电梯结构及原理图解

电梯基础知识电梯历史与发展

很久以前,人们就已经开始使用原始的升降工具来运送人和货物,并大多采用人力或畜力作为驱动力,到19世纪初,随着工业革命的进程发展,蒸汽机成为了重要的原动机,在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力,并不断地得到创新和改进.1852年,美国纽约杨可斯(Yonkers)的机械工程师奥的斯先生(ElishaGravesOtis)在一次展览会上,向公众展示了他的发明,从此宣告了电梯的诞生!

电梯从问世到今天已经有100多年了,由最早的简陋不安全,不舒适的升降机到今天,经历了无数的改进提高,其技术发展是永无止境的.21世纪,随着人口数量与可利用土地面积之间矛盾进一步激化,将会大力发展多用途,全功能的高层塔式建筑,超高速电梯继续成为研究方向.曳引电梯结构示意图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安全钳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

电梯运行示意图

电梯空载运行空载轿厢对重空载上行空载下行

八个系统功能组成的主要构件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、电动机、电机调速装置等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、层门锁与轿门电气联锁装置等电梯的总体结构

电梯是安装在建筑物内，用于装载人员和货物的垂直提升机械。曳引式电梯是目前应用最普遍的一种，其基本结构包括八大系统，即曳引系统、导向系统、门系统、轿厢、质量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统。1.曳引系统

曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。其中，曳引机是电梯的动力源，它包括电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座及曳引轮等。现在由电动机直接带动曳引轮的无齿曳引机已得到很大的发展，它取消了减速机构。曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重(或者两端固定在机房上)，依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。导向轮用于拉开曳引轮两侧曳引绳的距离，使曳引绳垂直作用于轿厢与对重。导向轮安装在曳引架上或承重梁上。当曳引比大于1时，应在轿厢顶或底和对重架上设置反绳轮。曳引机

曳引机是电梯的动力设备，又称电梯主机。功能是输送与传递动力使电梯运行。它由电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮、机架和导向轮及附属盘车手轮等组成。导向轮一般装在机架或机架下的承重梁上。

有齿轮曳引机：拖动装置的动力，通过中间减速器传递到曳引轮上的曳引机，其中的减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动（也有用斜齿轮传动），这种曳引机用的电动机有交流的，也有直流的，

无齿轮曳引机：拖动装置的动力，不用中间的减速器而是直接传递到曳引轮上的曳引机。有齿轮曳引机行星齿轮曳引机下置式蜗轮蜗杆曳引机上置式蜗轮蜗杆曳引机减速器种类斜齿轮减速器行星齿轮减速器蜗轮蜗杆减速器特点:传动比大噪音小传动平稳具有自锁能力特点:效率高寿命长发热少外型较大特点:减速比大传动效率高结构紧凑加工精度高无齿轮曳引机一系列永磁同步曳引机

这几年电梯行业中最新驱动技术就是永磁同步电动机调速系统，其体积小、节能、控制性能好、又容易做成低速直接驱动，消除齿轮减速装置；其低噪声、平层精度和舒适性都优于以前的驱动系统，适合在无机房电梯中使用。永磁同步电动机驱动系统很快得到各大电梯公司青睐，与其配套的专用变频器系列产品已有多种牌号上市。可以预见，在调速驱动的场合，将会是永磁同步电动机的天下。曳引系统

曳引系统的作用是向电梯输送与传递动力,使电梯运行.主要由曳引机,曳引钢丝绳,导向轮和反绳轮等组成,是电梯运行的根本,是电梯中的核心部分之一.2.导向系统

导向系统由导轨、导轨支架和导靴等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。导轨支架固定在井道壁上，导轨安装在导轨支架上;导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。导轨

导轨是电梯上下行驶在井道的安全路轨，导轨安装在井道壁上，被导轨架，导轨支架固定连接在井道墙壁。电梯常用的导轨是“T”字型导轨。刚性强、可靠性高、安全廉价等特点。导轨平面必须光滑，无明显凹凸不平表面。由于导轨是电梯轿厢上的导靴和安全钳的穿梭路轨，所以安装时必须保证其间隙。同时导轨在电梯出现超速事故时要承受制停电梯的要任，所以其刚性不可忽视。从导轨的定义可知，导轨是垂直电梯、自动电梯、自动人行道梯级的重要基准部件，它控制着电梯轿厢、自动扶梯和自动人行道梯级运行轨迹，保障操作信号的传递，它又是涉及电梯安全及运行质量的重要部件。导靴

