第2章 电梯系统组成Word格式文档下载.docx
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层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。
选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。
2.1.3电梯安全保护系统
电梯是频繁载人的垂直运输工具,必须有足够的安全性。
电梯的安全,首先是对人员的保护,同时也要对电梯本身和所载物资以及安装电梯的建筑物进行保护。
为了确保电梯运行中的安全,防止一切危及人身安全的事故发生,设置了多种机械保护、电气保护和安全防护装置。
机械安全保护系统主要包括:
机械保护有超速保护装置——限速器、安全钳;
超越行程的保护装置——强迫减速开关、终端限位开关;
冲顶(撞底)保护装置——缓冲器;
门安全保护装置——厅门门锁与轿门电气联锁及门防夹人的装置;
轿厢超载保护装置及各种装置的状态检测保护装置(如限速器断绳开关、钢带断带开关)。
电气方面的安全保护首先要充分考虑电气拖动和运行控制的可靠性,还针对各种可能发生的危险,设置专门的安全装置。
电气安全保护系统一般设有如下保护环节:
超速保护开关、厅门锁闭装置的电气联锁保护、门入口的安全保护、上下端站的超越保护、缺相断相保护、电梯控制系统中的短路保护、曳引电机的过载、过流保护等。
另外还须对电梯的电气装置和线路必须采取安全保护措施,以防止发生人员触电和设备损毁事故。
安全防护主要有机械设备的防护,如曳引轮、滑轮、链轮等机械运动部件防护以及各种护栏、罩、盖等安全防护装置。
这些装置共同组成了电梯安全保护系统,以防止任何不安全的情况发生。
2.2电梯曳引系统
电梯曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳及绳头组合的均衡装置等组成,如图2-2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,拖动轿厢和对重在井道中沿导轨上、下往复运行,执行垂直运送任务。
图2—2电梯曳引传动系统
2.2.1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。
如果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称为有齿轮曳引机,如图2-3(a)所示,它由电动机、制动器、减速器和曳引轮组成并固定在底座上。
有齿轮曳引机用的电动机有交流电动机也有直流电动机,广泛应用于速度小于或等于2.5米/秒以下的低中速电梯。
如果拖动装置的动力不用中间的减速箱,而直接传到曳引轮上的曳引机称为无齿轮曳引机,如图2-3(b)所示。
无齿轮曳引机的电动机转子同制动轮和曳引轮同轴直接相连。
由于没有减速箱这一中间传动环节,所以传动效率高、噪声小、传动平稳。
但是存在能耗大、造价高、维修不便等缺点。
无齿轮曳引机大多是直流电动机或者交流永磁同步电机,一般用于2.5米/秒以上的高速电梯和6米/秒以上的超高速电梯。
(a)有齿轮曳引机(b)无齿轮曳引机
图2-3曳引机实物
曳引电动机是驱动电梯上下运行的动力源,而电梯则是典型的位能性负载,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,根据电梯的工作性质,电梯曳引电动机应具有以下特点:
1.能够频繁起、制动,其工作方式为断续周期性工作制;
2.能够适应一定电源电压波动,有足够的启动力矩;
3.起动电流较小;
4.有发电制动特性,能由电动机本身性质来控制电梯在满载下行和空载上行时的速度;
5.较硬的机械特性,不会因为电梯负载变化造成运行速度变化;
6.良好的调速特性;
7.运转平稳、工作可靠、噪声小、维护简单。
2.2.2减速器
有齿轮曳引机在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间安装有减速器(箱),其作用是降低电动机输出转速,提高电动机的输出转矩,以适应电梯的运行要求。
减速器常采用蜗轮蜗杆传动,也可使用斜齿轮传动或行星齿轮传动。
蜗轮蜗杆减速器(蜗杆减速器)是由带主动轴的蜗杆与安装在壳体轴承上带从动轴的蜗轮组成,如图2-4所示。
