第三章电梯曳引与平衡

1、第三章第三章 曳引与平衡系统曳引与平衡系统第一节第一节 曳引驱动工作原理曳引驱动工作原理 电梯的驱动有电梯的驱动有曳引驱动曳引驱动、卷筒驱动卷筒驱动(强制驱强制驱动动)、液压驱动液压驱动等，但现在使用最广泛的是等，但现在使用最广泛的是曳引驱动。曳引驱动。 曳引驱动曳引驱动卷筒驱动卷筒驱动(强制驱动强制驱动)液压电梯剖视示意图液压电梯液压电梯9曳引系统轿厢对重平衡绳控制柜曳引钢丝绳随动电缆曳引式电梯示意图曳引式电梯示意图1 减速箱减速箱 2 曳引机曳引机 3曳引机底座曳引机底座4 导向轮导向轮 5 限速器限速器 6 机座机座 7导轨支架导轨支架 8 曳引钢丝绳曳引钢丝绳 9 开关碰铁开关碰铁 1

2、0 终端开关终端开关 11 导靴导靴 12 轿架轿架 13 轿门轿门 14 安全钳安全钳 15 导轨导轨16 绳头组合绳头组合 17 对重对重 18 补偿链补偿链 19 补偿链补偿链 导轮导轮 20 张紧装置张紧装置 21 缓冲器缓冲器 22 底座底座 23 层门层门 24 呼梯盒呼梯盒 25层楼指示层楼指示 26 随行电缆随行电缆 27 轿壁轿壁 28 操纵箱操纵箱 29 开门机开门机 30井道传感器井道传感器 31 电源开关电源开关 32 控制柜控制柜 33 曳引电机曳引电机 34 制动器制动器1-电动机电动机 2-制动器制动器 3-减速器减速器 4-曳引绳曳引绳 5-导向轮导向轮 6-绳

3、头组合绳头组合 7-轿厢轿厢 8-对重对重 三种驱动方式三种驱动方式 ： 曳引驱动电梯曳引驱动电梯提升绳靠主机的提升绳靠主机的 驱动轮绳槽的摩擦驱动的电梯。驱动轮绳槽的摩擦驱动的电梯。 强制驱动电梯强制驱动电梯用链或钢丝绳悬用链或钢丝绳悬 吊的非摩擦方式驱动的电梯吊的非摩擦方式驱动的电梯 。 液压电梯液压电梯通过液压驱动的电梯。通过液压驱动的电梯。 强强 制制 驱驱 动动曳曳引引驱驱动动 曳引驱动相对卷筒驱动有很大的优越性：曳引驱动相对卷筒驱动有很大的优越性：首先首先是安全可靠，当运行失控发生冲顶，是安全可靠，当运行失控发生冲顶，蹲底时只要一边的钢丝绳松驰，另一边的蹲底时只要一边的钢丝绳松驰，

4、另一边的轿厢或对重就不能继续向上提升，不会发轿厢或对重就不能继续向上提升，不会发生撞击井道顶板或拉断钢丝绳的事故，而生撞击井道顶板或拉断钢丝绳的事故，而且一般曳引钢丝绳都在三根以上，由断绳且一般曳引钢丝绳都在三根以上，由断绳造成坠落的可能性大大减少。造成坠落的可能性大大减少。其次其次是允许是允许提升的高度大，卷筒驱动在提升时要将钢提升的高度大，卷筒驱动在提升时要将钢丝绳绕在卷筒上，在提升高度大的情况下丝绳绕在卷筒上，在提升高度大的情况下,驱动设备变得十分庞大笨重。而曳引驱动驱动设备变得十分庞大笨重。而曳引驱动钢丝绳长度不受限制，可以方便地实现大钢丝绳长度不受限制，可以方便地实现大高度的提升高度

5、的提升,而且在提升高度改变时，驱动而且在提升高度改变时，驱动装置不需改变装置不需改变.二二、曳引系数和曳引条件曳引系数和曳引条件钢丝绳曳引应满足三个条件：钢丝绳曳引应满足三个条件： 1、轿厢装载至、轿厢装载至125额定载荷的情况下应额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑；保持平层状态不打滑； 2、必须保证在任何紧急制动的状态下，不、必须保证在任何紧急制动的状态下，不管轿厢内是空载还是满载，其减速度的值管轿厢内是空载还是满载，其减速度的值不能超过缓冲器（包括减行程的缓冲器）不能超过缓冲器（包括减行程的缓冲器）作用时减速度的值；作用时减速度的值； 3、当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上、当对重压在缓