导靴分为滑动和滚动导靴两类,滑动导靴一般是由带凹形槽的靴头,靴体和靴座组成,在靴头凹槽部分中一般均镶有耐磨的靴衬.靴头可以固定的,也可以活动(浮动)的;滚动导靴则用三个滚轮沿导轨滚动运行.滚动导靴弹性滑动导靴刚性滑动导靴3.门系统

门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门设有轿厢入口，由门扇、门导轨架、开门机和门刀等组成。层门谁在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁及应急开锁装置组成。开门机设在轿厢上，是启闭轿厢门和层门的动力源。门系统

电梯门系统可以分为两种，装在井道入口层站处的为层门，装在轿厢入口处的为轿厢门。层门和轿厢门按照结构形式可分为中分门、旁开门，垂直滑动门、铰链门等。中分式门主要用在乘客电梯上，旁开式门在货梯和病床梯上用得较普遍，垂直滑动门主要用于杂物梯和大型汽车电梯上。铰链门在国内较少采用，在国外住宅梯中采用较多。电梯层门和轿厢门一般由门、导轨架、滑轮、滑块，门框、地坎等部件组成。门一般由薄钢板制成，为了使门具有一定的机械强度和刚性，在门的背面配有加强筋。为减小门运动中产生的噪声，门板背面涂贴防振材料。轿、层门应是无孔的门，净高度不得小于2m。轿门异步电机旁开门异步电机中分门同步电机旁开门同步电机中分门层门旁开式层门中分式层门井道中的层门轿门门刀与层门门锁滚轮的配合轿门门刀层门门锁

轿厢平层停站后，安装在轿门上的门刀将装于层门上的门锁滚轮夹在中间，并与此两滚轮保持一定间隙。当收到电控柜的开门信号时，门电机驱动门机，当门刀夹住门锁滚轮移动距离超过开锁行程时，锁壁与锁钩脱离啮合，此时开锁完成，并由轿门门刀带动层门门锁滚轮继续走完整个开门过程。4.轿厢

轿厢由轿厢架和轿厢体组成，是用来运送乘客或货物的承载装置。轿厢架是轿厢体的承重构架，由上横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶等组成。轿厢统对边形轿厢架对角形轿厢架1-上横梁;2-立柱;3-底横梁;4-轿厢地板;5-斜拉杆;6-绳头组合轿架轿厢5.质量平衡系统

质量平衡系统由对重和补偿装置组成。对重构成曳引条件并平衡部分额定载重。补偿装置用于补偿高层电梯运行中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯运行的影响。1.随行电缆;2.轿厢;3.对重;4.补偿链曳引钢丝绳

曳引钢丝绳一般采用圆形股状结构,主要由钢丝,绳股和绳芯组成.钢丝绳股由若干根钢丝捻成,钢丝是纲丝绳的基本强度单位.曳引绳绳头组合

纲丝绳的两端必须与有关的构件连接,端接装置是纲丝绳绳头与有关构件间的过度连接装置.它也叫绳头组合,其联接方法有多种形式,安全可靠的方法有合金固定法(巴氏合金填充锥套简法),自锁楔形绳套法和绳夹固定法.自锁楔形绳套绳夹巴氏合金导向轮,反绳轮,曳引轮其实,导向轮,反绳轮和曳引轮都只是搭载曳引绳的一个圆轮,但它们因为使用地方和使用效果的不同,所以它们的名称也就此区分.

曳引轮:就是安装在曳引机上的轮,如果说曳引机的电动机为输入轮,则曳引轮为通过减速机构的输出轮.

导向轮:顾名思义,就是为曳引绳导向的轮子,让钢丝绳分别连接轿厢和对重的两头引到其适当的位置.

反绳轮:它与曳引轮和导向轮不同,它不是所有的电梯中都一定有安装,它不会出现在曳引比1:1的电梯中.它一般装在轿顶,其作用是减小曳引机的输出功率和力距.各种形状的轮槽对重

对重相对于轿厢悬挂在曳引绳的另一侧,起到相对平衡轿厢的作用,并使轿厢与对重的重量通过曳引绳作用于曳引轮,保重足够的驱动力.由于轿厢的载重量是变化的,因此不可能做到两侧的重量始终相等并处于完全平衡状态.一般情况下,只有轿厢的载重量达到50%的额定载重量时,对重一侧和轿厢一侧才处于完全平衡,这时的载重量称电梯的平衡点,此时由于曳引绳两端的静荷重相等,使电梯处于最佳状态.

