电梯基本原理与结构

1、电梯的基本原理与结构电梯的驱动上海交通大学外泄曳引式提升机构什么是电梯的曳引式提升机构Ø 曳引式提升机构是世界上电梯行业广泛采用的提升形式。Ø 在这种机构中，钢丝绳悬挂在曳引轮上，其一端与轿厢连接，另一端与对重连接。曳引轮转动时，使曳引钢丝绳与曳引轮之间产生摩擦力，从而带动电梯轿厢上下升降。Ø 由于悬挂轿厢和对重的曳引钢丝绳与曳引轮绳槽间有足够的摩擦力来克服任何位置上的轿厢侧和对重侧曳引钢丝绳上的拉力差，因此保证了轿厢和对重随着曳引轮的正转和反转，而不断地上升和下降。上海交通大学外泄曳引式提升机构的优点安全可靠钢丝绳的受力和缠绕环境，不易引起冲顶事故提升高度大钢丝

2、绳曳引电梯理论上最大提升高度为700800m结构紧凑可以通过增加钢丝绳根数的方式减小曳引轮的体积便于选用价格便宜、结构紧凑的高转速电在额定速度一定的情况下，曳引轮直径越小，则需要曳引机的转速越大上海交通大学外泄有关绕绳方式的几个概念钢丝绳倍率/曳引比Ø 曳引比是指电梯在运行时曳引钢丝绳的线速度与轿厢升降速度的比值。Ø 钢丝绳的倍率是值同时承担轿厢或对重重量的钢丝绳的根数。Ø 钢丝绳的倍率和曳引比在数值上是一样的。上海交通大学外泄有关绕绳方式的几个概念单绕与复绕Ø 曳引绳挂在曳引轮和导向轮上，且曳引绳对曳引轮的最大包角不大于180°的绕绳方式称为

3、单绕或半绕Ø 曳引绳绕曳引轮和导向轮一周后才被引向轿厢和对重的绕绳方式称为复绕或全绕Ø 复绕方式增加了曳引绳在曳引轮上的包角，提高了摩擦力上海交通大学外泄有关绕绳方式的几个概念上置式、下置式和侧置式Ø 曳引机上置，结构简单，可节约电力损耗，减少作用在结构上的载荷。Ø 曳引机下置，结构复杂，需要上下两个机房，且上部机房的承重载荷是普通机房的一倍，钢丝绳的磨损也比较严重。Ø 曳引机侧置，结构更加复杂，仅用于特殊场合。上海交通大学外泄确定绕绳方式的一般原则在满足曳引机位置、额定载重量和额定速度的前提下：Ø 较高的传动效率Ø 合理的

4、能耗Ø 有利于钢丝绳使用的延长Ø 应尽量减少绳轮的数量，避免钢丝绳的反向弯曲上海交通大学外泄请说出下图曳引机组的绕绳方式上海交通大学外泄曳引系统的受力分析电梯曳引系统上的曳引力就是曳引绳与曳引轮间的摩擦力，也叫做驱动力，它是通过曳引绳使轿厢运行的力。曳引力的大小为轿厢侧曳引绳上 的载荷力（张力）T1与对重侧曳 引绳上的载荷力（张力）T2之差。由于载荷力不仅与轿厢的载重量有关，而且还随电梯的运行阶段而变化，因此曳引力是一个不断变化的力。上海交通大学外泄曳引系统的受力分析电梯上行阶段的曳引力T1 = (G + Q)(a + g)T 2 = W (g - a) T = T1- T

5、 2= (G + Q)(g + a) -W (g - a)轿厢侧对重侧曳引力M = Td2曳引力距顺时针方向其中：G为轿厢重量，Q为载荷重量，W为对重重量，g为重力度，a为轿厢度，d为曳引圆直径上海交通大学外泄对重与平衡系数对重Ø 对重相对于轿厢悬挂在曳引绳的另一端，起到平衡轿厢重量的作用。Ø 但这种平衡是相对变化的，因为轿厢在运行中其载重量是变化的。Ø 因此对重的轻重匹配将直接影响到曳引力和传动功率。平衡系数Ø 电梯平衡系数从数学上讲其实可以理解成对重与轿厢的比值百分比。Ø W=G+kQ (k代表平衡系数的取值，货梯一般去0.45-0.55，