6、冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢。行方向旋转时，应不可能提升空载轿厢。 根据欧拉公式根据欧拉公式T1与与T2之间有如下关系：之间有如下关系：T1/T2 ef（曳引系数）（曳引系数） 曳引条件校核公式曳引条件校核公式T1/T2 在载有在载有125%额定载荷的轿厢位于最底额定载荷的轿厢位于最底层站及空载轿厢位于最高层站的情况下，曳引轮层站及空载轿厢位于最高层站的情况下，曳引轮两边曳引绳中较大静拉力于较小静拉力之比。两边曳引绳中较大静拉力于较小静拉力之比。 T1/T2 C1 C2 ef C1 与加速度、减速度，即电梯特殊安装情况与加速度、减速度，即电梯特殊安装情况有关的系数。

7、有关的系数。C1最小值允许之如下（最小值允许之如下（v为额定速度）：为额定速度）： 0v0.63m/s时，为时，为1.10； 0.63m/sv1.00m/s时，为时，为1.15； 1.00m/sv1.60m/s时，为时，为1.20； 1.60m/sv2.50m/s时，为时，为1.25。 C2 由于磨损导致曳引轮槽面变化的影响系数。由于磨损导致曳引轮槽面变化的影响系数。 对半圆槽或切口槽对半圆槽或切口槽 C2 =1 ； 对对V型槽型槽 C2 =1.2 。 三三.曳引能力分析曳引能力分析: 1.当量摩擦系数当量摩擦系数f:与绳槽的形状与绳槽的形状,绳槽的材料绳槽的材料以及钢丝绳和绳槽的润滑情况有关

8、以及钢丝绳和绳槽的润滑情况有关. 2.包角包角:增大增大 包角包角是增加曳引能力的重要是增加曳引能力的重要途径途径. 3.从曳引条件的公式从曳引条件的公式 T1/T2 C1 C2 ef可知可知,T1和和T2之间的比值变化也会改变曳引条件之间的比值变化也会改变曳引条件. GB75882003对曳引力计算做了新规定：对曳引力计算做了新规定： T1/T2 e f 用于轿厢装载和紧急制动工况；用于轿厢装载和紧急制动工况； T1/T2 e f 用于轿厢滞留工况（对重压在缓冲用于轿厢滞留工况（对重压在缓冲器上，曳引机向上方向旋转）。器上，曳引机向上方向旋转）。 提高曳引力的措施提高曳引力的措施 1、选择合

9、适的绳槽型式；、选择合适的绳槽型式； 2、增大曳引绳在曳引轮上的包角；、增大曳引绳在曳引轮上的包角； 3、增大自轿厢自重，降低、增大自轿厢自重，降低T1/T2的的 比值；比值； 4、选择摩擦系数大的曳引轮材料、选择摩擦系数大的曳引轮材料 ； 5 、钢丝绳不过度润滑。、钢丝绳不过度润滑。曳引力与绳槽的关系(a) 、半圆槽，钢丝绳几乎有半个圆周接触在槽面上，、半圆槽，钢丝绳几乎有半个圆周接触在槽面上，其接触面大，使用寿命较长，但摩擦力小，使之其接触面大，使用寿命较长，但摩擦力小，使之曳引力小。曳引力小。 (b) 、V型槽，能有较大的摩擦力，得到较大的曳型槽，能有较大的摩擦力，得到较大的曳引力，但曳

10、引钢丝绳在运转时磨损较大，使槽型引力，但曳引钢丝绳在运转时磨损较大，使槽型因磨损而变形。因磨损而变形。 (c) 、带切口的半圆槽，能获得较大的摩擦力，、带切口的半圆槽，能获得较大的摩擦力，曳引钢丝绳在槽内运行的寿命也不低，目前在电曳引钢丝绳在槽内运行的寿命也不低，目前在电梯上被广泛采用。梯上被广泛采用。 四四.曳引绳绕绳传动方式曳引绳绕绳传动方式 常见的绕法有常见的绕法有: (1)1:1绕法绕法: (2)2:1绕法绕法 (3)3:1绕法绕法 看有几根绳子吊着轿厢看有几根绳子吊着轿厢 五五.平衡系数平衡系数 曳引驱动的曳引力是由轿厢和对重的重力曳引驱动的曳引力是由轿厢和对重的重力共同通过钢丝绳作