对重装置一般由对重架,对重块,导靴等组成.如图对重的布置对重在轿厢后面对重在轿厢侧面W=G+KQW–对重的总重量G–轿厢自重Q–轿厢额定载重量

K–电梯平衡系数(一般取0.4~0.5)补偿装置的种类6.电力拖动系统

电力拖动系统由曳引机、供电系统、速度反馈装置等组成。曳引电动机是电梯的动力源。速度反馈装置为调速系统提供电梯运行的实际速度信号，以实现速度调节。7.电气控制系统

电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制柜、平层装置等组成。它用来操纵和控制电梯运行。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱。控制柜安装在机房中，由各类电气元件组成,承担电梯各种信号的逻辑管理和速度控制。位置显示装置是指示轿厢位置的装置，安装在轿厢内和层站的层门外。编码器

编码器应用于速度控制或位置控制系统的检测元件，如果说变频器控制回路中的”电机速度检测电路”是软件，那编码器就是电机速度检测的实际工具硬件。旋转编码器是用来测量转速的装置。它分为单路输出和双路输出两种。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。电气控制系统

电梯的电气控制系统，主要是指对电梯主曳引电动机和门机的启动、运行方向、减速、停止的控制，以及对每层站显示、层站召唤、轿内指令、安全保护等指令信号进行管理。操纵是实行每个控制环节的方式和手段。控制系统的功能与性能直接决定着电梯的自动化程度和运行性能。随着微电子技术、交流调速理论和电力电子学的迅速发展及广泛使用，不仅提高了电梯的整机性能，而且也改善了电梯的乘坐舒适感、提高了电梯控制的技术水平和运行可靠性。电气控制系统的类型除传统的继电器控制外，PLC控制和微机控制的电梯产品已成为主流。继电器控制微机控制

单片机也被称为微控制器，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。

电梯电器装置的组成

电梯电气控制系统主要由下述装置组成:

操纵箱召唤盒层站位置显示装置平停层装置(换速,平层装置)

端站强迫换速开关,限为开关控制柜各位置检修箱操纵箱,召唤盒,层站显示器,选层器层站显示器召唤盒选层器操纵箱控制柜变频器急停,检修等开关微机板相序继电器接触器平层装置光电式平层装置双稳态平层装置单簧管传感器平层装置端站换速和限位开关装置检修箱轿顶检修箱底坑检修箱限速器

限速器的作用是随时监测控制着轿厢的速度，当出现超速度情况时，即电梯额定速度的115%时，能及时发出信号，继而产生机械动作切断供电电路，使曳引机制动。如果电梯仍然无法制动则安装在轿厢底部的安全钳动作将轿厢强制制停。限速器是指令发出者，而安全钳是执行者。两者的共同作用才出现了安全电梯之说。限速器安全钳系统是电梯必不可少的安全装置，当电梯超速、运行失控或悬挂装置断裂时，限速器安全钳装置迅速将电梯轿厢制停在导轨上，并保持静止状态，从而避免发生人员伤亡及设备损坏事故。单向限速器双向限速器安全鉗

电梯用缓冲器有两种主要形式：蓄能型缓冲器和耗能型缓冲器。蓄能型缓冲器指的是弹簧缓冲器，主要部件是由圆形或方形钢丝制成的螺旋弹簧。锥形弹簧目前已很少使用。蓄能型缓冲器只能用于额定速度不超过1.0m/s的电梯。耗能型缓冲器适用于任何额定速度的电梯。耗能型缓冲器应满足:当载有额定载荷的轿厢自由下落,并以设计缓冲器时所取的冲击速度作用到缓冲器上时平均减速度不应大于1g,减速度超过2.5g以上的作用时间不应大于0,04s。渐进式安全钳瞬时式安全钳双向渐进式安全钳夹绳器

