模擬電梯機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計【含CAD高清圖紙和說明書】

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Liu ChunxiangHeilongjiang Institute of Technology2012-06Harbin黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計摘 要電梯是現(xiàn)代物質(zhì)文明的垂直運(yùn)輸工具，是機(jī)電一體化的復(fù)雜運(yùn)輸設(shè)備。它涉及電子技術(shù)，機(jī)械工程，電力電子技術(shù)，微機(jī)技術(shù)，電力拖動系統(tǒng)和土建工程等多個科學(xué)領(lǐng)域。目前電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已成為一個國家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。隨著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，每天都有大量人流及物流需要輸送。為節(jié)約用地和適應(yīng)經(jīng)貿(mào)事業(yè)的發(fā)展，一幢幢高樓拔地而起，這些高層建筑的垂直運(yùn)輸是一個突出問題，與人們的工作和生活緊密相關(guān)。本文主要講解了電梯的曳引機(jī)構(gòu)，其中對電機(jī)，減速器，制動器，聯(lián)軸器的設(shè)計計算。和曳引鋼絲繩材料的選取。最后對電梯的安全設(shè)置進(jìn)行設(shè)計，包括安全鉗，限速器的設(shè)計。使模擬電梯貼近真實電梯便于教學(xué)，研究。使電梯達(dá)到理想的效果。關(guān)鍵詞：模擬；曳引機(jī)構(gòu)；減速器；電梯；機(jī)械結(jié)構(gòu)外文摘要示例ABSTRACTThe lift is the vertical transport of modern material civilization, is a complex mechanical and electrical integration of transport equipment. It involves a number of scientific areas of electronic technology, mechanical engineering, power electronics technology, computer technology, electric drive system and civil works. The production and use of the number of elevator has become one of the hallmarks of a degree of modernization of the State. With the rapid development of the modern city, every day a large number of people and goods need transportation. Economical use of land and adapt to economic and trade development of the cause, the blocks of building where they stand, the vertical transport of these high-rise building is a prominent issue, closely related with peoples work and life. This article explains the elevator traction institutions, including the design of the motor, reducer, brake, coupling calculation. Select the material and the traction rope. Finally, the security settings for the elevator