曳引电梯基本原理-张彦朝

全国电梯检验师考前辅导讲座

曳引电梯结构原理介绍

河北省特种设备监督检验院

张彦朝一、电梯的根本结构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〕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、速度反响〕7、电气控制系统〔控制屏、平层装置、位置显示、操纵板〕8、平安保护系统〔机械与电气〕1减速箱2曳引机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终端开关11导靴12轿架13轿门14平安钳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底座23层门24呼梯盒25层楼指示26随行电缆27轿壁28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制动器曳引电梯结构示意图

曳引驱动原理现代电梯广泛采用曳引驱动方式。曳引机作为驱动机构，钢丝绳挂在曳引机的绳轮上，一端悬吊轿厢，另一端悬吊对重装置。曳引机转动时，由钢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。

曳引系统三、曳引电梯的驱动功能：输出与传递动力，驱动电梯运行主要组成构件：曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、返绳轮直流永磁无齿轮曳引机曳引电梯的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1:1、2:1、3:1、4:1应尽量减少绳轮数量、防止钢丝绳反向弯曲或扭曲。曳引机侧置、下置是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下置布置的一种方式曳引机置于轿顶的布置复绕式电梯

复绕式主机下置式强制驱动带平衡重2、曳引能力计算T1/T2≤exp(fα)〔03版公式〕(T1/T2)×C1×C2≤exp(fα)〔95版公式〕曳引能力计算的三种工况〔详见标准附录M〕1、轿厢装载工况T1/T2≤exp(fα)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(fα)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(fα)对重压在缓冲器上，曳引机向上方向旋转3、提高曳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 〔3〕增大包角〔4〕增加轿厢自重〔5〕增加钢丝绳的正压力复绕方式长环绕方式长环绕方式为什么后来比压计算不用了呢？许用比压为经验公式；比压不能反映曳引能力，更不能反映寿命；比压计算基于假设的接触应力。5、钢丝绳在绳槽中的摩擦系数1〕V型槽f=μ/sinγ/22)带切口的半园槽f=4μ(sinγ/2-sinβ/2)/(γ-β+sinγ-sinβ)3)半园槽f＝4μ/π其中γ为曳引轮半圆槽开口角，β为曳引轮半圆槽下部切口角摩擦系数的实测数据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三、轿厢和对重轿厢－－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-carryingunit〕对重－－为保持曳引能力所配置的质量平衡系数：一般取〔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轿厢地板的有效面积问题为防止轿厢的乘客超员引起事故，轿厢的有效面积必须予以限制。各国的标准中对轿厢的有效面积都有一定的限制条款。一个人站立占有的面积：不碰人的面积大约是0.28m2，比较拥挤的每人所占面积约0.19m2，互相贴身每人的面积只有0.14m2，所以乘客宽松的空间变成拥挤的空间，其人数可以增加一倍多。按CEN的规定，似乎轿厢的有效面积没有例外，也没有允差。其实本标准中的轿厢有效面积规定值的允差事实上是有的〔4.3%〕。何以见得？按标准表1.1，每增加100kg，可增面积0.16m²，那么增加一个人〔75kg〕的面积为0.12m²，按表1.2每增加一个人，可增加0.115m²,两者相比的字数是1.043，也即默认有4.3%的面积误差。由于本标准中规定的曳引机制动器的制停能力及钢丝绳与曳引轮的曳引能力都是按超载25%设计计算，所以这一点超载可忽略不计。另外，还有一个额定载重与乘客人数的标称问题。如按表1.1和表1.2，对额定载重为1600kg的电梯，其轿厢有效面积可以是3.245～3.560m²之间，取小的轿厢面积，那么井道面积也相应小；而额定载重量为1750kg的电梯，其轿厢有效面积可以是3.475---3.80m²之间，取大的轿厢面积，那么允许的客流量也大。因此，对于一个有3.56m²有效面积的轿厢，其电梯可以标称是1600kg/21人，又可以是17500kg/23人。尽管这样的标称并未违反标准规定，但信誉度好的电梯制造商一般不取有效面积的下限值来标称额定载重量的上限值。一般，乘客人数是用于电梯交通流量的计算，额定载重量是电梯的主参数，是合同认定的参数。关于一个人的重量：各国电梯标准中关于一个人的重量的假设是各不相同的，如俄罗斯假设80kg/人，CEN假设75kg/人，CSA假设72.5kg/人，日本假设65kg/人，对一台额定载重量1000kg的电梯，相应标称的人数分别为12人、13人、14人和15人。据我国体育总局于2006年9月公布的第二次国民体质监测公报公布，我国成年男人的体重约为68kg左右。据此，按我国成人体重计算，额定载重量1000kg的电梯应标称15人为宜。ASME17.1关于轿厢加载模式的图示说明关于轿厢的计算载荷〔推荐美国电梯标准的规定〕A类载荷：一般货物载荷。轿内均匀载荷，单件重量不大于1/4Q，货物进出只用人力或手推车。客梯计算载荷属A类。B类载荷：属汽车载荷。专门运送额定载荷范围内的汽车。C类载荷：有三种类型C1类载荷——属工业搬运车载荷，运送带载的工业搬运车。C2类载荷——属工业搬运车载荷，但不运送工业搬运车。C3类载荷——搬运有集中重载的其他载荷〔不用搬运车〕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〕安装在轿厢上的超载保护装置压力传感器式超载装置差动位移传感器式超载装置角位移传感器式超载装置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平安要求。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－平安钳动作时，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低速滑动导靴(一般用于客梯)固定导靴由靴座和摩擦系数低、滑动性能好、耐磨的靴衬组成。实际运行中靴衬底部与导轨各端面存在一定间隙不具有吸震功能。弹性滑动导靴由靴座、靴头、靴衬、压缩弹簧及橡胶组成,在弹簧的作用下靴衬底部与导轨顶面相接触具有吸震功能用于空心导轨的对重滑动导靴用于低速重载型滑动导靴滑动导靴滚动导靴用于中、高速电梯由靴座、3个滚轮及弹簧部件组成。实际运行中，在弹簧的作用下3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