蜗轮和曳引轮同轴,电动机能通过蜗杆驱动涡轮和绳轮做正反向运动,从而通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力驱动轿厢和对重上下运动。
蜗杆减速器传动比大,噪音小、传动平稳,而且当由蜗轮传动蜗杆时,反效率低,有一定的自锁能力;
可以增加电梯制动力矩,增加电梯停车时的安全性。
图2-4蜗轮蜗杆传动示意图
在减速器内,凡蜗杆安装在蜗轮上面的称为蜗杆上置式,其特点是减速箱内蜗杆、蜗轮齿的啮合面不易进入杂物,安装维修方便,但润滑性较差;
凡蜗杆安装在蜗轮下面的称为蜗杆下置式,其特点是润滑性能好,但对减速器的密封要求高,否则很容易向外渗油。
斜齿轮减速器于20世纪70年代应用于电梯传动,斜齿轮减速器相比蜗轮蜗杆减速器传动效率可提高约15%,以及可降低电能消耗15%,但是对机件的疲劳强度、可靠性和质量的稳定性要求较高。
行星齿轮减速器具有效率高(可达98%)、体积小、重量轻、精度较高、无污染、使用寿命长、额定输出扭矩可以做的很大,但价格较贵。
2.2.3曳引轮
曳引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子,也称曳引绳轮或驱绳轮,绳的两端分别联接轿厢和对重装置。
当曳引轮转动时,通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力(也叫曳引力),驱动轿厢和对重装置上下运动,因此说曳引轮是电梯赖以运行的主要部件之一。
有齿轮曳引机的曳引轮装在减速器中的蜗轮轴上,无齿轮曳引机的曳引轮装在制动器的旁侧,与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。
曳引轮分成两部分构成,中间为轮筒(鼓),外面是在轮缘上开有绳槽的轮圈,外轮圈与内轮筒套装,并用铰制螺栓连结在一起成为一个曳引轮整体,其曳引轮的轴就是减速器内的蜗轮轴。
由于曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷,因此要求曳引轮强度大、韧性好、耐磨损、耐冲击,其材料多用球墨铸铁。
为了减少曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的磨损,除了选择合适的绳槽槽型外,对绳槽的工作表面的粗糙度、硬度应有合理的要求。
曳引轮靠钢丝绳与绳槽之间的摩擦力来传递动力,当曳引轮两侧的钢丝绳有一定拉力差时,应保证曳引钢丝绳与绳槽之间不打滑。
摩擦力(即曳引力)的大小以及曳引钢丝绳的寿命与曳引轮绳槽的形状有直接关系。
在电梯中,常用的曳引轮绳槽的形状有半圆槽、带切口半圆槽(又称凹形槽)、V形槽,如图2-5所示。
(a)半圆槽(b)带切口半圆槽(c)V形槽
图2-5曳引轮绳槽形
半圆槽与曳引绳接触面积大,曳引绳变形小,有利于延长曳引绳和曳引轮寿命,但这种绳槽的当量摩擦系数小,因此曳引能力低,多用在高速无齿轮曳引机直流电梯上。
V形槽的两侧对曳引绳产生很大的挤压力,曳引绳与绳槽的接触面积小,接触面的单位压力(比压)大,曳引绳变形大,曳引绳与绳槽间具有较高的当量摩擦系数,可以获得很大的驱动力,但这种绳槽的槽形和曳引绳的磨损都较快,只在轻载、低速电梯上应用。
凹形槽(带切口的半圆槽)是在半圆槽的底部切制一条凹槽,曳引绳与绳槽接触面积减小,比压增大,曳引绳在凹槽处发生弹性变形,部分楔入沟槽中,使当量摩擦系数大为增加,使曳引能力增加。
这种槽形既使当最摩擦系数大,又使曳引绳磨损小,广泛应用在各类电梯中。
2.2.4制动器
为了提高电梯的安全可靠性和平层准确度,电梯上必须设置制动器,当电梯的动力电源失电或者控制电路电源失电时,制动器应自动动作,制停电梯。
电梯不工作时制动器抱闸制动,电梯运转时松闸。
电梯制动时,依靠机械力的作用,使制动带与制动轮摩擦而产生制动力矩;
电梯运行时,依靠电磁力使制动器松闸。
根据制动器产生电磁力的线圈工作电流,分为交流电磁制动器和直流电磁制动器。
直流电磁制动器主要由制动线圈、电磁铁芯、制动臂、制动瓦、制动轮、抱闸弹簧等构成,如图2-6所示。
由于制动平稳,体积小,工作可靠,电梯多采用直流电磁制动器。
电梯采用的是机—电摩擦型常闭式制动器,如图2-6所示。