design, including the design of the safety gear, overspeed governor. Simulated elevator close to the real elevator to facilitate teaching, research. Lift to achieve the desired results.Key words: Simulation; traction institutions; reducer; elevator; mechanicalstructureII黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計目 錄摘要 ABSTRACT 第1章 緒論 11.1 課題的研究背景及現(xiàn)實意義 11.2 國內(nèi)外電梯業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r 11.3 課題研究的主要內(nèi)容 2第2章 系統(tǒng)設(shè)計 42.1 整套設(shè)備 42.2 仿真電梯的基本結(jié)構(gòu) 42.3 主要技術(shù)參數(shù) 42.4 方案設(shè)計脈絡(luò)圖 52.5 本章小結(jié) 6第3章曳引機(jī)構(gòu)設(shè)計 73.1 曳引驅(qū)動工作原理 73.1.1 平衡系數(shù) 93.1.2 當(dāng)量摩擦系數(shù)f與繩槽形狀 93.1.3 曳引繩在曳引輪上的包角 103.2 曳引機(jī) 103.2.1 曳引電動機(jī)設(shè)計及計算 113.2.2 制動器設(shè)計及計算 123.2.3 減速器設(shè)計及計算 143.2.4 聯(lián)軸器設(shè)計 163.2.5 曳引輪設(shè)計及計算 173.3 曳引鋼絲繩 19 3.3.1 曳引鋼絲繩的結(jié)構(gòu)，材料要求 19 3.3.2 曳引鋼絲繩的性能要求 20 3.3.3 曳引鋼絲繩主要規(guī)格參數(shù)與性能指標(biāo) 20 3.3.4 曳引鋼絲繩主要使用壽命分析 213.4 本章小結(jié) 21第4章 安全保護(hù)裝置設(shè)置 22 4.1 防超越形成的保護(hù) 224.2 限速器與安全鉗 23 4.2.1 限速器 26 4.2.2 安全鉗裝置 264.3 防人員剪切和墜落的保護(hù)和要求 284.4 緩沖裝置 304.5 停止開關(guān)和檢修運(yùn)行裝置 324.6 其它安全保護(hù)裝置 334.7 本章小結(jié) 35結(jié)論 36參考文獻(xiàn) 37致謝 39黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計第1章 緒 論1.1 課題的研究背景及現(xiàn)實意義我國近幾年高層建筑如雨后春筍般的拔地而起，隨著我國工業(yè)企業(yè)自動化水平的不斷提高，垂直升降式電梯也會越來越多，并且逐漸成為自動化生產(chǎn)線的主要方式。為了配合大中專院校、技校、職業(yè)學(xué)校、勞動就業(yè)培訓(xùn)中心、電梯維修物業(yè)管理部門等有關(guān)電梯專業(yè)和工業(yè)自動化專業(yè)課程演示實驗，使更多的人能夠更好地了解電梯、使用電梯，培養(yǎng)出更多的電梯專業(yè)人才，適應(yīng)電梯行業(yè)的發(fā)展需要，設(shè)計并制造仿真電梯就成為當(dāng)下重要的課題。電梯是標(biāo)志現(xiàn)代物質(zhì)文明的垂直運(yùn)輸工具是機(jī)電一體化的復(fù)雜運(yùn)輸設(shè)備。它涉及電子技術(shù)、機(jī)械工程、電力電子技術(shù)、微機(jī)技術(shù)、電力拖動系統(tǒng)和土建工程等多個科學(xué)領(lǐng)域。目前電梯的生產(chǎn)情況和使用數(shù)量已成為一個國家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一。隨著現(xiàn)代化城市的高速發(fā)展，每天都有大量人流及物流需要輸送。為節(jié)約用地和適應(yīng)經(jīng)貿(mào)事業(yè)的發(fā)展，一幢幢高樓拔地而起，這些高層建筑的垂直運(yùn)輸是一個突出問題，與人們的工作和生活緊密相關(guān)。 