曳引电梯基本原理

1、 曳引电梯 结构原理介绍 - 江苏省特检院昆山分院江苏省特检院昆山分院 沈海峰沈海峰 联系电话：联系电话2011年年09月月22日日 电梯的定义电梯的定义 电梯，电梯， 是指动力驱动，利用沿刚性导轨运是指动力驱动，利用沿刚性导轨运行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步）行的箱体或者沿固定线路运行的梯级（踏步）进行升降或者平行运送人、货物的机电设备。进行升降或者平行运送人、货物的机电设备。 特特种设备种设备安全安全监监察察条条例例 GB7024.1电梯、自动扶梯、自动人行道名词术语电梯、自动扶梯、自动人行道名词术语电梯，是电梯，是 服务于规定楼层的固定式升降设备。服

2、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它具有一个轿厢运行在至少两列垂直或倾斜角小于小于 15的刚性导轨之间。轿厢尺寸结构型式便的刚性导轨之间。轿厢尺寸结构型式便于乘客出入或装卸货物。于乘客出入或装卸货物。两种电梯定义区别两种电梯定义区别： GB7024.1 GB7024.1 国家标准中定义的电梯，只国家标准中定义的电梯，只限于上下运行的升降式电梯；称作狭义电梯限于上下运行的升降式电梯；称作狭义电梯概念，与英语概念，与英语LiftLift（美（美ElevatorElevator）相同）相同 。 特种设备安全监察条例特种设备安全监察条例 定义的电定义的电梯，既包括上

3、下运行的升降式电梯，也包括梯，既包括上下运行的升降式电梯，也包括水平或微倾斜角输送乘客的自动扶梯、自动水平或微倾斜角输送乘客的自动扶梯、自动人行道人行道被称作广义电梯概念。被称作广义电梯概念。 ( (英语英语Lift Lift Passenger conveyorPassenger conveyor Escalator)Escalator) （2 2）电梯的两大产品系列）电梯的两大产品系列 垂直或倾斜角垂直或倾斜角1515度度 升降的升降的载人载人 、载货固定电力驱动设备、载货固定电力驱动设备 升降式电梯升降式电梯 水平或微倾斜角输送乘客的固水平或微倾斜角输送乘客的固定电力驱动设备定电力驱动设

4、备 自动扶梯、自动人行道自动扶梯、自动人行道电梯与自动扶梯电梯与自动扶梯（3 3） 三种驱动类型三种驱动类型 曳引驱动曳引驱动 液压驱动液压驱动 曳引驱动曳引驱动 现代电梯广泛采用曳引驱现代电梯广泛采用曳引驱动方式。曳引机作为驱动机构，动方式。曳引机作为驱动机构，钢丝绳挂在曳引机的绳轮上，钢丝绳挂在曳引机的绳轮上，一端悬吊轿厢，另一端悬吊对一端悬吊轿厢，另一端悬吊对重装置。曳引机转动时，由钢重装置。曳引机转动时，由钢丝绳与绳轮之间的摩擦力产生丝绳与绳轮之间的摩擦力产生曳引力来驱使轿厢上下运动。曳引力来驱使轿厢上下运动。 曳引机工作情况 液压梯液压梯的轿厢运的轿厢运行靠液压行靠液压油缸顶升，油缸

5、顶升，不需要上不需要上置式机房。置式机房。主要应用主要应用在低层站在低层站或大吨位或大吨位场所。场所。液压驱动液压驱动特点特点不需要在电梯井道的上方设立机房；不需要在电梯井道的上方设立机房；安全性好，结构简单，可靠性高；安全性好，结构简单，可靠性高；下行是靠轿厢及载荷的重力驱动；下行是靠轿厢及载荷的重力驱动；故障率低，维修费用少，据说低故障率低，维修费用少，据说低20%20% 用途用途 低楼层的住宅、别墅；低楼层的住宅、别墅； 需要大吨位电梯的仓库、需要大吨位电梯的仓库、 车车 间、车库：间、车库： 结构上不宜设置上置式机结构上不宜设置上置式机房的建筑房的建筑. .直接顶升式液压电梯间接顶升式