6、客梯取0.4-0.5)上海交通大学外泄曳引系统的功率流曳引机的功率：P = M w = 2Mvd对重侧重量轿厢侧重量上海交通大学外泄QkWG曳引机功率上行下行空载反向正向半载00满载正向反向曳引能力及其相关因素曳引能力是曳引系统的最基本特征；曳引能力反映了轿厢侧曳引绳拉力T1和对重侧曳引绳拉力T2之间的关系，是曳引力的最直接表 现；曳引能力是曳引系统正常运行的保证； 曳引能力是曳引系统安全运行的保证；曳引能力受到曳引系统中诸多参数的影响；曳引能力可通过公式表现和验证；上海交通大学外泄公式和曳引系数T1 = e f a公式T 2其中，e为自然对数的底，f为曳引轮槽与曳引绳之间的当量摩擦系数，为曳

7、引绳在曳引轮上的包角。曳引系数：当曳引绳沿曳引轮处于临界滑移时，在曳引e f a绳的分支中张力的最大比值，数值上等于曳引系数为使电梯在工作情况下不打滑，则必须满足T1 < e f aT 2曳引系数限定了T1/T2的比值，其越大有效摩擦越大，则表明T1/T2的比值越大和（T1-T2）的值越大，也就是表明电梯的曳引能力越大，即载客和载货的能力越大。上海交通大学外泄曳引电梯运行中的几种工况T1 £ e f a正常运行工况轿厢正常装载，正常速度运行轿厢装载工况轿厢按照125%载荷装载紧急制动工况空载或额定载荷下，安全保护装置动作，紧急制停轿厢滞留工况空载或额定载荷下，如对重压在缓冲器上

8、，曳引机向上方向旋转T 2T1£ e f aT 2T1 £ e f aT 2T1 ³ e f aT 2上海交通大学外泄曳引能力的要求曳引力在下列情况下的任何时候都能得到保证，即满足曳引能力条件（）Ø 正常运行Ø 在底层装载（轿厢装载工况的最不利情况，轿厢在最下面）Ø 紧急制停的小于0.8m/s2 ）度（正常不小于0.5m/s2，减行程缓冲器不在下列情况下曳引条件必须失效（×）Ø 当轿厢在井道中不管由于何种而滞留时，应钢丝绳在曳引轮槽内滑移（按照井道不同位置的最不利情况考虑）上海交通大学外泄曳引能力一般验算的工况曳引

9、力在下列情况下的任何时候都能得到保证，即满足曳引能力条件（）Ø 装载工况：a）当载有125%额定载荷的轿厢位于最低层站；b）当载有125%额定载荷的轿厢位于最Ø 紧急制停工况：a）当载有100%额定载荷的轿厢位于最低层站；站；b）当空载轿厢位于最站；在下列情况下曳引条件必须失效（×）Ø 当轿厢空载且对重装置支撑在对重缓冲器上；上海交通大学外泄提高曳引能力的措施提高摩擦系数改变绳槽形状或绳槽材料，提高摩擦系数各种绳槽形状绳槽槽垫m = 0.09 0.1m = 0.06m = 0.15轻微润滑充分润滑干燥上海交通大学钢丝绳与金属槽之间的润滑外泄提高曳引能力的

