱传到曳引轮的曳引机称为有齿轮曳引机。1 、 电梯用交流电动机 a）电梯用电动机的特性要求 1. 要具有大的起动转矩 2. 起动电流要小 3. 电机应有平坦的转矩特性 4. 为了保证电梯的稳定性，在额定电压下，电动机的转差率在高速时应不大于12，在低速时应不大于20 5. 要求噪声低，脉动转矩小 b）电梯上常用的交流电动机的型式 单速电机； 双速电机； 三速电机 c）电动机功率计算及选用电梯轿厢的额定载重量为1000kg，现将轿厢自重定为3000kg，则其总重量为4000kg，于是需要的电动机的功率为：粗取负载功率为64kw，电动机的功率为70kw。由于轿厢自重是由两个蜗轮承担的，所以可以大致认为每个齿轮分担的功率为32kw。下面对蜗轮进行简单初步计算(本部分相关计算及图、表依据机械设计（邱宣怀等主编），故其编号按照原文，不做更改)：转矩 齿宽系数 由表12.13，取 接触疲劳极限 由图12.17c 初步计算的许用 接触应力 值 由表12.16，取 初步计算的小齿轮 取=100mm直径初步齿宽b b=1100 b=100mm圆周速度v 于是有 现在欲降低转速，另外从齿轮的安全性考虑，于是可以增大齿轮半径，现将齿轮直径定为300mm,齿宽定为150mm。于是有 现在选用额定转速为3000r/min的三相异步电动机，其基本参数如下：表3-3 选用的电动机的基本参数电机名称Y系列三相异步电动机类别代号Y型号规格Y225M-2防护等级IP23安装形式B3极数2额定功率（kw）转速（r/min）电压（V）额定电流（A）效率（%）功率因数（cos）堵转电流/额定电流7转动惯量（kgm2）0噪声（dB(A)）重量（kg）机座号225M最大长度（mm）最大宽度（mm）最大高度（mm）视图文件名DY22636Q.DWG编号0008082、传动比的确定及各传动件的参数尺寸计算选用总传动比 i=3000/100=30现在设一级齿轮传动比为3，二级蜗轮蜗杆传动比为101）齿轮的选用及计算计算项目 计算内容 计算结果转矩 齿宽系数 由表12.13，取 接触疲劳极限 由图12.17c 初步计算的许用接触应力 值 由表12.16，取 初步计算的小齿轮的直径 取=128mm初步齿宽b b=1128mm b=128mm齿数与模数 初取齿数为 由表12.3，取m=4 m=4 则 实际分度圆直径d 因模数取标准值时，齿数虽重新确定，但未圆整，故分度圆直径不会改变，即 中心距 齿宽 b=1128mm2）蜗轮蜗杆的参数尺寸计算及选用a.蜗轮轴支承方式 蜗轮副的蜗杆位于蜗轮之上的称为上置式，位于蜗轮下面的称为下置式。 上置式的优点是：箱体比较容易密封，容易检查，不足之处是蜗杆润滑比较差。下置式的优点是：润滑效果好，从布置结构考虑，本设计选用下置式。b.常用的蜗轮蜗杆齿形 常用的有圆柱形和圆弧回转面两种。本设计现选用常用的圆柱形齿形。c.蜗杆蜗轮材料的选择 选择材料时要充分考虑到蜗轮蜗杆传动的特点，蜗杆要选择硬度高，刚性好的材料，蜗轮应选择耐磨和减磨性能好的材料。本设计选用蜗杆为45钢，表面硬度45HRC.蜗轮材料采用Z ,砂型铸造.d.热平衡问题 由于蜗杆传动的摩擦损失功率较大，损失的功率大部分转化为热量，使油温升高。过高的油温会大大降低润滑油的粘度，使齿面之间的油膜破坏，导致工作面直接接触产生齿面胶合现象。