11、用于曳引轮绳槽而产生共同通过钢丝绳作用于曳引轮绳槽而产生的。对重是曳引绳与曳引绳槽产生摩擦力的。对重是曳引绳与曳引绳槽产生摩擦力的必要条件，也是构成曳引驱动的不缺少的必要条件，也是构成曳引驱动的不缺少的条件的条件,曳引驱动的理想状态是对重侧与轿曳引驱动的理想状态是对重侧与轿厢侧的重量相等。因此对重只能取中间值，厢侧的重量相等。因此对重只能取中间值，按标准规定只平衡按标准规定只平衡0.40.5的额定载荷，故的额定载荷，故对重侧的总重量应等于轿厢自重加上对重侧的总重量应等于轿厢自重加上0.40.5倍的额定载重量。此倍的额定载重量。此0.40.5即为平衡即为平衡系数。若以系数。若以K表示平衡系数则表

12、示平衡系数则K=0.40.5。第二节第二节 曳引机曳引机 电梯曳引机通常由电动机电梯曳引机通常由电动机,制动器制动器,减速箱减速箱,机机架和导向轮架和导向轮,盘车手轮等组成盘车手轮等组成.导向轮一般装导向轮一般装在机架或机架下的承重梁上在机架或机架下的承重梁上.盘车手轮有的盘车手轮有的固定的电机轴上固定的电机轴上,也有平时挂在附近墙上也有平时挂在附近墙上,使使用时再套在电机轴上用时再套在电机轴上. 如果曳引机的电动机动力是通过减速箱传如果曳引机的电动机动力是通过减速箱传动到曳引轮上的动到曳引轮上的,则称为有齿轮曳引机则称为有齿轮曳引机,一般一般用于用于2.5m/s以下的低、中速电梯以下的低、中

13、速电梯.蜗轮蜗杆曳引机蜗轮蜗杆曳引机蜗轮蜗杆曳引机蜗轮蜗杆曳引机行星齿轮曳引机行星齿轮曳引机 有齿轮曳引机的减速箱常采用蜗轮蜗杆转有齿轮曳引机的减速箱常采用蜗轮蜗杆转动动,具有传动比大具有传动比大,结构紧凑结构紧凑,传动平稳传动平稳,运行运行噪声低等优点噪声低等优点,一般用于速度一般用于速度2.0m/s以下的以下的电梯电梯,电梯速度超过电梯速度超过2.0m/s时常采用斜齿轮时常采用斜齿轮减速装置或行星齿轮减速装置减速装置或行星齿轮减速装置.直流永磁直流永磁无齿轮曳引机无齿轮曳引机永磁同步无齿轮曳引机永磁同步无齿轮曳引机主机结构爆炸图一主机结构爆炸图一主机结构爆炸图二主机结构爆炸图二永磁同步曳引

14、机永磁同步曳引机 俗称无减速箱传动器。它安装在电梯机房内或电梯井道内，一般在建筑物顶层之上或井道内部，是电梯的动力装置。永磁同步曳引机，由主机直接带动绳轮，无减速箱装置。永磁同步曳引机是将无轴承技术运用到永磁同步曳引机上的新型无轴承电动机。 具有低速大转矩特性的无齿轮永磁同步曳引机以其节省能源、体积小、低速运行平稳、噪声低、免维护等优点，越来越引起电梯行业的广泛关注。无齿轮永磁同步电梯曳引机，主要由永磁同步电动机、曳引轮及制动系统组成。永磁同步电动机采用高性能永磁材料和特殊的电机结构，具有节能、环保、低速、大转矩等特性。曳引轮与制动轮为同轴固定联接，采用双点支撑；由制动器、制动轮、制动臂和制动

