5.3曳引与强制电梯基础知识

电梯司机培训曳引式与强制式电梯陈琳大连市特种设备检测研究院大纲第一章电梯的发展第二章电梯的基础知识第三章曳引电梯的结构第四章强制式电梯的了解第一章电梯的发展1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了他的发明－历史上第一部安全升降梯。从那以后，升降梯在世界范围内得到了广泛应用。以奥的斯的名字而命名的电梯公司也开始了她辉煌的旅程。1.1电梯的发展1889年美国奥的斯升降机公司推出了世界第一部以直流电动机为动力的升降机，诞生了名副其实的电梯。从1900年开始，出现交流感应电动机驱动电梯。1903年出现了槽轮式（即曳引式）驱动的电梯，为长行程和具有高度安全性的现代电梯奠定了基础。1.1电梯的发展1967年，晶闸管用于电梯拖动，研制出了交流调压调速系统，使得交流电梯得到了快速发展。1976年微处理器应用于电梯。20世纪80年代，出现了交流变频调速系统，并逐渐广泛应用于电梯。目前最常见的电梯拖动系统即为：交流变压变频调速。1.2电梯在中国1900年，美国奥的斯电梯公司通过代理商Tullock＆Co.获得在中国的第1份电梯合同——为上海提供2台电梯。从此，世界电梯历史上展开了中国的一页。1907年，奥的斯公司在上海的汇中饭店安装了2台电梯。这2台电梯被认为是我国最早使用的电梯。1.2电梯在中国1915年，位于北京市王府井南口的北京饭店安装了3台奥的斯公司交流单速电梯。1927年，上海市工务局营造处工业机电股开始负责全市电梯登记、审核、颁照工作。1947年，提出并实施电梯保养工程师制度。1948年2月，制订了加强电梯定期检验的规定，这反映了我国早期地方政府对电梯安全管理工作的重视。1.2电梯在中国截至到1949年，上海各大楼共安装了进口电梯约1100台，其中美国生产的最多，为500多台；其次是瑞士生产的100多台，还有英国、日本、意大利、法国、德国、丹麦等国生产的。其中丹麦生产的1台交流双速电梯额定载重量8t，为上海解放前的最大额定载重量的电梯。1.2电梯在中国1951年冬，党中央提出要在北京天安门安装1台我国自己制造的电梯，任务交给了天津（私营）从庆生电机厂。4个多月后，第1台由我国工程技术人员自己设计制造的电梯诞生了。该电梯载重量为1000kg，速度为0.70m/s，交流单速、手动控制。1.2电梯在中国1979年，建国以来30年间，全国生产安装电梯约1万台。这些电梯主要是直流电梯和交流双速电梯。国内电梯生产企业约10家。1980年7月4日，中国建筑机械总公司、瑞士迅达股份有限公司、香港怡和迅达（远东）股份有限公司3方合资组建中国迅达电梯有限公司。这是我国自改革开放以来机械行业第1家合资企业。该合资企业包括上海电梯厂和北京电梯厂。中国电梯行业相继掀起了引进外资的热潮。1.2电梯在中国2002年，我国电梯数量为34万台，到了2012年，我国电梯数量达到了245万台，目前还在迅速增长；电梯数量的迅猛增加，但专业从业人员数量严重不足，行程了突出矛盾。全国80%左右的电梯是10年内新增的，但随着时间推移，电梯老化问题将集中体现，将为电梯的管理和检验带来许多问题。第二章电梯的基础知识2.1电梯的分类2.2电梯的规格型号电梯定义电梯的定义：服务于建筑物内若干特定的楼层，其轿厢运行在至少两列垂直于水平面或与铅垂线倾斜角小于15°的刚性导轨运动的永久运输设备。电梯自动扶梯自动人行道名词术语GBT7024-20082.1电梯的分类-按用途2.1.1按用途分类乘客电梯载货电梯客货（两用）电梯病床电梯住宅电梯杂物电梯船用电梯观光电梯车辆电梯（汽车用电梯）其他电梯2.1电梯的分类-按速度2.1.2按运行速度分类超高速电梯3m/s～10m/s或更高的电梯高度电梯2～3m/s的电梯快速电梯＞1m/s，而≤2m/s的电梯低速电梯1m/s及以下电梯2.1电梯的分类-按拖动2.1.3按照拖动方式分类交流电梯直流电梯液压电梯直线电机驱动的电梯2.1电梯的分类-按操纵方式2.1.4按照操纵控制方式分类按钮控制电梯信号控制电梯集选控制电梯下（或上）集选控制电梯并联控制电梯梯群程序控制电梯梯群智能控制电梯微机控制电梯2.2电梯的基本规格及型号包括七个基本参数1.