曳引电梯基本原理

1、.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）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）.1 1 减速箱减速箱 2 2 曳引机曳引机 3 3 曳引机底座曳引机底座4 4 导向轮导向轮 5 5 限速器限速器 6 6 机座机座 7 7导轨支架导轨支架

2、 8 8 曳引钢丝绳曳引钢丝绳 9 9 开关开关碰铁碰铁 0 0 终端开关终端开关 11 11 导靴导靴 12 12 轿轿架架 13 13 轿门轿门 14 14 安全钳安全钳 15 15 导轨导轨 16 16 绳头组合绳头组合 17 17 对重对重 18 18 补偿链补偿链 19 19 补偿链补偿链 导轮导轮 20 20 张紧装置张紧装置 21 21 缓缓冲器冲器 22 22 底座底座 23 23 层门层门 24 24 呼梯盒呼梯盒 2525层楼指示层楼指示 26 26 随行电缆随行电缆 27 27 轿壁轿壁 28 28 操纵箱操纵箱 29 29 开门机开门机 3030井道传井道传感器感器 3

3、1 31 电源开关电源开关 32 32 控制柜控制柜 33 33 曳引电机曳引电机 34 34 制动器制动器曳引电梯结构示意图曳引电梯结构示意图. 曳引驱动原理曳引驱动原理 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。 .曳曳 引引 系系 统统.三、曳引电梯的驱动三、曳引电梯的驱动功

4、能：输出与传递动力，驱动电梯功能：输出与传递动力，驱动电梯运行运行主要组成构件：曳引机、曳引钢丝主要组成构件：曳引机、曳引钢丝绳、导向轮、返绳轮绳、导向轮、返绳轮.直流永磁直流永磁无齿轮曳引机.曳引电梯的绕绳方式曳引电梯的绕绳方式 取决于曳引机位置、载重量、额定速度，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、钢丝绳以及传动效率、能耗、曳引能力、钢丝绳的寿命。的寿命。 其中常见的是单绕和复绕，钢丝绳的倍率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（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、避免钢丝绳反向弯应尽量减少绳轮数量

5、、避免钢丝绳反向弯曲或扭曲。曲或扭曲。 曳引机侧置、下置是不得已的布置方式曳引机侧置、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. 复绕式复绕式 主机下置式主机下置式 强制驱动带平衡重强制驱动带平衡重.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/T

6、2 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.为什么后来比压计算不用了呢？为什么后来比压计算不用了呢？ 许用比压为经验公式；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

7、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。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、钢丝绳在绳槽中的摩擦系数1）V型槽型槽 f=/sin/22) 带切口的半园槽带切口的半园槽 f=4 (sin /2- sin/2)/ ( -+ sin - sin)3) 半园槽半园槽 f4 /其中其中为曳引轮半圆槽开口角，为曳引轮半圆槽开口角， 为曳引轮半圆槽下为曳引轮半圆槽下部切口角部切口角.摩擦系数的实测数据.6、曳引轮槽磨损的原因、曳引轮槽磨损的原因1）曳引轮本身）曳引轮本身 曳引轮节圆直径大小；曳引轮节圆直径大小； 绳槽底形状；绳槽底形状； 轮材质（均匀性、硬度差

8、）；轮材质（均匀性、硬度差）； 节圆直径的加工误差。节圆直径的加工误差。2）绳的构造、材质及其物理特性）绳的构造、材质及其物理特性3）运行高度）运行高度.4）载荷）载荷 绳承受的拉力大小；绳承受的拉力大小； 绳之间的张力差；绳之间的张力差； 曳引轮两侧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）曳引机的驱动特性 运行加减速度；运行加减速度； 曳引能力；曳引能力； 线速度及轿厢振动。线速度及轿厢振动。6） 环境和保养环境和保养 腐蚀、润滑。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 轿厢运送乘客或货物的承载部件，一轿厢运送乘客或货物的承载部件

9、，一 般有轿厢架、轿底、轿壁、轿顶等般有轿厢架、轿底、轿壁、轿顶等 构件组成，轿厢地面形状由电梯用构件组成，轿厢地面形状由电梯用 途决定。（途决定。（ISO称为承载单元称为承载单元 LCU， load-carrying unit） 对重为保持曳引能力所配置的质量对重为保持曳引能力所配置的质量 平衡系数：一般取平衡系数：一般取0.4-0.5（小载重可取（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

10、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.轿厢地板的有效面积问题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。各国的规范中对轿厢的有效面积必须予以限制。各国的规范中对轿厢的有效面积都有一定的限制条款。积都有一定的限制条款。 一个人站立占有的面积：一个人站立占有的面积： 不碰人的面积大约是不碰人的面积大约是0.28m2， 比较拥挤的每人所占面积约比较拥挤的每人所占面积约0.19 m2， 互相贴身每人的面积只有互相贴身每人的面积只有0.14 m2， 所以乘客