目前，國產(chǎn)電梯大部分為繼電器及PLC控制方式，繼電器控制系統(tǒng)性能不穩(wěn)定、故障率高，大大降低了電梯的舒適性、可靠性和安全性，經(jīng)常造成停梯，給乘用人員的生活和工作帶來了很多不便，因而傳統(tǒng)的電梯控制系統(tǒng)的更新勢在必行，而PLC（可編程控制器）在電梯控制中得到了廣泛的應(yīng)用。我國垂直升降式電梯市場剛剛起步，而國內(nèi)裝備制造業(yè)正處于由傳統(tǒng)裝備向先進(jìn)制造裝備轉(zhuǎn)型的時期，與西方國家在設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)等方面有較大的差異，為了盡快迎合國際先進(jìn)水平與國際接軌，我們克服了無法近距離觀察和研究真實電梯的缺陷，制造出模擬電梯供有關(guān)人員學(xué)習(xí)和研究。1.2 國內(nèi)外電梯業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r電梯是高層賓館，高層商店，高層住宅，多層廠房和多層倉庫等高層建筑不可缺少的垂直方向的交通運(yùn)輸工具。 作為升降設(shè)備，據(jù)說它起源于公元前236年的古希臘。當(dāng)時阿基米德設(shè)計出一種人力驅(qū)動的卷筒式卷揚(yáng)機(jī)，共造出三臺，安裝在妮羅宮殿里。人們把這三臺卷揚(yáng)機(jī)看做是現(xiàn)代電梯的鼻祖。事實上，早在公元前1100前后，我國的周朝時期就出現(xiàn)了提水用的轆轤，這是一種由木制（或竹制）的支架，卷筒，曲柄和繩索組成的簡單卷揚(yáng)機(jī)，它是利用輪軸原理制成的一種起重工具，通常安在井上汲水。 在瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)以后，于1850年，在美國紐約市出現(xiàn)了世界第一臺由亨利.沃特曼制作的以蒸汽機(jī)為動力的卷揚(yáng)機(jī)。1852年美國人伊萊沙.格雷夫斯.奧梯斯（18111861年）發(fā)明了世界上第一部以蒸汽機(jī)為動力，配有安全裝置的載人升降機(jī)。這便是世界上第一部備有安全裝置的客梯，在1857年被安裝在紐約市豪華商廈里。在此期間，英國的阿姆斯特朗發(fā)明了水壓梯。隨著水壓梯的發(fā)展，蒸汽梯也就被淘汰了。后來發(fā)展為采用油壓泵和控制閥的液壓梯。直到今天，液壓梯仍在使用。1.3 課題研究的主要內(nèi)容電梯是根據(jù)最常見的升降式電梯結(jié)構(gòu),采用透明有機(jī)材料制成，其結(jié)構(gòu)與實際電梯完全相同，且?guī)缀蹙邆淞藢嶋H電梯的所有功能。事實上可以把它看作是小型化了的真實電梯。 為了便于教學(xué)，電梯大部分部件均是采用透明有機(jī)材料制成，使得電梯的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一目了然；同時，電梯的運(yùn)行過程，以及每個動作都十分明了，且可以反復(fù)實際動手操作。使學(xué)生能夠很直觀、透徹地了解、掌握電梯的結(jié)構(gòu)及其動作原理，達(dá)到事半功倍的效果。解決了以往電梯教學(xué)中單純理論的教學(xué)方式或是參觀實際電梯時所帶來的不安全，無法全面了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)及運(yùn)行過程等實際問題。 圖1.1 透明仿真教學(xué)電梯裝置 電梯的電氣控制系統(tǒng)采用日本松下的可編程控制器(PLC)智能控制，交流變頻調(diào)速(VVVF)驅(qū)動，其硬件結(jié)構(gòu)的組成及功能與實際電梯完全一樣。具有自動平層、自動關(guān)門、順向響應(yīng)轎內(nèi)外呼梯信號、直駛、電梯安全運(yùn)行保護(hù)以及電梯急停、慢上、慢下、照明、風(fēng)扇等功能。且具有性能可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、操作簡單、能耗低和便于教學(xué)等特點(diǎn)。 39 第2章 系統(tǒng)設(shè)計2.1 整套配備1、主電梯模型包括VFNC1S-2004P-W（東芝）變頻器、松下FP1系列C40AFP12417C-F型可編程控制器（PLC）、外加FP1-E16（8輸入、8輸出）擴(kuò)展單元； 2、松下FP1系列PLC手持編程工具FP編程器；3、FP1外設(shè)專用通訊電纜； 4、FP編程器操作手冊； 5、松下PLC專用編程工具軟件FPWIN GR軟件光盤； 6、教學(xué)電梯使用說明書。