G=P+φQ补偿装置补偿链补偿缆补偿绳补偿重量的计算六、电梯门系统电梯有层门和轿门，层门设在层站入口处。根据需要，井道在每个楼层设一个和二个入口门，不设层门的楼层称为盲层。一般层站数与层站的出入口对应。轿厢门与轿厢随动，是主动门。层门由轿门带动运行，故是被动门。注意到有些电梯的层、站、门的数量是不一样的。中分式层门门机系统开门形式：中分式〔CO〕、双折式〔2S〕、`双折中分式〔2CO〕结构形式:连杆式，同步带式控制方式:直流调速、交流变压调速、-交流变压变频调速性能特点：从开环单层力矩〔最大〕控制--到闭环多层力矩控制变频电机与同步带传动的门机中分门联动旁开门联动单折臂联动机构摆杆式双折联动机构弹簧式强制关门重锤式强制关门门锁平安触点型式一种倒装式门锁装置六．电力拖动系统

功能：提供动力，对电梯实行速度控制组成的主要构件：供电系统、电机调速装置四种电力拖动方式：交流双速〔AC-2〕交流调压调速〔VVF〕交流调频调压〔VVVF〕直流调速〔DC〕交流双速电梯主拖动图2.3ACVV电梯主拖动

VVVF电梯主拖动七.电气控制系统功能：对电梯的运行实行操纵和控制组成的主要构件：操纵盘、呼梯盒、控制柜、层楼指示、平层开关、行程开关六种电气控制方式：手柄操纵(S)、按钮控制(A)、信号控制(XH)集选控制(JX)、并联控制(BL)、梯群控制〔QK〕ＴＮ供电系统

Ｔ—表示变压器绕组，中性点直接接地Ｎ—电气设备外露导电局部与中性点连接S—表示中性导体和保护导体分开电源电路TOEC-60电源电机运转控制图交流门机电路门机电路直流门机电路

制动器电路正常运行时，制动器应在持续通电下保持松开状态。切断制动器电流，至少应用两个独立的电气装置来实现，不管这些装置与用来切断电梯驱动主机电流的电气装置是否为一体。当电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未翻开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。当电梯的电动机有可能起发电机作用时，应防止该电动机向操纵制动器的电气装置馈电。断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。注，使用二极管或电容器与制动器线圈两端直接连接不能看做延时装置。如果回路中有一个触点粘连，另一个接触器触点仍能将制动器回路可靠断开，防止出现溜梯两个接触器无相互控制关系，两个接触器必须分别由两个独立的信号控制，不能由一个信号控制，所谓独立。能够及时发现接触器未翻开这一故障，以防止另一个接触器也未翻开而造成溜梯。接触器有缺陷的制动器电路SC、XC－方向接触器；YJ－平安回路接触器；TAD－轿顶停止开关；TAK－底坑停止开关；ATF－机房停止开关；AQK－平安钳联动开关；DSK－限速器张紧装置开关；XSK－限速器超速开关；ZXQ—制动器线圈；ZXR—线圈放电电阻：ZJR—限流〔经济〕电阻：ZXQ—制动器线圈问：该线路图是否符合GB7588—2003中的有关制动器控制回路的要求？为什么？答案：不符合。因正常平层停梯时JY不释放，回路中只有S或X一个触点，一旦粘连，肯定溜梯。有缺陷的制动器电路S－上行接触器触点；X－下行接触器副点；JY－电气平安回路继电接触器触点；BZL－制动器线圈有缺陷的制动器电路SC、XC－方向接触器；YXC－运行接触器ZXQ—制动器线圈ZXR—线圈放电电阻；ZJR—限流〔经济〕电阻；KDC、MDC—快、慢速接触器。XC、SC与YXC不独立，有相互控制关系平安回路电气平安回路——串联所有电气平安装置的回路。ACVV系统的速度控制过程简述电梯启动时，三相电源经电源开关、熔断器进入速度调节器的UVW,经调压后的三相电源U’V’W’经下行接触器XK/上行接触器SK和快速接触器KK接入电动机快速绕组，电机启动运行。与电机连接的测速发电机TG输出与转速成正比的速度电压信号进入速度调节器，与速度调节器设定的电梯速度曲线电压相比较；如果测速信号电压低于设定的速度曲线对应电压，说明电机转速慢，速度调节器对U’V’W’电压升压，电机转差率减小，电机加速，反之，测速信号电压大于设