根据GB7588-2003中规定，曳引驱动电梯上应装设上行超速保护装置，保证当轿厢上行超速时，使电梯制停或使其速度降低至对重缓冲器的允许范围内。该装置应作用于轿厢、对重、钢丝绳系统（含曳引钢丝绳或补偿绳）、曳引轮位置上。夹绳器是直接将制动力作用在曳引钢丝绳上，夹绳器一般安装在机房内曳引轮和导向轮之间的曳引机机架上，也有将其安装导向轮下部，但必须保证安装牢固可靠。根据夹绳器触发装置的不同，夹绳器又分为限速器机械式触发（闸线拉动，限速器动作机构直接带动提拉钢丝软轴使夹绳器动作）和电磁式触发（超速后限速器发出信号，夹绳器压绳块动作，夹绳曳引钢丝绳实施制动）两种类型。缓冲器

电梯用缓冲器有两种主要形式：蓄能型缓冲器和耗能型缓冲器。蓄能型缓冲器指的是弹簧缓冲器，主要部件是由圆形或方形钢丝制成的螺旋弹簧。锥形弹簧目前已很少使用。蓄能型缓冲器只能用于额定速度不超过1.0m/s的电梯。耗能型缓冲器适用于任何额定速度的电梯。耗能型缓冲器应满足:当载有额定载荷的轿厢自由下落,并以设计缓冲器时所取的冲击速度作用到缓冲器上时平均减速度不应大于1g,减速度超过2.5g以上的作用时间不应大于0,04s。聚氨酯缓冲器液压缓冲器相序继电器

根据国家标准GB7588—95中规定对于供电电源的错相及电压降低都应有防护措施。相序继电器在所有电梯控制系统中是不可缺少的环节。当电梯供电系统出现相序错误及缺相时电梯不能运行。在直流电梯中驱动直流发电机的原动相序错，导致发电机输出电压极性反向，由于反激励磁场的存在导致电梯飞车造成事故。在交流电梯中电梯的向上与向下运行是通过改变电动机供电电压的相序实现的，当相序发生错误时，会使上与下运行反向。在控制系统中必须采用相序保护，否则造成人身和设备的事故。安全触板

安全触板是电梯一种近门安全保护装置，它是一种机电一体式关门防夹安全装置。与其同等作用的近门保护装置是光幕保护装置，属于感应式保护装置。作用是在电梯自动关门过程中，防止人员或物品被夹受损。工作原理：

安全触板属于电梯轿门上的一个软门，当电梯轿厢在关门过程中接触（安全触板）或非接触性（光幕）感应到物体时，连接在近门的一个开关量会给控制柜一个开门信号。电梯开门，从而达到不伤人不伤物的作用。光幕

电梯光幕是一种光线式电梯门安全保护装置，适用于客梯、货梯，保护乘客的安全。由安装在电梯轿门两侧的红外发射器和接收器、安装在轿顶的电源盒及专用柔性电缆四大部分组成。在发射器内有32个（16个）红外发射管，在MCU的控制下，发射接收管依此打开，自上而下连续扫描轿门区域，形成一个密集的红外线保护光幕。当其中任何一束光线被阻挡时，控制系统立即输出开门信号，轿门即停止关闭并反转开启，直至乘客或阻挡物离开警戒区域后电梯门方可正常关闭，从而达到安全保护目的，这样可避免电梯夹人事故的发生。超载保护装置

当电梯负载超过额定负载后，过载装置使电梯不能启动运行并发出过载信号，令最后上梯的乘客下梯。过载开关动作后，电梯门不能关闭，关门继电器JMF电路中的JCH过载继电器的接点断开了JMF线圈，使其不能吸合关门。过载装置安装部位不同，称重传感器也不同，有的活动轿厢或活动地板的电梯，重量传感器装在轿底，传感元件一般采用橡胶垫，当其重力变形3mm以上，利用这个位移量压开微动开关，发出过载信号。也有采用霍尔元件传感器的。有的过载装置安装在绳头组合处，还有的过载装置装在机房绳头组合处。附录资料：不需要的可以自行删除工艺尺寸链的计算当零件加工时，多次转换工艺基准，引起测量基准、定位基准与设计基准不重合，这时，需要利用工艺尺寸链原理来进行工序尺寸及其公差的计算。1、尺寸链的定义和特征在零件加工或机器装配过程中，由一系列相互联系的尺寸所形成的封闭图形，称为尺寸链。一、尺寸链的基本概念尺寸链设计尺寸链工艺尺寸链在零件的加工过程中所形成的尺寸链。加工台阶零件的尺寸链加工套筒零件的尺寸链尺寸链的主要特征如下：（1）封闭性。尺寸链必须是首尾相接且封闭的尺寸组合。其中，应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直接获得的尺寸。（2）关联性。尺寸链中间接保证的尺寸精度是受这些直接获得的尺寸精度所支配的，彼此间具有特定的函数关系，并且间接保证的尺寸精度必然低于直接获得的尺寸精度。2、尺寸链的组成和尺寸链简图的作法组成尺寸链的各个尺寸称为尺寸链的环，按性质不同可分为组成环和封闭环。（1）封闭环指在尺寸链中最后形成或未标注间接保证的尺寸。每个尺寸链中，封闭环只能有一个，用A0表示。（2）组成环除封闭环以外的其他环都称为组成环。根据组成环对封闭环影响，将其分成如下两类：①增环在尺寸链中，当其余各组成环不变，而该环增大使封闭环也增大的，称为增环。引起封闭环同向变动。②减环在尺寸链中，当其余各组成环不变，而该环增大使封闭环减小的环，称为减环。引起封闭环异向变动。（3）尺寸链简图的作法常采用标箭头的方法来判断增减环。在尺寸链图中用首尾相接的单向箭头顺序表示各尺寸环，其中与封闭环箭头方向相反者为增环,与封闭环箭头方向相同者为减环。封闭环A1A0A2A3减环ABC