2.2 仿真電梯的基本結(jié)構(gòu)1. 機(jī)房部分：包括曳引機(jī)、限速器、極限開關(guān)、控制柜與信號柜、機(jī)械選層器以及電源接線板等設(shè)備。 2. 井道部分：包括導(dǎo)軌、對重裝置、緩沖器、限速器、鋼絲繩張緊裝置、隨行電纜等。 3. 廳門部分：包括廳門、召喚按鈕廂、樓層顯示裝置等。 4. 轎廂部分：包括轎廂、安全鉗、導(dǎo)靴、自動開門機(jī)、平層裝置、操縱廂、轎廂內(nèi)指層燈、轎廂照明等。2.3 主要技術(shù)參數(shù) 在模擬電梯的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計中主要用到的技術(shù)參數(shù)如表格2.1所示。表2.1主要技術(shù)參數(shù)外形尺寸：高*長*寬=240*145*116模數(shù)：1.5(蝸輪減速器)凈重量：160kg拖動電機(jī)型號：YS-5463W 電壓：380V載重量：5kg轉(zhuǎn)速：1400 rpm輸入電壓：220V控制方式：PLC控制輸入頻率：50Hz調(diào)速方式：交流變頻調(diào)速額定電流：2.5A結(jié)構(gòu)形式：四層站功 率：0.4KW電梯平層機(jī)構(gòu)：旋轉(zhuǎn)編碼器/永磁感應(yīng)器2.4 方案設(shè)計脈絡(luò)圖模擬電梯設(shè)計的整體方案脈絡(luò)，如圖2.1所示。曳引機(jī)構(gòu)的選擇設(shè)計工作原理的確定電動機(jī)的設(shè)計計算制動器的設(shè)計計算鋼絲繩材料的選擇安全裝置的設(shè)計減速器的設(shè)計計算圖2.1整體方案設(shè)計脈絡(luò)圖2.5 本章小結(jié) 本章主要介紹了仿真電梯的整套配備，以及仿真電梯的基本結(jié)構(gòu)主要包括了機(jī)房，井道，廳門，轎廂。以及模擬電梯設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)和設(shè)計的整體方案脈絡(luò)圖。第3章 曳引機(jī)構(gòu)設(shè)計3.1 曳引驅(qū)動工作原理曳引式電梯曳引驅(qū)動關(guān)系如圖3.1所示。安裝在機(jī)房的電動機(jī)與減速箱、制動器等組成曳引機(jī)，是曳引驅(qū)動的動力。曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連接轎廂，一端連接對重裝置。為使井道中的轎廂與對重各自沿井道中導(dǎo)軌運(yùn)行而不相蹭，曳引機(jī)上放置兩個導(dǎo)向輪使二者分開。轎廂與對重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力。這樣，電動機(jī)轉(zhuǎn)動帶動曳引輪轉(zhuǎn)動，驅(qū)動鋼絲繩，拖動轎廂和對重作相對運(yùn)動。即轎廂上升，對重下降；對重上升，轎廂下降。于是，轎廂在井道中沿導(dǎo)軌上、下往復(fù)運(yùn)行，電梯執(zhí)行垂直運(yùn)送任務(wù)。圖3.1 電梯曳引傳動系統(tǒng)如圖3.2轎廂與對重能作相對運(yùn)動是靠曳引繩和曳引輪間的摩擦力來實現(xiàn)的。這種力就叫曳引力或驅(qū)動力。運(yùn)行中電梯轎廂的載荷和轎廂的位置以及運(yùn)行方向都在變化。為使電梯在各種情況下都有足夠的曳引力，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 75881995 電梯制造與安裝安全規(guī)范規(guī)定：曳引條件必須滿足：T1T2C1C2ef式中：T1T2為載有125額定載荷的轎廂位于最低層站及空轎廂位于最高層站的兩種情況下，曳引輪兩邊的曳引繩較大靜拉力與較小靜拉力之比。C1與加速度、減速度及電梯特殊安裝情況有關(guān)的系數(shù)，一般稱為動力系數(shù)或加速系數(shù)。(C1；g：重力加速度，a：轎廂制動減速度)。C2由于磨損導(dǎo)致曳引輪槽斷面變化的影響系數(shù)(對半圓或切口槽：C21，對V型槽：C212)。