15、瓦等组成曳引机的制动系统。 一一.电梯曳引用交流电动机电梯曳引用交流电动机 交流曳引电动机的特点交流曳引电动机的特点: 1.能频繁地起动和制动能频繁地起动和制动 2.起动电流较小起动电流较小 3.电动机运行噪声低电动机运行噪声低 4.对电动机的散热作周密考虑对电动机的散热作周密考虑 二二. 蜗轮蜗杆减速器蜗轮蜗杆减速器 由于蜗轮蜗杆传动具有传动平稳，结构紧由于蜗轮蜗杆传动具有传动平稳，结构紧凑，运行噪声低和较好的抗冲击载荷特性凑，运行噪声低和较好的抗冲击载荷特性等优点，目前广泛使用于速度不大于等优点，目前广泛使用于速度不大于2.0m/s的电梯的电梯.曳引传动蜗轮蜗杆减速作用：用于传递交错轴之间

16、的回转运动和动力。作用：用于传递交错轴之间的回转运动和动力。 蜗杆主动、蜗轮从动。蜗杆主动、蜗轮从动。9090涡轮蜗杆传动11 1所得齿轮称为所得齿轮称为: :蜗杆蜗杆。而啮合件称为而啮合件称为: :蜗轮。蜗轮。蜗杆蜗杆22 2蜗轮蜗轮优点：优点： 传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪声小。分度机构：分度机构：i = 1000, , 通常通常i = 8 80缺点：缺点： 摩擦损失较大，效率低、蜗轮齿圈用青铜制摩擦损失较大，效率低、蜗轮齿圈用青铜制 造，成本高。造，成本高。一般：一般：= 0.7 0.8， 自锁：自锁：0.4 三三.机电式制动器机电式制动器 GB

17、7588-2003规定规定:电梯必须有制动系统电梯必须有制动系统,而而且应具有一个机电式制动器且应具有一个机电式制动器.机电式制动器机电式制动器在电梯正常工作时在电梯正常工作时,主要保证在停站电机断主要保证在停站电机断电后电后,保持轿厢的静止状态保持轿厢的静止状态.在非正常的情况在非正常的情况下下,则要吸收轿厢运动的功能则要吸收轿厢运动的功能,使轿厢制停使轿厢制停. 电梯的机电式制动器必须是电梯的机电式制动器必须是“常闭式常闭式”制制动器动器,即通电时制动器释放即通电时制动器释放,不论什么原因失不论什么原因失电时应立即制动电时应立即制动,为了保证正反转时制动力为了保证正反转时制动力矩不变矩不变

18、,不允许使用带式制动器不允许使用带式制动器. 制动器一般安装在电机与减速器之间制动器一般安装在电机与减速器之间,也有也有安装在电机轴或蜗杆轴的尾端安装在电机轴或蜗杆轴的尾端,但都是安装但都是安装在高速轴上在高速轴上,这样所需的制动力矩小这样所需的制动力矩小. 制动器的调整主要是调整制动弹簧的力和制动器的调整主要是调整制动弹簧的力和制动带与制动轮的间隙制动带与制动轮的间隙. 四四.曳引轮曳引轮 曳引轮是直接传动钢丝绳的部分，要承受曳引轮是直接传动钢丝绳的部分，要承受轿厢，负载轿厢，负载,对重等运动装置的全部动、静对重等运动装置的全部动、静载荷故要求强度大、韧性好、耐磨损、耐载荷故要求强度大、韧性

19、好、耐磨损、耐冲击。冲击。 曳引轮从绳槽内钢丝绳横截面的中心量出曳引轮从绳槽内钢丝绳横截面的中心量出的直径叫节圆直径。标准要求节圆直径不的直径叫节圆直径。标准要求节圆直径不小于钢丝绳直径的小于钢丝绳直径的40倍，以减少钢丝绳的倍，以减少钢丝绳的弯曲应力，延长钢丝绳的寿命。一般曳引弯曲应力，延长钢丝绳的寿命。一般曳引轮的节圆直径都取钢丝绳直径的轮的节圆直径都取钢丝绳直径的45-55倍，倍，也有达也有达60倍。倍。 曳引轮的支承方式有两种曳引轮的支承方式有两种,一种是曳引轮悬一种是曳引轮悬臂安装臂安装,一种是曳引轮的两侧都有轴承支承一种是曳引轮的两侧都有轴承支承.前者必须装设挡绳装置前者必须装设挡