6、液压点梯 （4）四种拖动方式）四种拖动方式 交流变极调速（交流双速）交流变极调速（交流双速）AC-2） 公式：公式： n=60f/p*(1-s) 特点：双速电梯采用串电阻电抗起动，变极减速平特点：双速电梯采用串电阻电抗起动，变极减速平 层，一般起，制动速层，一般起，制动速 度大，运行不平稳。度大，运行不平稳。 交流调压调速（交流调压调速（ACVV） 特点：用可控硅取代电阻电抗，从而控制起，制特点：用可控硅取代电阻电抗，从而控制起，制 动电压，并采用速度反馈实现系统闭环控制，在运动电压，并采用速度反馈实现系统闭环控制，在运 行中不断检查电梯运行速度与理想速度曲线的吻合。行中不断检查电梯运行速度与

7、理想速度曲线的吻合。 就可以达到起动舒适，运行平稳的目的。就可以达到起动舒适，运行平稳的目的。 交流调频调压调速（交流调频调压调速（VVVF ）特点：电梯速度调节平滑，能获得十分良好的乘坐舒适感；特点：电梯速度调节平滑，能获得十分良好的乘坐舒适感；能明显的降低电动机的起动电流。与其他类型交流调速系统能明显的降低电动机的起动电流。与其他类型交流调速系统相比，性能最好，运行效率最高，可以节能相比，性能最好，运行效率最高，可以节能30%-50%。目。目前，前， VVVF调速技术已被用于快速，高速和超高速电梯。调速技术已被用于快速，高速和超高速电梯。直流调速（直流调速（DC）特点：具有调速性能好，调速

8、范围大的特点。但它的缺点是特点：具有调速性能好，调速范围大的特点。但它的缺点是机组结构体积大，能耗大，造价高，目前已淘汰。但由大功机组结构体积大，能耗大，造价高，目前已淘汰。但由大功率整流装置直接向直流曳引电机供电的直流拖动系统，由于率整流装置直接向直流曳引电机供电的直流拖动系统，由于直流电机的调速优势，仍在高速电梯上得到应用。直流电机的调速优势，仍在高速电梯上得到应用。（5）海拔不超过海拔不超过1000m； 机房温度机房温度540； 相对湿度不大于相对湿度不大于90%；供电电压波动供电电压波动7%； 环境介质不含腐蚀性、环境介质不含腐蚀性、 易燃易爆及导电尘埃易燃易爆及导电尘埃。（6 6）六

9、个基本参数）六个基本参数根据国质检锅根据国质检锅20032512003251号文件号文件额定速度额定速度 额定载荷额定载荷 驱动方式驱动方式 调速方式调速方式 控制方式控制方式 提升高度提升高度（7） 七条性能指标七条性能指标 梯速梯速+5%、8% ;加速度加速度(客梯客梯)最大值最大值1.5m/s2、平均、平均 值值 0.48m/s2、垂直振动加速、垂直振动加速25cm/s2、水、水平振动加速度平振动加速度15cm/s2；开关门时间开关门时间4s（中分门宽（中分门宽1000mm）；）；噪声噪声 机房机房80db、轿厢、轿厢55dB、开、开 关门关门65dB；平层准确度平层准确度 交流双速梯交

10、流双速梯30mm、调速梯、调速梯15mm；平衡系数平衡系数 0.40.5；具备规定安全装置具备规定安全装置。 整台电梯按不同的功能可分为八个系统整台电梯按不同的功能可分为八个系统八个系统八个系统功能功能组成的主要构件组成的主要构件1曳引系统输出与传递动力，驱动电梯运行曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、返绳轮2导向系统限制轿厢和对重活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨运动轿厢和对重导轨、导靴、导轨架3轿厢用以运送乘客和货物的组件轿厢架、轿厢4门系统乘客或货物的进出口，运行时层、轿门必须封闭，到站时才能打开轿厢门、层门、门锁、开门机、关门防夹装置5重量平衡系统平衡轿厢重量以及补偿高层电梯中曳引绳重量的影