电梯的用途。指客梯、货梯、病床梯等。2.额定载重量。指电梯设计所规定的的轿厢载重量。3.额定速度。指电梯设计所规定的的轿厢运行速度。4.拖动方式。指电梯采用的动力种类，可分为交流电力拖动、直流电力拖动、液力拖动等。5.控制方式。指对电梯的运行实施操纵的方式，即手控制、按钮控制、信号控制、集选控制、并联控制2.2电梯的基本规格及型号6.轿厢尺寸。指轿厢内部尺寸和外部尺寸，以深×宽表示。7.门的型式。指电梯门的结构型式。可分为中分式门、旁开式门、直分式门等。通过以上七个方面的参数基本，可以确定一台电梯的服务对象、运送能力、工作性能以及对井道机房的要求。第三章曳引电梯的结构3.1曳引系统3.2导向系统3.3轿厢3.4门系统3.5重量平衡系统3.6电力拖动系统3.7电气控制系统3.8安全保护系统3.1曳引系统曳引系统的组成曳引系统曳引力曳引机曳引钢丝绳3.1曳引系统3.1曳引驱动工作原理曳引式电梯曳引驱动关系如右所示。安装在机房的电动机与减速箱、制动器等组成曳引机，是曳引驱动的动力。曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。为使井道中的轿厢与对重各自沿井道中导轨运行而不相蹭，曳引机上放置一导向轮使二者分开。轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮槽内产生摩擦力。这样，电动机转动带动曳引轮转动，驱动钢丝绳，拖动轿厢和对重作相对运动。轿厢在井道中沿导轨上、下往复运行，电梯执行垂直运送任务。1—电动机；2—制动器；3—减速器；4—曳引绳；5—导向轮；6—绳头组合；7—轿厢；8—对重曳引系统3.1.1曳引力轿厢与对重能作相对运动是靠曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的。这种力就叫曳引力或驱动力。根据GB7588-2003，曳引力应在下列情况的任何时候都能得到保证：a)不正常运行；b)在底层装载；c)紧急制停的减速度。3.1.1曳引力根据经验，由于有安全裕量，因此下面的因素无需详加考虑，结果仍是安全的。a)绳的结构；b)润滑的种类及其程度；c)绳及绳轮的材料；d)制造误差。3.1.1曳引力曳引力计算须用下面的公式：•T1／T2≤efα用于轿厢装载和紧急制动工况；•T1／T2≥efα用于轿厢滞留工况(对重压在缓冲器上，曳引机向上方向旋转)。式中：T1、T2――曳引轮两侧曳引绳中的拉力。3.1.1曳引力efα称为曳引系数，efα中，f为曳引绳在曳引槽中的当量摩擦系数，与曳引轮的绳槽形状和曳引轮材料有关；α为曳引绳在曳引导轮上的包角。它限定了T1／T2的比值，efα越大，则表明了T1／T2允许值和T1-T2允许值越大，也就表明电梯曳引能力越大。因此，一台电梯的曳引系数代表了该台电梯的曳引能力。3.1.1曳引力曳引能力与下述几个因素有关：①轿厢与对重的重量平衡系数。②曳引轮绳槽形状与曳引轮材料当量摩擦系数。③曳引绳在曳引轮上的包角（1）平衡系数（1）平衡系数•由于曳引力是轿厢与对重的重力共同通过曳引绳作用于曳引轮绳槽上产生的，对重是曳引绳与曳引轮绳槽产生摩擦力的必要条件。有了它，就易于使轿厢重量与有效载荷的重量保持平衡，这样也可以在电梯运行时，降低传动装置功率消耗。因此对重又称平衡重，相对于轿厢悬挂在曳引轮的另一端，起到平衡轿厢重量的作用。•当轿厢侧重量与对重侧重量相等时，T1＝T2，若不考虑钢丝绳重量的变化，曳引机只需克服各种摩擦阻力就能轻松的运行。但实际上轿厢的重量随着货物(乘客)的变化而变化，因此固定的对重不可能在各种载荷下都完全平衡轿厢的重量。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•为使电梯满载和空载情况下，其负载转矩绝对值基本相等，国标规定平衡系数K=0.4～0.5，即对重平衡40％～50％额定载荷。