电 梯机械原理

1、 03.992 电梯的定义电梯的定义 l定义：电梯是指用电力作为拖动动力， 具有乘客或载货轿厢，并运行于垂直或垂 直方向倾斜角度不大于150的两侧刚性导轨 之间，运送乘客和货物的固定设备。 l基本特点: 以电力作为拖动动力 有一个轿厢，可以运送乘客或货物 轿厢运行在两根垂直的或垂直倾斜度小 于15 度的刚性导轨之间 对 重 轿 厢 03.993 电梯起源与发展电梯起源与发展 第一阶段：动力与曳引方式的确定第一阶段：动力与曳引方式的确定 l 鼓轮式传动 最大提升高度 46 M 钢丝绳根数最多不超过3根 载重量不大 安全性差 电机驱动力矩： 轿厢自重 轿厢内人或货物重量 钢丝绳重量 传动机构的摩擦

2、力 03.994 电梯起源与发展电梯起源与发展 l 曳引式传动 最大提升高度800M 钢丝绳根数不受限制 载重量大大增加 安全性增加 电机驱动力矩： A.轿厢自重+轿厢内载荷与 对重重量之差 B.传动机构的摩擦力 03.995 电梯起源与发展电梯起源与发展 第二阶段：电气控制与驱动调速技术第二阶段：电气控制与驱动调速技术 l 电气控制电气控制 控制器件演变：控制器件演变： 1889年继电器1955年小型计算机1963年无触点半导体1969年可编程控制器 PLC1971年集成电路1972数字控制1976年微机控制 控制模式：控制模式： 1889年手柄控制1915年按钮自动平层控制1930年信号控

3、制、集选控制、并联 控制1949年群控控制 l 驱动调速驱动调速 1889年直流驱动调速1900年交流双速驱动(AC2)1930年交流三速 (AC3)1967年(晶闸管技术)交流调压调速（ACVV）1984年交流调频调压调速 (VVVF） 03.996 电梯起源与发展电梯起源与发展 第三阶段：智能化控制电梯第三阶段：智能化控制电梯 迅达首先于1994将智能控制运用在电梯上，实现了模拟人的视觉、 听觉记忆、判断、分析. 在电梯的控制系统中综合体现了： 轿厢的合理、预先分配 客流量的计算 经济运行 等待限制 大厅监控、远程监控 故障自诊断 特殊功能模块化配置：残疾人等待、语音引导、提示、基站随机

4、设置 03.997 电梯的分类 l 按用途分按用途分:乘客电梯,客货电梯(服务梯),货客电梯(货梯) ,住宅电梯,病床电 梯,杂物电梯,观光电梯,其它专用电梯：汽车梯、船梯、矿用梯、施工梯、 防爆电梯等。 l 按运行速度分按运行速度分:低速梯V1.0m/s;快速梯1.0m/sV2.0m/s （10 层以上）;高速梯:2.0m/sV3.0m/s （16层以上）;超高速 梯:V3.0m/s 10.0m/s;试验用梯10m/s l 按拖动电动机类型方式分按拖动电动机类型方式分: l 交流电梯 曳引电动机采用交流电动机 单速电动机，速度一般不高于0.5M/S。 双速电动机，速度一般不高于1M/S。 交

5、流调压调速电梯，速度一般不高于 1.75M/S。 交流调频调压调速电梯，广泛应用于各 速度段。 l 直流电梯 曳引电动机采用直流电动机 88年起停止生产，目前已被交流调 频调压调速电梯所取代。 03.998 l 按驱动方式分按驱动方式分: l 钢丝绳曳引驱动式电梯（摩擦式） l 液压驱动式电梯（分为柱塞直顶式和柱塞侧顶式） l 齿轮齿条式电梯：一般用于工程电梯。 l 按控制方式分按控制方式分:手柄控制;按钮控制;信号控制;集选电梯(将各 种信号加以综合分析，自动决定轿厢运行的无司机操纵的电梯。 在司机状态下，转为信号控制。) 03.999 电梯基本构造 l 电梯的组成结构电梯的组成结构 l 按

6、机电划分按机电划分 机械与电气 l 按结构划分按结构划分 机房、井道、底坑、层楼 l 按功能划分按功能划分 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 电气控制系统 安全保护系统 03.9910 电梯的曳引传动型式 l曳引传动型式曳引传动型式 根据电梯的使用要求与建筑物具体情况，电梯的曳引传 动多种型式，但均有下列三方面的内容组成： l曳引比：曳引比：曳引绳线速度与轿厢升降速度之比值。 l 03.9911 电梯的曳引传动型式电梯的曳引传动型式 1:1传动方式传动方式 轿厢与对重均无反绳轮，曳引绳直接拖动轿 厢和对重。 传动特点：V1=V2, T1=T2 !说明： V1-曳引绳