11、响对重、补偿链（绳）6电力拖动系统提供动力，对电梯实行速度控制供电系统、电机调速装置7电气控制系统对电梯的运行实行操纵和控制操纵盘、呼梯盒、控制柜、层楼指示、平层开关、行程开关8安全保护装置保证电梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故安全限速器、安全钳、缓冲器端站保护、超速保护、断相错相保护、上下极限（8）八个系统电梯基础知识小结：电梯基础知识小结：一个定义；一个定义；3.3.三种主要驱动三种主要驱动八个系统。八个系统。一、电梯的基本结构1、曳引系统（曳引机、钢丝绳等）2、导向系统（导靴、导轨及导轨支架、导向轮）3、门系统（轿门、层门、门传动系统、门锁装置）4、轿厢（轿架、轿底、轿壁、轿顶等）

12、5、重量平衡系统（对重或平衡重、补偿装置）6、电力驱动系统（曳引机、供电及驱动器、速度 反馈）7、电气控制系统（控制屏、平层装置、位置显 示、操纵板）8、安全保护系统（机械与电气）驱动主机控制柜悬挂绳轿厢门机对重层门缓冲器导轨曳曳 引引 系系 统统二、电梯的分类 电力驱动(Electric Lift): 曳引驱动(by traction)和强制驱动(by positive drive) 液压驱动(Hydrauric Lift)1、按驱动方式分类（交流、直流、液压、齿轮齿 条、螺杆螺母、滚轮驱动、直线电机）2、按用途分类（乘客、载货、医用、观光、汽车、 船用、冷库、电站、防爆、防暴、矿井、消 防

13、、消防员、杂物梯等）3、按速度分类（低、中、高、超高速）二、电梯的分类4、按操作方式分类（有司机、无司机、有/ 无司机）5、按操纵控制方式分类（手柄开关、按钮、 信号、集选、并联、群控）6、按机房分类（上置式、下置、侧置、有/ 无机房）7、按轿厢分类（单或双轿厢）8、按载重量分类（大吨位、小吨位）三、曳引电梯的驱动1、绕绳方式 取决于曳引机位置、载重量、额定速度，以及传动效率、能耗、曳引能力、钢丝绳的寿命。 其中常见的是单绕和复绕，钢丝绳的倍率（也称曳引比、绕绳比）为a单绕1：1，b为2：1，c为3：1，d为4：1，e为复绕。 应尽量减少绳轮数量、避免钢丝绳反向弯曲或扭曲。 曳引机侧置、下置是

14、不得已的布置方式曳引机上置的几种绕绳方式曳引机下置的典型绕绳方式曳引机置于轿顶的布置复绕式电梯2、曳引能力计算T1/T2 exp(f)（03版公式）(T1/T2)C1C2 exp(f)（95版公式）曳引能力计算的三种工况（详见规范附录曳引能力计算的三种工况（详见规范附录M）1、轿厢装载工况 T1/T2 exp(f) 轿厢装有125额定载荷，且轿厢在井道不同位置的最不利情况2、紧急制停工况 T1/T2 exp(f) 轿厢空载或轿厢载有额定载荷，在井道不同位置的最不利工况（是动态比值，要考虑各个部件的减速度）3、轿厢滞留工况 T1/T2 exp(f) 对重压在缓冲器上，曳引机向上方向旋转3、提高曳