为了避免产生润滑油过热现象，设计的蜗轮箱体应满足，从蜗轮箱散发出的热量大于或至少等于动力损耗的热量。e.基本参数的计算蜗杆头数少，易于得到大的传动比，但效率底，发热多，头数少，效率高，但导程角大，制造困难。常见的蜗杆头数为1、2、4、6等。蜗杆头数和导程角有如下关系：蜗轮齿数根据齿数比和蜗杆头数决定：。传递动力的，为增加传动平稳性，蜗轮齿数宜多取些应不少于28齿，另外，齿数愈多蜗轮尺寸愈大，蜗杆轴愈长且刚度愈小，所以蜗轮齿数不宜多于100齿，一般取z2=3280齿。Z2和Z1之间最好避免有公因数，以利于均匀磨损。若Z2大于30，至少有两对齿同时啮合，有利于传动趋于平稳。综合以上因素以及传动比，考虑到蜗轮重载，现选用蜗轮蜗杆齿数为：Z1=4，Z2=10Z1=40。上面已计算出蜗轮的直径为300mm，则m=300/40=7.5,按标准取m=8，则按标准取蜗杆分度圆直径为80mm，直径系数为。蜗杆的轴的直径： 这里取其轴径为60mm。蜗轮的参数为名称及代号公式计算结果 /mm分度圆直径齿根圆直径齿顶圆直径中心距a齿根高齿顶高齿顶圆半径外径d当z1=4 轮缘宽度b当 B 225.12齿宽角2取 3.2.3导向系统的设计导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。1)导轨 1.导轨的主要作用 为轿厢和对重在垂直方向运动时导向，限制轿厢和对重在水平方向的移动。安全钳动作时，导轨作为被夹持的支承件，支撑轿厢或对重。防止由于轿厢的偏载而产生的倾钭。 2.导轨的种类 导轨通常采用机械加工方式或冷轧加工方式制作。分为T形导轨和M形导轨 3.导轨的连接与安装 导轨每段长度一般为3-5米，导轨两端部中心分别有榫和榫槽，导轨端缘底面有一加工平面，用于导轨连接板的连接安装，每根导轨端部至少要用4个螺栓与连接板固定。连接方式有：A：对穿螺栓固定法B：预埋螺栓固定法C：预埋钢板焊接固定法D：膨胀螺栓固定法。 E：直接埋入法导轨支架的安装 支架水平度：5mm 支架间距：（1）一定要保证每根导轨有2只支架。 （2）间距不大于2.5M。 （3）与连接板不能垂直。 3导轨安装 垂直度：轿厢侧小于1.2mm/5M，接头缝隙：轿厢导轨不大于0.5mm， 接头台阶：不大于0.05mm， 修光长度：250300mm 与支架的连接：不能用焊接方法。 导轨的最底端不能悬空。 轨距要求：轿厢0+2mm， 整根用照导器修正其导距的间隙和偏斜。2)导靴 轿厢导靴安装在轿厢上梁和轿底安全钳座下面，对重导靴安装在对重架上部和底部，一般每组四个。导靴的主要类型有滑动导靴和滚动导靴两种。 a.滑动导靴-主要用在2米/s以下的电梯,它分为固定式滑动导靴和弹性式滑动导靴 （1）固定式滑动导靴：适用于V0.63m/s。 （2）弹簧式滑动导靴：适用于V2m/s。 b.滚动导靴-主要用在高速电梯中，也可应用于中等速度的电梯。滚动导靴：适用于V2m/s。 滚动导靴的水平移动量为1mm，顶面移动量为2mm。 导靴侧面磨损量不得超过原厚度的25%（双面计算） 滑动弹簧导靴a、c间隙调正为2mm，b尺寸根据载重量加以调正。3.2.4门系统的设计门系统 ：电梯有层门和轿厢门。层门设在层站入口处，根据需要，井道在每层楼设1个或2个出入口，不设层站出入口的层楼称盲层。层门数与层站出入口相对应。轿厢门与轿厢随动，是主动门，层门是被动门。 1. 