ef中，f為曳引繩在曳引槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù)，為曳引繩在曳引導(dǎo)輪上的包角。ef稱為曳引系數(shù)。它限定了T1T2的比值，ef越大，則表明了T1T2允許值和T1T2允許值越大，也就表明電梯曳引能力越大。因此，一臺電梯的曳引系數(shù)代表了該臺電梯的曳引能力。可以看出，曳引力與下述幾個因素有關(guān)：轎廂與對重的重量平衡系數(shù)。 曳引輪繩槽形狀與曳引輪材料當(dāng)量摩擦系數(shù)。曳引繩在曳引輪上的包角。 圖3.2 曳引示意圖1-曳引輪；2-動滑輪；3-導(dǎo)向輪 3.1.1 平衡系數(shù)由于曳引力是轎廂與對重的重力共同通過曳引繩作用于曳引輪繩槽上產(chǎn)生的，對重是曳引繩與曳引輪繩槽產(chǎn)生摩擦力的必要條件。有了它，就易于使轎廂重量與有效載荷的重量保持平衡，這樣也可以在電梯運(yùn)行時，降低傳動裝置功率消耗。因此對重又稱平衡重，相對于轎廂懸掛在曳引輪的另一端，起到平衡轎廂重量的作用。當(dāng)轎廂側(cè)重量與對重側(cè)重量相等時，T1T2，若不考慮鋼絲繩重量的變化，曳引機(jī)只需克服各種摩擦阻力就能輕松的運(yùn)行。但實際上轎廂的重量隨著貨物(乘客)的變化而變化，因此固定的對重不可能在各種載荷下都完全平衡轎廂的重量。因此對重的輕重匹配將直接影響到曳引力和傳動功率。為使電梯滿載和空載情況下，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩絕對值基本相等，國標(biāo)規(guī)定平衡系數(shù)K=0405，即對重平衡4050額定載荷。故對重側(cè)的總重量應(yīng)等于轎廂自重加上0405倍的額定載重量。此0405即為平.1 平衡系數(shù)。當(dāng)K05時，電梯在半載時，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零。轎廂與對重完全平衡，電梯處于最佳工作狀態(tài)。而電梯負(fù)載自空載(空載)至額定載荷(滿載)之間變化時，反映在曳引輪上的轉(zhuǎn)矩變化只有+-50，減少了能量消耗，降低了曳引機(jī)的負(fù)擔(dān)。3.1.2 當(dāng)量摩擦系數(shù)f與繩槽形狀曳引繩與曳引輪不同形狀繩槽接觸時，所產(chǎn)生的摩擦力是不同的，摩擦力越大則曳引力越大。從目前使用來看有幾種：半圓槽、V型槽、半圓型帶切口槽，本課題采用半圓槽。如圖3.3所示： 圖3.3 曳引輪繩槽半圓槽f最小，用于復(fù)繞式曳引輪。V型輪f最大，并隨著開口角的減小而增大，但同時磨損也增大，對曳引繩磨損并卡繩。隨著磨損會趨于半圓槽。半圓切口槽f介于二者之間，而其基本不隨磨損而變化，目前應(yīng)用較廣。鋼絲繩在繩槽內(nèi)的潤滑也直接影響摩擦系數(shù)，只可用繩內(nèi)油芯的輕微潤滑，不可在繩外涂潤滑油，以免降低摩擦系數(shù)，造成打滑現(xiàn)象，降低曳引力。3.1.3 曳引繩在曳引輪上的包角包角是指曳引鋼絲繩經(jīng)過繩槽內(nèi)所接觸的弧度，包角越大摩擦力越大，即曳引力也隨之增大，提高了電梯的安全性。增大包角目前主要采用兩種方法，一是采用2：1的曳引比，使包角增至180。另一種是復(fù)繞式(為1+2)。電梯曳引鋼絲繩的繞繩方式主要取決于曳引條件，額定載重量和額定速度等因素。它有多種。這些繞法也可看成是不同傳動方式，不同繞法就有不同的傳動速比，也叫曳引比，它是由電梯運(yùn)行時曳引輪節(jié)圓的線速度與轎廂運(yùn)行速度之比。鋼絲繩在曳引輪上繞的次數(shù)可分單繞和復(fù)繞，單繞時鋼絲繩在曳引輪上只繞過一次，其包角小于或等于180，復(fù)繞時鋼絲繩在曳引輪上繞過二次，其包角大于180。 常用的繞法有： (1)1：1繞法 曳引輪的線速度與轎廂升降速度之比為1：1。 (2)2：1繞法 曳引輪的線速度與轎廂升降速度之比為2：1。(3)3：1繞法 曳引輪的線速度與轎廂升降速度之比為3：1。3.2 曳引機(jī)電梯曳引機(jī)是電梯的動力設(shè)備，又稱電梯主機(jī)。功能是輸送與傳遞動力使電梯運(yùn)行。它由電動機(jī)、制動器、聯(lián)軸器、減速箱、曳引輪、機(jī)架和導(dǎo)向輪及附屬盤車手輪等組成。導(dǎo)向輪一般裝在機(jī)架或機(jī)架下的承重梁上。盤車手輪有的固定在電機(jī)軸上，也有平時掛在附近墻上，使用時再套在電機(jī)軸上,如圖3.4.