10、措施提高摩擦系数采用非金属绳或复合绳V形曳引钢带Aramid 悬挂绳上海交通大学外泄提高曳引能力的措施增大包角合理选择导向轮的位置包角的大小取决于曳引轮与导向轮的大小，及它们相互之间的位置关系！上海交通大学外泄提高曳引能力的措施增大包角采用复绕形式T2= e f a1T2T3T3= e f (a1 +a2 )T1= e f a2T1曳引轮槽复绕轮槽上海交通大学外泄提高曳引能力的措施增大包角应用长环绕驱动上海交通大学外泄提高曳引能力的措施增加轿厢自重增加轿厢自重Ø 增加轿厢自重提高曳引能力的实质是降低了T1/T2的比值。Ø 但增加轿厢自重，一方面浪费材料，另一方面加重了曳引系

11、统的负担，需要更大的驱动功率的电机，增加成本。Ø 一般只作为解决现场打滑问题的应急措施，在设计时应该尽量避免。上海交通大学外泄提高曳引能力的措施合理选择补偿装置对于提升高度较大的电梯，曳引钢丝绳的重量不容忽视。如一台电梯提升高度为60m，用7根直径16mm的钢丝绳，曳引比为1：1。已知16mm钢丝绳每0.9kg，则60m长度的7根的这种钢丝绳重量等于378kg。设置补偿链或补偿绳装置，就是为了使电梯无论在什么位置，钢丝绳自身的重量都对曳引能力产生影响，其实质也是降低了T1/T2的比值。设置补偿装置也有减少电功率的作用。上海交通大学外泄提高曳引能力的措施合理选择补偿装置上海交通大学外泄

12、钢丝绳在曳引轮槽内的比压比压反映了钢丝绳与曳引轮槽之间的接触特性比压直接影响了钢丝绳的磨损，必须予以但比压过小有容易引起打滑，钢丝绳的最大比压，取决于绳的线速度和与轮槽之间的接触频率上海交通大学外泄钢丝绳在曳引轮槽内的摩擦系数公式中的摩擦系数f为当量摩擦系数，并不是材料表面之间的真实摩擦系数当量摩擦系数f是真实摩擦系数和具体绳槽结构 参数的函数对于当量摩擦系数的计算最新的标准GB7588-2003，相对于1995年的版本，有了较大的改变。上海交通大学外泄当量摩擦系数的计算半圆槽和带切口的半圆槽上海交通大学外泄当量摩擦系数的计算V形槽上海交通大学外泄当量摩擦系数的计算真实摩擦系数的计算上海交通大

13、学外泄摩擦系数的试验方法试验原理T1= e f afT 2Diverted Pulley 1Diverted Pulley 2Tension SensorTension PulleySheave(locked)TensionSensorRope TerminationsAppliedTension 2xT2Drive Force T1Displacement SensorDrive Trolley上海交通大学外泄摩擦系数的试验方法试验设备上海交通大学外泄摩擦系数的试验方法试验结果绳中张力对摩擦系数的影响包角对摩擦系数的影响上海交通大学外泄Friction CoeffiecientFrictio

14、n Coeffiecient摩擦系数的试验方法试验结果绳中张力对摩擦系数的影响包角对摩擦系数的影响上海交通大学外泄Friction CoeffiecientFriction Coeffiecient曳引轮绳槽磨损的曳引轮本身的直径，槽型，材质，硬度钢丝绳的构造、材质及物理性能轿厢的运行高度载荷张力大小，张力差曳引机及其他部件的技术参数加度，曳引能力，振动环境和保养腐蚀，润滑上海交通大学外泄曳引轮绳槽的磨损渐进过程上海交通大学外泄曳引轮绳槽的磨损上海交通大学外泄钢丝绳的锈蚀上海交通大学外泄悬挂绳安全系数的计算安全系数是指装有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时，一根钢丝绳的最小破断负荷（N）与这根钢丝