门的主要类型 电梯门主要有两类，滑动门和旋转门，目前普遍采用的是滑动门。 滑动门按其开门方向又可分为中分式，旁开式和直分式三种。 2. 门的结构型式 电梯的门由门扇，门滑轮，门地坎，门导轨架等部件组成。层门和轿门都由门滑轮悬挂在门的导轨（或导槽）上，下部通过门块滑与地坎相配合。 1） 门扇 电梯的层门和轿门均应是封闭无孔的。特殊情况除外。 不论是轿门和层门，其机械强度均应满足：当门在锁住位置上，用300N的力垂直作用在门扇的任何位置，且均匀分布在5平方厘米的圆形面上其弹性变形应不大于15mm,当外力消失后，应无永久变形，且启闭正常。 2）门导轨架与门滑轮 轿门导轨架安装在轿厢顶部前沿，层门导轨架安装在层门门框上部。门滑轮安装在门扇上部。 3）门地坎和门靴 门地坎和门靴是门的辅助导向件，与门导轨和门滑轮配合，使门的上，下两端均受导向和限位。门在运动时，门靴顺着地坎槽滑动。有了门靴，门扇在正常外力作用下就不会倒向井道。 3. 门的传动装置 为了方便乘客进出层门和轿厢，门的形式和结构都应适应这个要求，不仅能进出方便，而且结构简单，构造科学。由于中分式进出方便、工作效率高、可靠性好，所以在本设计中，选用滑动门且为中分式。常用的中分门有以下两种，在此选用两扇中分式，如图（a）图 中分式门（平面图）1.井道墙；2.门门的结构与组成如图所示图示 门的结构与组成1.层门；2.轿厢门；3.门套；4.轿厢；5.门地坎；6.门滑轮；7。层门导轨架； 8.门扇；9.厅门门框立柱；10.门滑块（门靴）1）自动开门机 门的关闭，开启的动力源是门电动机，通过传动机构驱动轿门运动，再由轿门带动层门一起运动。门电机采用切换电阻调速时，则由安装在曲柄轮转动轴上的行程开关来实现。 曲柄轮上平衡锤的作用是抵消关门后的自开趋势。 2）门的联动机构 为了节省井道空间，电梯门大多是用二扇，三扇或四扇。极少使用单扇门。在门的开关过程中，当采用单门刀时轿门只能通过门系合装置直接带动一扇层门，层门门扇之间的运动协调是靠联动机构来实现的。有中分式层门联动机构和旁开式层门联动机构 3） 层门自闭合装置 电梯大部份事故出在门系统上，其中，由于门不应打开造成的事故最为严重。所以在轿门驱动层门的情况下，当轿厢在开锁区域以外时，层门无论因何种原因开启，都应有一种装置能确保层门自动关闭。这种装置可以利用弹簧或重锤的作用，强迫层门闭合。目前重锤式用得较多，重锤式始终用同样的力关门，而弹簧式在门关闭终了时的力较弱。 4 门锁 电梯层门的开和关，是通过安装在轿门上的开门刀片来实现。每个层门上都有一把门锁，有些中分式层门上各装一把门锁。层门关闭后，门锁的机械锁钩啮合，同时层门电气联锁触头闭合，电梯控制回路接通，此时电梯才能启动运行。 5 门入口的安全保护装置 乘客电梯轿门的入口应设置安全保护装置，以免在关门过程中夹伤人。正在关闭的门扇受阻时，门能自动重开。 常用的门入口安全保护装置有以下几种： 接触式保护装置-安全触板 非接触式保护装置 光电式保护装置 超声波监控装置 电磁感应式保护装置 6 .厅、轿门技术要求 1门扇与门套，门扇下端与地坎之间的间隙： 16mm 2开门刀与各层厅门地坎之间的距离：510mm。 3各层厅门门锁上的滚轮端面与轿厢地坎间的距离：510mm。 4各层厅门地坎的不水平度2/1000。 5各层厅门地坎应略高出装修后的地面25mm。 6各层在门地坎至轿门地坎