图2-6电磁式直流制动器
当电梯处于静止状态时,曳引电动机、电磁制动器的线圈中均无电流通过,这时因电磁铁芯间没有吸引力、制动瓦在制动弹簧压力作用下,将制动轮抱紧,保证电机不旋转;
当曳引电动机通电旋转的瞬间,制动电磁铁中的线圈同时通上电流,电磁铁芯迅速磁化吸合,带动制动臂使其制动弹簧受作用力,制动瓦张开,与制动轮完全脱离,电梯得以运行;
当电梯轿厢到达所需停站时,曳引电动机失电、制动电磁铁中的线圈也同时失电,电磁铁芯中的磁力迅速消失,铁芯在制动弹簧的作用下通过制动臂复位,使制动瓦再次将制动轮抱住,电梯停止工作。
制动器必须设置两组独立的制动机构,即两个铁芯、两组制动臂、两个制动弹簧,若一组制动机构失效时,另一组仍能有效的制停电梯。
有齿轮曳引机的制动器安装在电动机与减速器之间,即在电动机轴与蜗轮轴相连的制动轮处;
无齿轮曳引机制动器安装在电动机与曳引轮之间。
对电梯制动器的基本要求是:
能产生足够的制动力矩,而且制动力矩大小应与曳引机转向无关;
制动时对曳引电动机的轴和减速箱的蜗杆轴不应产生附加载荷;
当制动器松闸或制动时,要求平稳,而且能满足频繁起、制动的工作要求;
制动器应有足够的刚性和强度;
制动带有较高的耐磨性和耐热性;
结构简单、紧凑、易于调整;
应有人工松闸装置;
噪声小。
另外,制动器还应具备以下功能:
(1)当电梯动力电源失电或控制电路电源失电时,制动器能立即进行制动。
(2)当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度运行时,制动器应能使曳引机停止运转。
(3)电梯正常运行时,制动器应在持续通电情况下保持松开状态;
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。
(4)切断制动器的电流,至少应用两个独立的电气装置来实现。
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,应防止电梯再运行。
(5)装有手动盘车手轮的电梯曳引机,应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。
2.2.5曳引绳及曳引形式
1.曳引钢丝绳
曳引钢丝绳也称曳引绳,电梯专用钢丝绳联接轿厢和对重,并靠曳引机驱动使轿厢升降。
它承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。
曳引机在机房穿绕曳引轮、导向轮,一端联接轿厢,另一端联接对重装置(曳引比1:
1)。
由于曳引绳在工作中受反复的弯曲,且在绳槽中承受很高的比压,并频繁承受电梯起、制动时的冲击。
因此在强度、挠性及耐磨性方面,均有很高要求。
曳引钢丝绳一般为圆形股状结构,主要由钢丝、绳股和绳芯组成,如图2-7所示。
钢丝是钢丝绳的基本组成件,要求钢丝有很高的强度和韧性(含挠性)。
图2-7曳引钢丝绳结构
钢丝绳股由若干根钢丝捻成,钢丝是钢丝绳的基本强度单元;
绳股由钢丝捻成的每股绳直径相同的钢丝绳,股数多,疲劳强度就高。
电梯用一般是6股和8股。
绳芯是被绳股缠绕的挠性芯棒,通常由纤维剑麻或聚烯烃类(聚丙烯或聚乙烯)的合成纤维制成,能起到支承和固定绳的作用,且能贮存润滑剂。
钢丝绳中的钢丝的材料由含碳量为0.4%~1%的优质钢制成,为了防止脆性,材料中的硫、磷等杂质的含量不应大于0.035%。
随着电梯技术的不断发展,为了配合小机房电梯或者无机房电梯曳引系统的应用,出现了一种与传统的电梯用钢丝绳不同的新型复合钢带。
它是将柔韧的聚氨酯外套包在钢丝外面而形成的扁平皮带,一般尺寸30米米宽,仅3米米厚,与传统的钢丝绳相比更加灵活耐用,且重量轻20%,寿命延长2~3倍,每条皮带所含的钢丝比传统的钢丝绳所含的要多,能承受3600公斤的重量。
由于这种钢带具有良好的柔韧性,能围绕直径更小的驱动轮弯曲,使得主机仅占传统齿轮机30%的空间成为可能,这使得更小型的电梯系统容易实现。
由于钢带的聚氨酯外层具有比传统的钢丝绳更好的牵引力,因此,能更有效地传送动力,同时,因扁平钢带接触面积大,也就减少了驱动轮的磨损。
2.曳引形式
曳引绳线速度与轿厢运行速度的比值称为曳引绳传动比。
曳引轮带动钢缆所行走的距离,未必与升降机上落的距离一样。
在机箱、对重或井道位置加设不同缆轮,改变钢缆的绕法,便可以改变曳引比。