1、封闭环确定

2、组成环确定1、加工顺序确定后才能确定封闭环。2、封闭环的基本属性为“派生”，表现为尺寸间接获得。

关键

要领设计尺寸往往是封闭环。

关键1、封闭环确定后才能确定。2、直接获得。3、对封闭环有影响二、尺寸链计算的基本公式（极值法）1、封闭环的基本尺寸封闭环的基本尺寸等于所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和，即：

—封闭环的基本尺寸；—增环的基本尺寸；—减环的基本尺寸；m

—增环的数量；n

—组成环的总数（不包括封闭环）。2、封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸等于所有增环最大极限尺寸之和，减去所有减环最小极限尺寸之和；而封闭环的最小极限尺寸等于所有增环最小极限尺寸之和，减去所有减环最大极限尺寸之和。即：3、封闭环的上、下偏差和公差封闭环的上偏差等于所有增环上偏差之和减去所有减环下偏差之和，封闭环的下偏差等于所有增环下偏差之和减去所有减环上偏差之和。即：

、—增环的上、下偏差；

、—减环的上、下偏差。封闭环的公差等于各组成环的公差和，即：

、分别是封闭环、组成环的公差。4、工艺尺寸链解题步骤（1）确定封闭环；（2）查明全部组成环，画出尺寸链简图；（3）判明增、减环，用符号（箭头）标明增、减环；（4）利用尺寸链计算公式求解。注意：所建立的尺寸链必须使组成环数最少，这样能更容易满足封闭环的精度或者使各组成环的加工更容易、更经济。三、工艺尺寸链的分析与解算工艺基准（工序、定位、测量等）与设计基准不重合，工艺尺寸就无法直接取用零件图上的设计尺寸，因此必须进行尺寸换算来确定其工序尺寸。1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算3）表面淬火、渗碳、镀层的工艺尺寸计算加工下图a所示零件，设1面已加工好，现以1面定位加工3面和2面，其工序简图如图b所示，试求工序尺寸A1与A2。1）定位基准与设计基准不重合的尺寸换算（1）由于加工3面时定位基准与设计基准重合，因此工序尺寸A1就等于设计尺寸，A1

=

mm。（2）加工2面时，定位基准与设计基准不重合，这就导致在用调整法加工时，只能以尺寸A2为工序尺寸，但这道工序的目的是为了保证零件图上的设计尺寸A0，即：（10±0.3）mm。因此A0与A1、A2构成尺寸链，如图c所示。根据尺寸链特性，A0为封闭环，A1为增环，A2为减环。所以，A2

=

20

mm，按入体原则表示为A2

=

20.1

mm。由公式A0

=

A1−A2

得：A2

=

A1−A0

=

30−10

=

20

mm；由公式ES0

=

ES1−EI2

得：EI2

=

ES1−ES0

=

0−0.3

=

−0.3

mm；由公式EI0

=

EI1−ES2

得：ES2

=

EI1−EI0

=

−0.2−(−0.3)

=

0.1

mm；2）测量基准与设计基准不重合的尺寸换算加工一轴承座，设计尺寸为A1和A0。由于设计尺寸A0加工时无法直接测量，只好通过测量A2尺寸来间接保证它，求A2的工序尺寸和公差。由公式A0

=

A2−A1

得