20、绳装置,如挡绳杆如挡绳杆, 以防钢丝以防钢丝绳脱出绳脱出. 电梯在运行中电梯在运行中,钢丝绳与绳槽相互作用引起钢丝绳与绳槽相互作用引起绳槽的磨损是正常的绳槽的磨损是正常的,但若磨损过快但若磨损过快,尤其是尤其是各绳槽不均匀磨损时各绳槽不均匀磨损时,不但影响曳引轮的寿不但影响曳引轮的寿命命,也会造成电梯运行的不平稳也会造成电梯运行的不平稳.造成磨损的造成磨损的因素很多因素很多,在曳引轮方面主要有材质及其物在曳引轮方面主要有材质及其物理性能理性能,尤其是轮槽材质的均匀性尤其是轮槽材质的均匀性,槽面硬度槽面硬度的差异以及节圆半径不一和轮槽形状偏差的差异以及节圆半径不一和轮槽形状偏差. 五五.手动紧急

21、操作装置手动紧急操作装置 当电梯停电或发生故障需要对困在轿厢内当电梯停电或发生故障需要对困在轿厢内的人进行救援时的人进行救援时,就需要手动紧急操作就需要手动紧急操作,一般一般称为称为“人工盘车人工盘车”.紧急操作包括人工开闸紧急操作包括人工开闸和盘车两个互相配合的操作和盘车两个互相配合的操作,所以操作装置所以操作装置也包括人工开闸的装置和手动盘手的装置也包括人工开闸的装置和手动盘手的装置. 第三节第三节 曳引钢丝绳曳引钢丝绳 钢丝绳是机械中常用的柔性传力构件，是钢丝绳是机械中常用的柔性传力构件，是由若干钢丝先捻成股，再由若干股捻成绳由若干钢丝先捻成股，再由若干股捻成绳.一般中心还有用纤维或金属

22、制成的绳芯，一般中心还有用纤维或金属制成的绳芯，以保持钢丝绳的断面形状和贮存润滑剂。以保持钢丝绳的断面形状和贮存润滑剂。一般钢丝绳都是圆形股钢丝绳一般钢丝绳都是圆形股钢丝绳,而且按绳中而且按绳中钢丝接触的状态分为点接触钢丝绳，线接钢丝接触的状态分为点接触钢丝绳，线接触钢丝绳和面接触钢丝绳触钢丝绳和面接触钢丝绳.一、电梯曳引钢丝绳一、电梯曳引钢丝绳 二、曳引钢丝绳的选择和报废二、曳引钢丝绳的选择和报废 曳引钢丝绳不能少于曳引钢丝绳不能少于2根，直径不少于根，直径不少于8mm， 曳引钢丝绳曳引钢丝绳2根时安全系数不小于根时安全系数不小于16，3根根和和3根以上时安全系数不小于根以上时安全系数不小于

23、12 影响钢丝绳寿命的因素有以下几个方面影响钢丝绳寿命的因素有以下几个方面: 1.拉伸力拉伸力. 2.弯曲弯曲. 3.曳引轮槽型和材质曳引轮槽型和材质. 4.腐蚀腐蚀 三三.曳引绳端接装置曳引绳端接装置 曳引绳的两端要与轿厢曳引绳的两端要与轿厢,对重或机房的固定对重或机房的固定结构相连接结构相连接.这连接装置即是绳端接装置这连接装置即是绳端接装置,一一般称般称“绳头组合绳头组合”. 端接装置不但用以连接钢丝绳和轿厢等结端接装置不但用以连接钢丝绳和轿厢等结构构,这要缓冲工作中曳引绳的冲击负荷这要缓冲工作中曳引绳的冲击负荷,均衡均衡各根钢丝绳中的张力和能对钢丝绳的张力各根钢丝绳中的张力和能对钢丝绳的张力进行调节进行调节.端接装置的连接必须牢固端接装置的连接必须牢固,标准规标准规定连接的抗拉强度不得低于钢丝绳破断拉定连接的抗拉强度不得低于钢丝绳破断拉力的力的80%. 常用的连接装置有常用的连接装置有: 1