7、线速度（米/秒） V2-轿厢升降速度（米/秒） T1-轿厢侧曳引绳载荷力（千 克力） T2-轿厢总重量（千克力）。 03.9912 电梯的曳引传动型式电梯的曳引传动型式 2:1传动方式传动方式 轿顶和对重顶部均设有 反绳轮。 传动特点： V1=2V2, T1=1/2T2 (2:1) 03.9913 电梯的曳引传动型式电梯的曳引传动型式 3:1传动方式传动方式 轿顶和对重顶部均 设有反绳轮和定滑 轮。 传动特点： V1=3V2, T1=1/3T2 03.9914 电梯的曳引传动型式电梯的曳引传动型式 l结论 反绳轮及定滑轮使曳引机只承受电梯的 几分之一悬挂载荷，降低了对曳引机的动力 输出要求，但

8、由于增加了曳引绳的曲折次数， 降低了曳引绳的使用寿命，同时在传输中增 加了摩擦损失，故大多用在货梯上。 03.9915 电梯的曳引传动型式电梯的曳引传动型式 l 全绕式传动 曳引绳饶曳引轮和导向轮一周 后，才引向轿厢和对重，其目的是 为了增加曳引绳对曳引轮的包角， 提高摩擦力，其最大包角1+ 1800。 l曳引绳在曳引轮上的缠绕方式曳引绳在曳引轮上的缠绕方式 l 半绕式传动半绕式传动 曳引绳挂在曳引轮和导向轮上，曳引 绳对曳引轮的最大包角1800。 03.9916 电梯的曳引传动型式 l使用范围使用范围 l 客梯一般采用1 :1半绕传动（速度高，载重量小） l 货梯一般采用2 :1半绕传动（速

9、度低，载重量大） l 高速梯一般采用1 :1全绕传动（速度高，载重量小） 03.9917 电梯主要零部件结构原理 l曳引系统曳引系统 l轿厢轿厢 l门系统门系统 l导向系统导向系统 l重量平衡系统重量平衡系统 l安全保护系统安全保护系统 03.9918 曳引系统 W163机组机组 W250 机组机组 无齿曳引机无齿曳引机 FM 280 无齿轮变频曳引机FM 355 无齿轮变频曳引机 03.9919 曳引系统 l曳引机曳引轮的支撑方式曳引机曳引轮的支撑方式 单支撑：悬臂式，曳引轮安装在主轴的伸出 端，结构简单轻巧，但起重量较小，适合于 载重量不大的电梯。 双支撑：曳引轮主轴两端均有支撑，能适应

10、大的起重量。 03.9920 绳头组合 l绳头组合绳头组合 常用的绳头组合有鸡心环套绳卡法、自锁 型锲形绳套及巴氏合金填充的锥形套筒法 03.9921 绳头组合 巴氏合金浇铸程序巴氏合金浇铸程序 03.9922 绳头组合 03.9923 绳头组合 l绳头组合与轿箱和对重的连接方式 轿厢侧轿厢侧 轿厢侧（带绳松开关）轿厢侧（带绳松开关） 对重侧对重侧 03.9924 绳头组合 l组成：锥套、绳头板、绳头弹簧等 l刚性连接：直接连接 l弹性连接：橡胶与弹簧连接 l每个绳头的锁紧螺母均应安装自锁螺母及安 全销 l每个绳头锥套要做环行保护连接 03.9925 轿厢 l 轿厢轿厢 轿厢主要由轿厢架和轿厢

11、体构成 l 轿厢体轿厢体 轿厢底：底板和框架组成，框架 由槽钢或角钢组成。 轿厢壁：采用簿钢板，互相之间 用螺栓直接连接或中间加镶条以 减少震动和产生噪音。 轿厢顶：安全窗，只能由内向外 开启，并配有安全控制开关，还 有检修盒，开门机，轿顶接线盒 等。 03.9926 轿厢 l轿厢架轿厢架 l 由底梁、立柱、上梁和拉条构成 l 底梁直接承受轿厢的重量，底梁结构有 梁式结构和框式结构 l轿厢内的基本配置轿厢内的基本配置 l 操纵装置、位置指示器、应急装置、通 风设备、照明设备及电梯规格铭牌等。 l轿厢超载装置轿厢超载装置 l 对电梯轿厢的载重量实行自动控制，当 载重量达到电梯额定载重的110%时