如果曳引機(jī)的電動機(jī)動力是通過減速箱傳到曳引輪上的，稱為有齒輪曳引機(jī)，一般用于25ms以下的低中速電梯。圖3.4 有齒輪曳引機(jī)的結(jié)構(gòu)圖1減速器 2曳引輪 3制動器 4電動機(jī)3.2.1 曳引電動機(jī)設(shè)計及計算電梯的曳引電動機(jī)有交流電動機(jī)和直流電動機(jī)，曳引電動機(jī)是驅(qū)動電梯上下運(yùn)行的動力源。電梯是典型的位能性負(fù)載。根據(jù)電梯的工作性質(zhì)，電梯曳引電動機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn)：(1)能頻繁地起動和制動電梯在運(yùn)行中每小時起制動次數(shù)常超過100次，最高可達(dá)到每小時180240次，因此，電梯專用電動機(jī)應(yīng)能夠頻繁起、制動，其工作方式為斷續(xù)周期性工作制。(2)起動電流較小在電梯用交流電動機(jī)的鼠籠式轉(zhuǎn)子的設(shè)計與制造上，雖然仍采用低電阻系數(shù)材料制作導(dǎo)條，但是轉(zhuǎn)子的短路環(huán)卻用高電阻系數(shù)材料制作，使轉(zhuǎn)子繞組電阻有所提高。這樣，一方面降低了起動電流，使起動電流降為額定電流的2.53.5倍左右，從而增加了每小時允許的起動次數(shù)；另一方面，由于只是轉(zhuǎn)子短路端環(huán)電阻較大，利于熱量直接散發(fā)，綜合效果使電動機(jī)的溫升有所下降。而且保證了足夠的起動轉(zhuǎn)矩，一般為額定轉(zhuǎn)矩的25倍左右。不過，與普通交流電動機(jī)相比，其機(jī)械特性硬度和效率有所下降，轉(zhuǎn)差率也提高到0102。機(jī)械特性變軟，使調(diào)速范圍增大，而且在堵轉(zhuǎn)力矩下工作時，也不致燒毀電機(jī)。(3)電動機(jī)運(yùn)行噪聲低為了降低電動機(jī)運(yùn)行噪聲，采用滑動軸承。此外，適當(dāng)加大定子鐵芯的有效外徑，并在定子鐵芯沖片形狀等方面均作合理處理，以減小磁通密度，從而降低電磁噪聲。曳引電動機(jī)的容量在初選和核算時，可用經(jīng)驗公式按靜功率計算，即： (3.1) 式中 P電動機(jī)功率(kW)； K電梯平衡系數(shù)； Q電梯額定載重量(kg)； V電梯額定速度(ms)； 機(jī)械傳動總效率。通過計算可得：P = 180 W也可用另一種方法計算，即： 式中 P電動機(jī)功率（kw）； W額定載荷及附屬重力之和（N）；V提升速度（m/s）；機(jī)械效率。機(jī)械傳動效率主要考慮各種齒輪箱的傳動效率，一般為0.9，本課題采用蝸輪傳動，效率較低（ 0.8 ），一般取0.75。3.2.2 制動器設(shè)計及計算 制動器對主動轉(zhuǎn)軸起制動作用。能使工作中的電機(jī)停止運(yùn)行。它安裝在電動機(jī)與減速器之間，即在電動機(jī)軸與蝸輪軸相連的制動輪處。(1)電梯上應(yīng)用的制動器及基本要求電梯采用的是機(jī)電摩擦型常閉式制動器，所謂常閉式制動器，指機(jī)械不工作時制動器制動，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時松閘。電梯制動時，依靠機(jī)械力的作用，使制動帶與制動輪摩擦而產(chǎn)生制動力矩；電梯運(yùn)行時，依靠電磁力使制動器松閘，因此又稱電磁制動器。根據(jù)制動器產(chǎn)生電磁力的線圈工作電流，分為交流電磁制動器和直流電磁制動器。由于直流電磁制動器制動平穩(wěn)，體積小，工作可靠，電梯多采用直流電磁制動器。因此這種制動器的全稱是常閉式直流電磁制動器。制動器是保證電梯安全運(yùn)行的基本裝置，對電梯制動器的要求是：能產(chǎn)生足夠的制動力矩，而且制動力矩大小應(yīng)與曳引機(jī)轉(zhuǎn)向無關(guān)；制動時對曳引電動機(jī)的軸和減速箱的蝸桿軸不應(yīng)產(chǎn)生附加載荷；當(dāng)制動器松閘或制動時，要求平穩(wěn)，而且能滿足頻繁起、制動的工作要求；制動器應(yīng)有足夠的剛性和強(qiáng)度；制動帶有較高的耐磨性和耐熱性；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、易于調(diào)整；應(yīng)有人工松閘裝置；噪聲小。