11、宽松的空间变成拥挤的空间，其人数可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。以增加一倍多。 . 按按CEN的规定，似乎轿厢的有效面积没有例外，的规定，似乎轿厢的有效面积没有例外，也没有允差。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（上是有的（4.3%）。何以见得？）。何以见得？ 按规范表按规范表1.1，每增加，每增加100kg，可增面积，可增面积0.16 m，则增加一个人（，则增加一个人（75kg）的面积为）的面积为0.12m，按表按表1.2每增加一个人，可增加每增加一个人，可增加0.115 m,两者相比两者相比的

12、字数是的字数是1.043，也即默认有，也即默认有4.3%的面积误差。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及钢丝绳与曳引轮的曳引能力都是按超载25%设设计计算，所以这一点超载可忽略不计。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。另外，还有一个额定载重与乘客人数的标称问题。 如按表如按表1.1和表和表1.2，对额定载重为，对额定载重为1600kg的电梯，其的电梯，其轿厢有效面积可以是轿厢有效面积可以是3.2453.560 m之间，取小的轿厢之间，取小的轿厢面积，则井

13、道面积也相应小；而额定载重量为面积，则井道面积也相应小；而额定载重量为1750kg的的电梯，其轿厢有效面积可以是电梯，其轿厢有效面积可以是3.475-3.80 m之间，取大之间，取大的轿厢面积，则允许的客流量也大。因此，对于一个有的轿厢面积，则允许的客流量也大。因此，对于一个有3.56 m有效面积的轿厢，其电梯可以标称是有效面积的轿厢，其电梯可以标称是1600kg/21人，人，又可以是又可以是17500kg/23人。人。 尽管这样的标称并未违反标准规定，但信誉度好的电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梯制造商一般不取有效面积的下限值

14、来标称额定载重量的上限值。上限值。 一般，乘客人数是用于电梯交通流量的计算，额定载一般，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，是合同认定的重量是电梯的主参数，是合同认定的参数。参数。. 关于一个人的重量：关于一个人的重量： 各国电梯标准中关于一个人的重量的各国电梯标准中关于一个人的重量的假设是各不相同的，如俄罗斯假设假设是各不相同的，如俄罗斯假设80kg/人，人，CEN假设假设75kg/人，人，CSA假设假设72.5kg/人，人，日本假设日本假设65kg/人，对一台额定载重量人，对一台额定载重量1000kg的电梯，相应标称的人数分别为的电梯，相应标称的人数分别为12人、人

15、、13人、人、14人和人和15人。人。 据我国体育总局于据我国体育总局于2006年年9月公布的第月公布的第二次国民体质监测公报公布，我国成年男二次国民体质监测公报公布，我国成年男人的体重约为人的体重约为68kg左右。据此，按我国成左右。据此，按我国成人体重计算，额定载重量人体重计算，额定载重量1000kg的电梯应的电梯应标称标称15人为宜。人为宜。 .ASME17.1关于轿厢加载模式的图示说明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）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，单件重类载荷：一般货物载荷。轿内均匀载荷，单件重

16、 量不大量不大 于于1/4Q，货物进出只用人力或手推车。客梯计算载荷，货物进出只用人力或手推车。客梯计算载荷 属属A类。类。B类载荷：属汽车载荷。专门运送额定载荷范围内的汽车。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：有三种类型类载荷：有三种类型 C1类载荷类载荷属工业搬运车载荷，运送带载的工业搬属工业搬运车载荷，运送带载的工业搬 运车。运车。 C2类载荷类载荷属工业搬运车载荷，但不运送工业搬运属工业搬运车载荷，但不运送工业搬运 车。车。 C3类载荷类载荷搬运有集中重载的其他载荷（不用搬运搬运有集中重载的其他载荷（不用搬运 车）车）.轿厢的称重装置轿厢的称重装置 机械式机械式

17、 橡胶式橡胶式 负重传感器式负重传感器式 无传感器式（研究中）无传感器式（研究中）.安装在轿厢上的超载保护装置安装在轿厢上的超载保护装置压力传感器式超载装置压力传感器式超载装置.差动位移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角位移传感器式超载装置.关于轿厢的通风孔关于轿厢的通风孔 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。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行的情况下，应保证轿厢内乘客有足够的通风。通风。