12、，电 梯不能关门启动，同时蜂鸣器响、超载 灯亮。 03.9927 门系统 l门的分类门的分类 l 中分式、旁开式和直分式三种 l 中分式具有出入方便，工作效率高，广泛应用于乘客电 梯上 l 旁开式具有开门宽度大，对井道要求小的优点，广泛应 用于货梯上。 l 直分式不占用井道的宽度和轿厢的宽度，使因此电梯具 有最大的开门宽度，广泛应用于杂物电梯和大吨位的货 梯上。 03.9928 门系统 l门的结构型式门的结构型式 l 电梯门由门扇、门滑轮、 门滑块、门地坎、门导 轨（上坎）等构成。 l 轿厢门由门滑轮悬挂在 轿门导轨上，下部由门 滑块与轿厢地坎配合。 l 厅门由门滑轮悬挂在厅 门导轨上，下部通

13、过门 滑块与厅门地坎配合。 03.9929 导向系统 l导轨的种类和规格导轨的种类和规格 l 按其横向截面形状分主要有：T型导轨、L（或三角型三角型） 型导轨、U型导轨、O型导轨、空心导轨等。 l L型导轨、U型导轨、O型导轨的工作表面一般不作加工， 通常用于一些速度较低，对运行平稳性要求不高的电梯 如杂无梯、建筑工程梯等；空心导轨大多用于速度不高 的对重导轨。 l T型导轨具有良好的抗弯性及加工性，大量用作电梯导 轨。 03.9930 导向系统 l T型导轨的主要参数是：底宽b、高度h及工作面厚度 k,b*k*h,通常应用的导轨有T75、T89、T127、T140。 03.9931 导向系统

14、 03.9932 导向系统 03.9933 导向系统 03.9934 导向系统 03.9935 导向系统 l滑动导靴 03.9936 导向系统 l滚动导靴 03.9937 重量平衡系统 l 对重对重 l 对重由对重架与对重块及对重导靴等组成，对重 架上装有对重导。 l 当采用2:1曳引方式时，对重架顶部设有对重轮或 反绳轮，有时对重架底部还设有安全钳。 l 对重块安装在对重架中，对重块顶部须用压板压 紧，防止电梯在运行中发生窜动或坠落。 l 对重重量=轿厢自重+K*轿厢额定载荷 ! K平衡系数（0.4-0.5） l 对重架底部安装有调整垫块，用以补偿钢丝绳延 伸而导致对重架底部撞板至缓冲器顶面

15、间的缓冲 距离减少。 03.9938 平衡系数 l平衡系数的测定方法平衡系数的测定方法 电流法或转速法电流法或转速法 在轿厢内装入试验用标准砝码，其重量为额定载重量的 40%-50%，然后使电梯按额定速度上下运行数次，在机房内 用钳型电流表或转速表测定并记录轿厢每次上下方向的电流 值或转速值，比较上、下运行的电流或转速差值应不大于5%。 l 经验法经验法 即用人力盘动手轮测定平衡系数，此方法适合于1:1曳引方式。 l 电流载荷曲线图电流载荷曲线图 逐渐加载测定轿厢上下行与对重同一水平位置时的电流值， 作出电流- 载荷曲线图，相交点即是平衡系数。 03.9939 平衡补偿装置 l平衡补偿装置平衡

16、补偿装置 前提：层楼6层， 提升高度 30M 补偿装置有二种： 补偿链和补偿绳， 采用对称式补偿 方法。 补偿链以铁链为 主，有光链和胶 链两种。 u光链适合于低速 梯，为减少运行 中铁链碰撞引起 的噪声，光链中 穿有麻绳。 03.9940 平衡补偿装置平衡补偿装置 u胶链适合于快速梯。 一般在底坑中设有导向装置，避免运行中发生碰撞。 补偿链固定在轿底或对重架底部，使用U型钩固定（安装时一安装时一 般先用万向装置固定以消除平衡链中的扭转应力般先用万向装置固定以消除平衡链中的扭转应力）。 在投入使用时补偿链必须做二次保护。 l平衡补偿绳平衡补偿绳 具有运行平稳，补偿效果好的优点。 在井道底坑设有

