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 传动机构的摩擦力03.994电梯起源与发展电梯起源与

2、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

3、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

4、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/sl 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

5、88年起停止生产，目前已被交流调频调压调速电梯所取代。03.998l 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

6、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。l03.9911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

7、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

8、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

9、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

10、）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

11、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，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

12、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

13、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 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

14、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-

15、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

16、稳，补偿效果好的优点。 在井道底坑设有涨紧装置，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

17、载运行，厅、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系统。l 门保护装置

18、：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

19、，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%。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

20、、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，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

21、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。03.9

22、950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

23、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，

24、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

25、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，适用于任何电