18、 因此，轿厢通风孔的有效面积是一个安全因此，轿厢通风孔的有效面积是一个安全要求。要求。.四、导向系统：四、导向系统：导靴和导轨、导向轮导靴和导轨、导向轮 导轨作用导轨作用 为轿厢和对重导向，限制其水平方向移动为轿厢和对重导向，限制其水平方向移动 安全钳动作时，支撑轿厢和对重安全钳动作时，支撑轿厢和对重 防轿厢偏载而产生的倾斜防轿厢偏载而产生的倾斜 导轨种类导轨种类 T型为主型为主 导靴导靴 安装在轿厢和对重上，与导轨形成导向系统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导向轮：增大轿厢与对重之间距离.低速滑动导靴低速滑动导靴( (一般用于客梯一般用于客梯) )v固定

19、导靴固定导靴 由靴座和摩由靴座和摩擦系数低擦系数低、滑滑 动性能好动性能好、耐耐磨的靴衬磨的靴衬组成。组成。 实际运行中靴衬底部与实际运行中靴衬底部与导导 轨各端面存在一定间隙轨各端面存在一定间隙 不具有吸震功能。不具有吸震功能。.弹性滑动导靴弹性滑动导靴由靴座由靴座、靴头靴头、靴衬靴衬、压缩弹簧及橡胶组成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具有吸震功能.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.滚动导靴滚动导靴用于中、高速电梯用于中、高速

20、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、对重和补偿装置五、对重和补偿装置 对重和平衡系数对重和平衡系数 G=P+Q 补偿装置补偿装置 补偿链补偿链 补偿缆补偿缆 补偿绳补偿绳 补偿重量的计算补偿重量的计算.六、电梯门系统 电梯有层门和轿门，层门设在层站入口处。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。一般入口门，不设层门的楼层称为盲层。一般层站数与层站的出

21、入口对应。轿厢门与轿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，厢随动，是主动门。层门由轿门带动运行，故是被动门。故是被动门。 注意到有些电梯的注意到有些电梯的层、站、门层、站、门的数量是不的数量是不一样的。一样的。.中分式层门中分式层门. 门机系统门机系统开门形式：开门形式： 中分式（中分式（COCO）、双折式（）、双折式（2S2S）、）、 双折中分式（双折中分式（2CO2CO）结构形式结构形式: : 连杆式，同步带式连杆式，同步带式控制方式控制方式: : 直流调速、交流变压调速直流调速、交流变压调速 、 - - 交流变压变频调速交流变压变频调速性能特点：性能特

22、点： 从开环单层力矩（最大）控制从开环单层力矩（最大）控制 - - - - 到闭环多层力矩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.弹簧式强制关门弹簧式强制关门重锤式强制关门重锤式强制关门.门锁安全触点型式.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：四种电力拖动方式： 交流双速（交流双速（AC-2） 交流调压调速（交流调压调速（VVF） 交流调频调压（交流调频调压（VVVF） 直流调速（直流调速（DC）.交流双速电梯主拖动图交流双速电梯主拖动图

23、.2.3 ACVV电梯主拖动电梯主拖动. VVVF电梯主拖动电梯主拖动.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六种电气控制方式：手柄操纵手柄操纵 ( S )、 按钮控制按钮控制( A )、信号控制信号控制 (XH) 集选控制集选控制(JX)、并联控制并联控制(BL)、 梯群控制（梯群控制（QK）.供电系统表示变压器绕组，中性点直接接地表示变压器绕组，中性点直接接地 电气设备外露电气设备外露导电部分与中性点连接导电部分与中性点连接 SS表示中性导体和保护导体分开表示中性导体和保护导体分开.电源电路.T

24、OEC-60电源.电机运转控制图电机运转控制图.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正常运行时，制动器应在持续通电下保持松开状态。态。 切断制动器电流，至少应用两个独立的电气装置来切断制动器电流，至少应用两个独立的电气装置来实现，不论这些装置与用来切断电梯驱动主机电流实现，不论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。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打当电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。运

25、行。 当电梯的电动机有可能起发电机作用时，应防止该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。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。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打开这一故障，以防止另一个接触器也未打开而造成溜梯。 .接

26、触器.有缺陷的制动器电路SC、XC方向接触器；YJ安全回路接触器；TAD轿顶停止开关；TAK底坑停止开关；ATF机房停止开关；AQK安全钳联动开关；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：该线路图是否符合问：该线路图是否符合GB 75882003中的有关制动器控制回路的要求？为什么？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电气安全回路继电接触器触

27、点；BZL制动器线圈.有缺陷的制动器电路 SCSC、XCXC方向接触器；方向接触器；YXCYXC运行接触器运行接触器 ZXQZXQ制动器线圈制动器线圈 ZXRZXR线圈放电电阻线圈放电电阻 ； ZJRZJR限流（经济）电阻；限流（经济）电阻；KDCKDC、MDCMDC快、慢速接触器。快、慢速接触器。XCXC、SCSC与与YXCYXC不独立，有相互控制关系不独立，有相互控制关系 . 安全回路安全回路电气安全回路 串联所有电气安全装置 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U V W,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