15、引能力 要提高曳引能力，就必须提高摩擦系数和增大包角。具体措施： （1）改变槽型及绳槽材料 （2）改用复合绳或非金属绳 （3）增大包角 （4）增加轿厢自重 （5）增加钢丝绳的正压力复复 绕绕 方方 式式长长 环环 绕绕 方方 式式长环绕方式长环绕方式5、钢丝绳在绳槽中的摩擦系数（教材P18）1）V型槽 f=/sin/22) 带切口的半园槽 f=4 (sin/2- sin/2)/ (-+ sin- sin)3) 半园槽 f4 /三种槽型摩擦系数大小情况：f V型槽 f带切口的半园槽 f半园槽6、曳引轮槽磨损的原因1）曳引轮本身 曳引轮节圆直径大小； 绳槽底形状； 轮材质（均匀性、硬度差）； 节圆

16、直径的加工误差。2）绳的构造、材质及其物理特性3）运行高度4）载荷 绳承受的拉力大小； 绳之间的张力差； 曳引轮两侧绳之间的张力差5）曳引机的驱动特性 运行加减速度； 曳引能力； 线速度及轿厢振动。6） 环境和保养 腐蚀、润滑。 曳引轮绳槽的磨损渐进过程曳引轮绳槽的磨损渐进过程三、轿厢和对重（平衡重）三、轿厢和对重（平衡重） 轿厢运送乘客或货物的承载部件，一 般有轿厢架、轿底、轿壁、轿顶等 构件组成，轿厢地面形状由电梯用 途决定。（ISO称为承载单元 LCU， load-carrying unit） 对重为保持曳引能力所配置的质量 平衡重为节能而设置的用于平衡全部 或部分轿厢自重的质量 平衡系

17、数：一般取0.4-0.5（小载重可取0.5）带对重的曳引系统带平衡重的强制驱动系统客梯轿厢客梯轿厢货梯轿厢货梯轿厢客梯的轿厢一般宽大于深，货梯的轿厢一般深大于宽或宽深相等客梯的轿厢一般宽大于深，货梯的轿厢一般深大于宽或宽深相等病床梯的轿厢深大于宽，观光梯的轿厢可以是多边形病床梯的轿厢深大于宽，观光梯的轿厢可以是多边形超高速电梯的外形成流线型超高速电梯的外形成流线型1。台北101大楼高508米，于2004年12月31日正式启用电梯最高速度1010m/min（16.8m/s）2。2010年1月4日迪拜塔的建成（828米） ，电梯最高速度1050m/min（17.5m/s）3。2010年5月，韩国现

18、代电梯研发了最高速电梯1080m/min（18m/s）轿厢的称重装置 机械式 橡胶式 负重传感器式 无传感器式（研究中）关于轿厢的通风孔 每一个轿厢必须设通风孔，在电梯故障关人时以保证被困乘客的呼吸需要。 95/16/EEC规定，即使电梯在长时间停止运行的情况下，应保证轿厢内乘客有足够的通风。 因此，轿厢通风孔的有效面积是一个安全要求。四、导向系统：导靴和导轨、导向轮 导轨作用 为轿厢和对重导向，限制其水平方向移动 安全钳动作时，支撑轿厢和对重 防轿厢偏载而产生的倾斜 导轨种类 T型为主 导靴 安装在轿厢和对重上，与导轨形成导向系统 导向轮：增大轿厢与对重之间距离固定式滑动导靴用于空心导轨的对重滑动导靴用于空心导轨的对重滑动导靴用于低速重载型滑动导用于低速重载型滑动导 靴靴滑滑 动动 导导 靴靴滑动导靴的设计要点： 免加润滑油（或剂）； 耐磨性（摩擦系数小）； 摩擦面形状研究（散热快）； 减震性好。滚动导靴滚动导靴用于中、高速电梯用于中、高速电梯 由靴座由靴座、3 3个滚轮及个滚轮及弹簧部件组弹簧部件组成。实际运行中，在弹簧的作用下成。实际运行中，在弹簧的作用下3 3个滚轮与导轨工作面相接触个滚轮与导轨工作面相接触五、对重和补偿装置 对重和平衡系数(教材P20）