要计算曳引比,最简单的方法,就是以曳引轮和其中一端绳头之间,共有多少段钢缆,能被带动伸缩。
常见的曳引比为1:
1或2:
1,如图2-8所示。
(a)1:
1传动(b)2:
1传动(c)4:
1传动
图2-8常见曳引形式
1:
1传动形式如图2-7(a)所示,钢丝绳的一端与轿厢上的绳头板连接,另一端要与对重上的绳头板连接;
2:
1传动形式如图2-7(b)所示,钢丝绳的两端都必须引到机房,与机房上的固定支架的绳头板连接固定;
4:
1传动形式如图2-7(c)所示,钢丝绳的两端都必须引到机房,与机房上的固定支架的绳头板连接固定。
货运电梯多使用2:
1绕缆增加曳引比能使负载能力提高,而速度则会减慢,部份更用上4:
1甚至6:
1的绕缆方式;
客用电梯短行程的多用1:
1绕缆,中高行程的电梯,由于多数用无齿轮曳引机,其转速较高,所以也会用2:
1绕缆;
无机房电梯普遍用2:
1绕缆,而原于机顶的反绳轮则放到机底,钢缆横过机底,以使机箱处于最高层,能比曳引电动机高,如图2-9所示。
图2-9无机房电梯曳引形式
曳引绳在曳引轮上缠绕方式主要有半绕式和全绕式,半绕式传动曳引绳在曳引轮上的最大包角不超过180º
;
全绕式传动将曳引绳绕曳引轮和导向轮一周后再引向轿厢和对重,以提高摩擦力。
2.3轿厢和门系统
2.3.1轿厢作用和组成
1.轿厢结构
曳引电梯的轿厢和对重悬挂于曳引轮两侧。
轿厢是运送乘客和货物的承载部件,它是由轿厢架和轿厢体以及若干其它构件和有关的装置,如图2-10所示。
图2-10轿厢结构示意图
轿厢架是轿厢体的承重构架,由上梁、立柱、下梁和拉条等组成,框架的材质选用槽钢或按要求压成的钢板,上、下、立梁之间一般采用螺栓联结,可以拆装,以便进入井道组装。
在上、下梁的四角有供安装轿厢导靴和安全钳的平板,在上梁中部下方有供安装轿顶轮或绳头组合装置的安装板,在立梁上(也称侧立柱)留有安装轿厢开关板的支架。
设置拉条的目的在于增强轿厢架刚度,防止厢底负荷偏心导致地板倾斜。
负载重量小、轿厢较浅的电梯,可以不设拉条;
轿底面积较大的电梯,就特别需要拉条;
一些大轿厢结构还需设双拉条。
轿厢架钢材的强度和构架的结构,要求都很高,牢固性要好,要保证电梯运行过程中,万一产生超速而导致安全钳扎住导轨掣停轿厢,或轿厢下坠与底坑内缓冲器相撞时,不致发生损坏情况。
对轿厢架的上梁、下梁还要求在受载时发生的最大挠度应小于其跨度的1/1000。
轿厢体形态像一个大箱子,轿厢体由厢底、厢壁、厢顶、轿门及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。
厢底框架采用规定型号及尺寸的槽钢和角钢焊成,在厢底框架上面铺设一层钢板或木板,常在其上再粘贴一层塑料地板。
在厢底的前沿应设有轿门地坎及护脚板(挡板),以防人在层站将脚板插入轿厢底部造成挤压。
厢壁由几块薄钢板拼合而成,内部有特殊形状的纵向筋以增强厢壁强度,并在拼合接缝处加装饰嵌条。
厢内壁板面上通常贴有一层防火塑料板或不锈钢薄板或把厢壁填灰磨平后喷漆的。
厢壁间以及厢壁与厢顶、厢底之间一般采用螺钉连接、紧固。
当两台以上电梯共设在一个井道时,为了应急的需要,可在轿厢内侧壁上开设安全门。
安全门只能向内开启,并装有限位开关,当门开启时,切断电路。
厢顶的结构与厢壁相似,由于在安装、检修和营救的需要,轿厢顶有时需要站人,我国有关技术标准规定,轿顶要能承受三个携带工具的检修人员(每人以100kg计)时,其弯曲挠度应不大于跨度的1/1000。
轿顶上应有一块不小于0.12米2的站人用的净面积,其小边长度至少应为0.25米。
对于轿内操作的轿厢,厢顶应设置尺寸不小于0.35米×
0.5米的安全窗,安全窗应有手动锁紧装置,可向轿外打开,打开后,电梯的电气联锁装置就断开控制电路,使轿厢无法开动,以保证安全。
同时厢顶还应设置排气风扇以及检修开关、急停开关和电源插座,以供应检修人员在轿顶上工作时使用的需要。
厢顶靠近对重的一面应设置防护拦杆,其高度不超过轿厢的高度。
有的厢顶下面装有装饰板(一般货梯没有),在装饰板的上面安装照明、风扇。
2.轿厢尺寸设定
为保证轿厢的功能满足各种使用要求,轿厢的几何尺寸有相应的要求。
各类轿厢除杂物梯外内部净高度至少为2000米米。
通常,载货电梯内部净高度为2000米米。