17、涨紧装置，涨紧装置只能沿着导轨作上下浮 动。 涨紧装置上设有钢丝绳防跳保护装置及保护开关 03.9941 安全保护系统安全保护系统 l 电梯不安全状态的主要种类电梯不安全状态的主要种类 l 超速：电梯的运行速度超过极限值，一般为额定速度的115%以 上。 l 失控：电梯在运行过程中由于意外原因如制动器失效或曳引绳 严重打滑或曳引绳断裂等导致正常的制动手段已无法使电梯停 止运动。 l 终端越位：电梯在顶层端站或底层端站越出正常的平层位置继 续运行，常发生在平层控制装置出现故障时。 l 冲顶或蹲底：由于意外原因电梯端站不减速或端站监控装置失 灵导致电梯直接冲顶或蹲底。 l 不安全运行：超载运行，厅

18、、轿门未关闭运行，限速器失效状 态运行，电动机错、断相运行等均属不安全运行。 l 非正常停止：电梯因停电，控制回路故障，安全钳误动作等， 引起电梯在运行中突然停止。 l 关门障碍：电梯在关门时，受到人或物的阻碍，使门无法关闭。 03.9942 安全系统组成安全系统组成 l 安全保护系统的基本构成安全保护系统的基本构成 l 限速器，安全钳 l 终端限位开关或监测装置 l 缓冲器 l 轿厢超载装置，门锁电气- 机械联锁装置，限速器断绳开关， 涨紧轮开关及漏电保护开关等组成电梯不安全运行保护系 统。 l 轿厢内警铃，电话，对讲机，安全窗，安全门，紧急盘车 装置，自发电装置等组成电梯不正常停止应急处理

19、系统。 l 门保护装置：电子检测装置或关门力限制器，安全触板等 组成门安全保护装置。 03.9943 安全系统组成安全系统组成 l限速器与安全钳限速器与安全钳 限速器与安全钳作为电梯 超速或失控时的联动保护装置。 限速器是速度反应和操纵 安全钳的装置。 而安全钳则是以机械动作 将电梯强行制停在导轨上的机 构。 03.9944 安全系统原理安全系统原理 l工作原理工作原理 限速器安装在机房，通过钢丝绳与安装在轿厢上横 梁两侧的安全钳拉杆相连，电梯的运行速度通过限速器 钢丝绳反映到限速器的转速上，为保证限速器的速度反 映准确，在井道底坑设有涨紧装置，保证钢丝绳与限速 器绳轮间有足够的摩擦力。 电梯

20、运行时，钢丝绳将电梯的升降运动转化为限速 器的旋转运动，当旋转速度超出限速器的动作速度时， 限速器动作，同时切断控制回路或使安全钳动作： 03.9945 安全系统原理安全系统原理 l 对于设有超速开关（非自动复位）的限速器： 超速开关首先动作，切断电梯安全回路或控制 回路使电磁制动器失电制动，如电梯继续向下加速 运行，则限速器进而卡住钢丝绳，提起安全钳联动 拉杠，迫使安全钳动作，将电梯强行制停在导轨上。 l 对于没有超速开关的限速器： 只有迫使安全钳动作的功能，同时轿厢上横梁 上的安全钳开关被断开，切断安全回路。 l 如对重也配置限速器，则其动作速度应高于轿厢限 速器的动作速度，但不得超过10

21、%。 03.9946 刚性限速器刚性限速器 l刚性夹持式刚性夹持式 l组成：绳钳弹簧、夹绳钳、压缩弹簧、连接板、抛块、 心轴、绳轮、棘齿罩、机架及偏心叉等 l工作原理 电梯运行时，绳轮在钢丝绳的带动下旋转，由于离 心力的作用使抛块向外张开，当限速器速度达到整定速 度值时，离心力的增大使抛块锲住棘轮罩上的棘齿，带 动棘轮罩转动，并使偏心叉随着回转，从而带动夹绳钳 将钢丝绳夹住。 03.9947 刚性限速器刚性限速器 限速器对钢丝绳的夹持力是不可调的，绳索 一旦被夹住，就会越夹越紧，因此称为刚性 夹持式。 刚性夹持式对钢丝绳的损伤比较大，仅适宜 于低速电梯，一般限速器上没有超速开关。 正常情况下，

22、绳钳与钢丝绳之间应有3mm以 上的间隙，绳钳上端的压缩弹簧在绳钳夹持 钢丝绳时能起到一点缓冲作用。 03.9948 弹性限速器弹性限速器 l弹性夹持式弹性夹持式 l 限速器上安装有超速开关， 限速器对电梯速度的限制 作用分为两个独立的动作 当电梯运行速度达到限速 器超速开关动作速度时， 超速开关首先动作，同时 切断安全回路，制动器失 电抱闸，使电梯停止运行， 限速器超速开关动作速度 亦称为第一动作速度。 第一动作速度开关第一动作速度开关 第二动作速度开关第二动作速度开关 03.9949 弹性限速器弹性限速器 如电梯继续加速下行，则带动夹绳钳动作， 夹绳钳在自重作用下，将限速器钢丝绳夹住， 由于