故对重侧的总重量应等于轿厢自重加上0.4～0.5倍的额定载重量。此0.4～0.5即为平衡系数。•当K＝0.5时，电梯在半载时，其负载转矩为零。轿厢与对重完全平衡，电梯处于最佳工作状态。而电梯负载自空载(空载)至额定载荷(满载)之间变化时，反映在曳引轮上的转矩变化只有土50％，减少了能量消耗，降低了曳引机的负担。平衡系数公式平衡系数计算公式K平＝(W1-P)/Q其中：Q：电梯额定载荷(kg)；P：轿厢重量(kg)；W1：对重重量(kg)；K平：电梯平衡系数（2）当量摩擦系数(2)当量摩擦系数f与绳槽形状•曳引绳与曳引轮不同形状绳槽接触时，所产生的摩擦力是不同的，摩擦力越大则曳引力越大。从目前使用来看有几种：半圆槽、V型槽、半圆型带切口槽。当量摩擦系数•半圆槽f最小，用于复绕式曳引轮。•V型轮f最大，并随着开口角的减小而增大，但同时磨损也增大，而对曳引绳磨损并卡绳。随着磨损会趋于半圆槽。•半圆切口槽f介于二者之间，而其基本不随磨损而变化，目前应用较广。钢丝绳在绳槽内的润滑也直接影响摩擦系数，只可用绳内油芯的轻微润滑，不可在绳外涂润滑油，以免降低摩擦系数，造成打滑现象，降低曳引力。（3）包角（3）曳引绳在曳引轮上的包角包角是指曳引钢丝绳经过绳槽内所接触的弧度，用α表示。包角越大摩擦力越大，即曳引力也随之增大，提高了电梯的安全性。增大包角目前主要采用两种方法，一是采用2：1的曳引比，使包角增至180°。另一种是复绕式(为α1+α2)。曳引比电梯曳引绳曳引比：悬吊轿厢的钢丝绳根数与曳引轮轿厢侧下垂的钢丝绳根数之比。电梯曳引钢丝绳的绕绳方式主要取决于曳引条件，额定载重量和额定速度等因素。它有多种绕法，也可看成是不同传动方式，不同绕法就有不同的传动速比，它是由电梯运行时曳引轮节圆的线速度与轿厢运行速度之比。曳引比常用的绕法有：(1)1:1绕法曳引轮的线速度与轿厢升降速度之比为1:1(2)2:1绕法曳引轮的线速度与轿厢升降速度之比为2:1(3)3:1绕法曳引轮的线速度与轿厢升降速度之比为3:13.1.2曳引机曳引机：包括电动机、制动器和曳引轮在内的靠曳引绳和曳引轮槽摩擦力驱动或停止的装置。电梯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。电动机通过减速齿轮箱驱动曳引轮的曳引机称为有齿轮曳引机(图3-2a)。电动机直接驱动曳引轮的曳引机称为无齿轮曳引机(图3-2b)。3.1.2曳引机图3-2a有齿曳引机图3-2b无齿曳引机3.1.2.1有齿曳引机构造有齿轮曳引机有齿轮曳引机主要有以下组成：电动机、制动联轴器、制动器、减速器、曳引轮、底座。有齿曳引机的减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动，具有传动比大、结构紧凑、传动平稳运行噪音低等优点，一般用于2.0m/s以下的电梯。3.1.2.1有齿曳引机构造曳引机构造电动机制动器蜗轮蜗杆轴曳引轮（1）电动机电动机电梯的曳引电动机有交流电动机和直流电动机，曳引电动机是驱动电梯上下运行的动力源。电梯是典型的位能性负载。根据电梯的工作性质，电梯曳引电动机应具有以下特点：•(1)能频繁地起动和制动；–电梯在运行中每小时起制动次数常超过100次，最高可达到每小时180～240次，因此，电梯专用电动机应能够频繁起、制动，其工作方式为断续周期性工作制。•(2)起动电流较小；•(3)电动机运行噪声低；–为了降低电动机运行噪声，采用滑动轴承。此外，适当加大定子铁芯的有效外径，并在定子铁芯冲片形状等方面均作合理处理，以减小磁通密度，从而降低电磁噪声。电动机曳引电动机的容量在初选和核算时，可用经验公式按静功率计算，即：P=(1-k)qv/102η式中P——电动机功率(kW)；K——电梯平衡系数；Q——电梯额定载重量(kg)；V——电梯额定速度(m／s)；η——机械传动总效率。（2）联轴器联轴器联轴器是连接曳引电动机轴与减速器蜗杆轴的装置，用以传递由一根轴