乘客电梯因顶部装饰需要净高度为2400米米。
住宅电梯为满足家具的搬运内部高度一般为2400米米。
轿厢门净高度至少为2000米米。
轿厢的宽深比一般是客梯轿厢宽度大而深度较小,以利于增加开门宽度,方便乘客出入。
病床梯轿厢为满足搬运病床的需要,深度不小于2500米米,宽度不小于1600米米。
货梯轿厢可根据运载对象确定不同的宽深度尺寸。
为了防止由于轿厢内人员过多引起超载,GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》对轿厢的有效面积(轿厢内的实用面积)与额定载重量、乘客人数都做了具体规定。
乘客数量按“额定载重量/75”计算,计算结果向下取整到最近的整数或按表2-3取其较小的数值。
表2—3乘客人数与轿厢最小有效面积
乘客人数
轿厢最小有效面积(米2)
1
0.28
6
1.17
11
1.87
16
2.57
2
0.49
7
1.31
12
2.01
17
2.71
3
0.60
8
1.45
13
2.15
18
2.85
4
0.79
9
1.59
14
2.29
19
2.99
5
0.98
10
1.73
15
2.43
20
3.13
注:
超过20位乘客时对超出的每一乘客增加0.115米2。
额定载重量与最大有效面积之间的关系见表2-4。
表2—4额定载重量与轿厢最大有效面积
额定载重量(kg)
轿厢最大有效面积(米2)
100①
0.37
525
900
2.20
1275
2.95
180②
0.53
600
1.60
975
2.35
1350
3.10
225
0.70
630
1.66
1000
2.40
1425
3.25
300
0.90
675
1.75
1059
2.50
1500
3.40
375
1.10
750
1.90
1125
2.55
1600
3.56
400
800
2.00
1200
2.80
2000
4.20
450
1.30
825
2.05
1250
2.90
2500③
5.00
①一人电梯的最小值;
②二人电梯的最小值;
③超过2500kg每增加100kg面积增加0.16米2,中间的载重量其面积由线性插入法确定。
3.轿厢超载保护装置
乘客从厅门、轿门进入到轿厢后,轿厢里的乘客人数(或货物)所达到的载重量如果超过电梯的额定载重量,就可能造成电梯超载后所产生的不安全后果或超载失控,造成电梯超速降落的事故。
为防止电梯超载运行,多数电梯在轿厢上设置了超载装置。
当轿厢超过额定载荷时,超载装置能发出警告信号并使轿厢不关门不能运行。
按照超载装置安装的位置,可分为轿底称重式(超载装置安在轿厢底部)及轿顶称重式(超载装置安在轿厢上梁)等。
一般轿厢底是活动的,轿底称重式超载装置也称为活动轿厢式。
这种形式的超载装置,采用橡胶块作为称量组件。
橡胶块均布在轿底框上,有6~8个,整个轿厢支承在橡胶块上,橡胶块的压缩量能直接反映轿厢的重量,如图2-11所示。
图2-11橡皮块式活动轿厢超载装置
在轿底框中间装有两个微动开关,一个在80%负重时起作用,切断电梯外呼电路,另一个在110%负重时起作用,切断电梯控制电路。
碰触开关的螺钉直接装有轿厢底上,只要调节螺钉的高度,就可调节对超载量的控制范围。
这种结构的超载装置有结构简单、动作灵敏等优点,橡胶块既是称量组件,又是减振组件,大大简化了轿底结构,调节和维护都比较容易。
轿顶称量式超载装置分为机械式、橡胶块式和负重传感器式等几种。
机械式轿顶称量式超载装置以压缩弹簧组作为称量组件,负载变化时,机械秤杆会上下摆动,当轿厢负重达到超载控制范围时,秤杆头部碰压微动开关触头,切断电梯控制电路。
橡胶块式轿顶称量式超载装置四个橡胶块装在上梁下面,绳头装置承支在橡胶块上,轿厢负重时,橡胶块会产生形变,从而导致微动开关动作,达到超载控制的目的。
以橡胶块式称量装置结构简单,灵敏度高,但橡胶易老化变形,当出现较大称量误差时,需要换橡胶块。
机械式和橡胶块式装置,只能设定一个或二个称量限值,不能给出载荷变化的连续信号。
为了适应其它的控制要求,特别是计算机应用于群控后,为了使电梯运行达到最佳的调度状态,须对每台电梯的容流量或承载情况作统计分析,然后选择合适
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