15、绳所受的最大力（N）之间的比值。国标规定：在任何情况下，三根或三根以上钢丝绳的曳引电梯安全系数不应小于12；两根钢丝绳的曳引电梯安全系数不应小于16。GB7588-2003 附录N中，详细计算方法。了安全系数的上海交通大学外泄悬挂绳安全系数的计算滑轮的等效数量NequivØ 曳引系统当中，滑轮的（破断强度减小）的主要是引起钢丝绳性能；Ø 由于滑轮的种类、大小、材质、槽型等具有多样性，因此就需要一个统一的定量描述方式来表征钢丝绳在某一特定曳引系统当中的弯折状态；上海交通大学外泄悬挂绳安全系数的计算曳引轮的等效数量Nequiv（t）上海交通大学外泄悬挂绳安全系数的计算导向轮的等

16、效数量Nequiv（p）上海交通大学外泄悬挂绳安全系数的计算最小安全系数的计算上海交通大学外泄悬挂绳安全系数的计算最小安全系数的计算上海交通大学外泄曳引系统的发展趋势复合带非金属绳小直径钢丝绳（< 8mm） 小直径曳引轮细长电机制动器结构更紧凑曳引机结构轻量化节能、低噪声、污染少上海交通大学外泄使用V形钢带的曳引系统采用橡胶或聚酯材料,内置多股钢丝上海交通大学外泄V形曳引钢带的设计结构上海交通大学外泄V形钢带的使用特征88mm (计划作到70mm)曳引安全系数最小为 12最少钢带数量为2根杨氏模数166000 N/mm2破断力 FZM =42KN金属部分的截面积 A=18.3mm2量 G

17、ZM=0.25kg/m每上海交通大学外泄Aramid悬挂系统Aramid悬挂系统是一种采用Kevlar编制的、非金属的Aramid绳（又叫K-core绳）作为悬挂和提升部件的曳引结构。Aramid悬挂绳具有密度低、抗拉强度高、耐一定高温、耐磨能力强、可抵抗各种等特点。的侵蚀上海交通大学外泄Aramid绳的结构股0.25mm外股上海交通大学外泄Aramid绳的结构上海交通大学外泄Aramid系统的曳引轮上海交通大学外泄Aramid系统的曳引轮上海交通大学外泄Aramid系统的曳引机上海交通大学外泄Aramid系统的优势更小的曳引机和曳引轮的体积更轻的曳引系统的重量上海交通大学外泄压带摩擦驱动系统

18、与传统的曳引方式不同，压带摩擦驱动系统是依靠专门研发的驱动带压在钢丝绳表面上，利用驱动带和钢丝绳之间的摩擦力来驱动电梯。上海交通大学外泄压带摩擦驱动系统驱动系统 永磁同步电 制动器 绳轮 皮带 皮带驱动轮 皮带张紧轮 皮带张紧弹簧 绳轮编码器 电编码器 皮带张紧验证开关 钢丝绳制动器 钢丝绳上海交通大学外泄压带摩擦驱动系统电梯整体系统上海交通大学外泄1)门开关（轿门及每层层门）2)检修盒停止开关3)驱动主机制动器4）驱动主机制动器5)钢丝绳制动器6)限速器7)安全钳8)开关9)极限开关10)缓冲器11)对讲机12）超载开关13）紧急照明14）井道内检修开关15）制动器装置16）钢丝绳制动器装置17）皮带失效保护开关18）轿厢锁定装置19）钢丝绳制动器开关20）松绳保护开关滚轮摩擦驱动系统滚 轮 驱 动 对 重滚 轮 驱 动 轿 厢上海交通大学外泄滚轮摩擦驱动系统四 轮 驱 动 对 重上海交通大学外泄滚轮摩擦驱动系统对 重 导 轨 上 胶 粘 的 刚 玉 摩 擦 带上海交通大学外泄上海交通大学外泄作业1推导出图示电梯曳引系统在以下六种运动状态下的曳引力T和曳引力矩M的表和方向。1. 轿厢上行；其中：G为轿厢重量，Q为载荷重量，W为对重重量，g为重力度，a为轿厢度，d为曳引圆直径2. 轿厢匀速上行；3. 轿厢4. 轿厢上行；下行；5. 轿厢匀速下