23、绳钳与钳座之间有夹紧弹簧，因此绳钳 对限速器钢丝绳的夹紧是一个弹性夹持过程 (两个夹绳钳具有联动关系)，对绳索起到很 好的保护作用，适合于快、高速电梯。 03.9950 摩擦限速器摩擦限速器 l摩擦式摩擦式 动作原理与前两者不同， 当电梯运行速度达到限 速器限定值时，绳轮被 限制不动，钢丝绳与绳 轮轮槽间的摩擦力将提 起安全钳拉杆使安全钳 钳块动作，适宜于低速 梯（如GBP等） 绳轮 摆锤 弹簧 金属钩 凸轮凸轮 开关 摆锤钩 转轴转轴 锁钩 03.9951 双向限速器双向限速器 于年开始 标准要求安全钳对上 行方向的超速也起保护作 用，即安全钳具有双向动 作功能，见图。 03.9952 安全

24、钳安全钳 l安全钳安全钳 l安全钳定义与设置要求 定义 轿厢或对重向下运动时发生打滑、断绳、失控等而出 现超速向下的情况下，与限速器产生联动，拉杆被提起， 使安全钳锲块或滚珠等产生上升或水平移动，同时使曳 引机和制动器断电，使轿厢减速并被安全钳制停在导轨 上。 安全钳主要由连杆机构、钳块拉杆、钳块及钳座等组成。安全钳主要由连杆机构、钳块拉杆、钳块及钳座等组成。 03.9953 安全钳安全钳 l 安全钳的分类安全钳的分类 l 瞬时式安全钳瞬时式安全钳 瞬时式安全钳的钳座是简单的整体式结构，因此又 称刚性安全钳，由于钳座是刚性的，锲块从夹持导轨 到电梯制停，时间极短，因而造成很大的冲击力。 适宜于

25、速度0.63米/秒的电梯。 l 渐进瞬时式安全钳（渐进瞬时式安全钳（1米/秒） l 渐进式安全钳渐进式安全钳 又称为弹性安全钳，由于钳座是弹性的，锲块从夹 持导轨到电梯制停时，钳座受力张开，使锲块与钳座 斜面发生位移，从而大大缓冲了制动时的冲击力，适 宜于任何速度的电梯。 03.9954 安全钳安全钳 G01/G11/G21 03.9955 安全钳安全钳 l安全钳的钳块型式安全钳的钳块型式 常见的有偏心式、单锲块式、滚子式及双锲块式等， 其中双锲块式在作用过程中轿厢两侧受力均匀，对导轨 的损伤较小，因此应用最为广泛，目前大都采用此种钳 块型式。 03.9956 安全钳安全钳 l安全钳的制停距离

26、及制停减速度安全钳的制停距离及制停减速度 l 制停距离指限速器夹绳钳动作起至轿厢被制停在导轨 上止，轿厢所滑行的距离，这段距离由下列两部分组成： 限速器钢丝绳被夹持时的滑移距离，即拉杆被提起到钳 块夹住导。 钳块夹住导轨不动后，钳座相对于钳块的滑移距离 l 制停减速度是电梯被安全钳制停过程中的平均减速度， 过大的制停减速度会造成剧烈的冲击，人体及电梯结构 均受到损伤，因此必须加以限制，其值应0.2-1g。 03.9957 安全钳安全钳 对于瞬时安全钳，因钳座是刚性的，制停距 离极小，必须严格限制电梯的运行速度。 但对于渐进式安全钳来说，则可以通过限制 制停距离来控制减速度，一般制停距离规定 有最小值与最大值，最小值限制了减速度， 而最大值限制了电梯的滑行距离。 03.9958 缓冲器缓冲器 l缓冲器缓冲器 l 缓冲器是电梯的最后一道安全保护装置，当电梯失控 冲顶或蹲底时，缓冲器将吸收和消耗电梯的冲击能量， 使电梯安全减速并停止在底坑。 l 缓冲器安装在井道的底坑里，轿厢和对重各配有1-2个。 03.9959 缓冲器缓冲器 l缓冲器型式缓冲器型式 l 蓄能型缓冲器即弹簧缓冲器，使用范围1米/秒。 l 耗能型缓冲器即油压缓冲器，