制動器功能基本要求：當(dāng)電梯動力電源失電或控制電路電源失電時，制動器能立即進(jìn)行制動。當(dāng)轎廂載有125額定載荷并以額定速度運(yùn)行時，制動器應(yīng)能使曳引機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。電梯正常運(yùn)行時，制動器應(yīng)在持續(xù)通電情況下保持松開狀態(tài)；斷開制動器的釋放電路后，電梯應(yīng)無附加延遲地被有效制動。切斷制動器的電流，至少應(yīng)用兩個獨(dú)立的電氣裝置來實現(xiàn)。電梯停止時，如果其中一個接觸器的主觸點(diǎn)未打開，最遲到下一次運(yùn)行方向改變時，應(yīng)防止電梯再運(yùn)行。裝有手動盤車手輪的電梯曳引機(jī)，應(yīng)能用手松開制動器并需要一持續(xù)力去保持其松開狀態(tài)。(2)制動器的構(gòu)造及其工作原理制動器的工作原理：當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時，曳引電動機(jī)、電磁制動器的線圈中均無電流通過，這時因電磁鐵芯間沒有吸引力、制動瓦塊在制動彈簧壓力作用下，將制動輪抱緊，保證電機(jī)不旋轉(zhuǎn)；當(dāng)曳引電動機(jī)通電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動電磁鐵中的線圈同時通上電流，電磁鐵芯迅速磁化吸合，帶動制動臂使其制動彈簧受作用力，制動瓦塊張開，與制動輪完全脫離，電梯得以運(yùn)行；當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需停站時，曳引電動機(jī)失電、制動電磁鐵中的線圈也同時失電，電磁鐵芯中的磁力迅速消失，鐵芯在制動彈簧的作用下通過制動臂復(fù)位，使制動瓦塊再次將制動輪抱住，電梯停止工作。對于本課題，有兩種計算力矩的方法，制動力矩M通常是根據(jù)重物能可靠地懸吊在空中來確定，因有較大的安全系數(shù)，所以可略去慣性力矩。第一種方法： (3.2) 式中 W額定載荷與自身重力之和（N）； D曳引輪直徑（M）； i制動軸到曳引輪間的傳動比；（n軸、n輪分別為制動軸和曳引輪的轉(zhuǎn)速r/min） 制動軸到曳引輪間的傳動效率； S制動安全系數(shù)（1.5）第二種方法：當(dāng)電動機(jī)功率已經(jīng)確定了之后，可用下式確定制動器的制動力矩： 式中 n電動機(jī)轉(zhuǎn)速（rpm）； N電動機(jī)功率（kw）。圖3.5所示為電磁制動器。鐵芯分為動鐵芯和定鐵芯，上部的是動鐵芯。鐵芯吸合時，動鐵芯向下運(yùn)動，頂桿推動轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動，將兩側(cè)制動臂推開而達(dá)到松閘目的。 圖3.5 電磁制動器 1拉桿；2制動電磁鐵；3制動臂；4調(diào)節(jié)螺栓；5閘瓦；6聯(lián)軸器；3.2.3 減速器設(shè)計及計算減速器被用于有齒輪曳引機(jī)上。安裝在曳引電動機(jī)轉(zhuǎn)軸和曳引輪轉(zhuǎn)軸之間。減速器(箱)的種類及其特點(diǎn)：蝸桿減速器如圖3.6所示。 圖3.6 蝸桿蝸輪減速器蝸桿減速器是由帶主動軸的蝸桿與安裝在殼體軸承上帶從動軸的蝸輪組成，其速比可在18120范圍內(nèi)，蝸輪的齒數(shù)不少于30，其效率不如齒輪減速器，但其結(jié)構(gòu)緊湊，外型尺寸不大。蝸桿減速器特點(diǎn)：傳動比大，噪音小、傳動平穩(wěn)，而且當(dāng)由蝸輪傳動蝸桿時，反效率低，有一定的自鎖能力；可以增加電梯制動力矩，增加電梯停車時的安全性。上面提到的蝸桿、蝸輪的傳動比也稱為減速比。減速器工作時，蝸桿軸的轉(zhuǎn)速與蝸輪軸的轉(zhuǎn)速的比，稱為減速器的減速比i減。由于蝸桿軸每轉(zhuǎn)動一圈，蝸輪軸只轉(zhuǎn)過蝸桿螺線數(shù)個齒，所以蝸桿減速器的減速比i減是由蝸輪的齒數(shù)Z輪與蝸桿的螺線數(shù)Z桿之比決定的： i減Z輪Z桿蝸桿螺線數(shù)(也稱頭數(shù))為2，蝸輪的齒數(shù)為30。那么其減速比i減30215：1也就是說當(dāng)蝸桿軸每轉(zhuǎn)動一圈，蝸輪軸只轉(zhuǎn)過115圈(周)，即蝸桿軸旋轉(zhuǎn)15圈時，蝸輪軸才轉(zhuǎn)過一圈(周)，因為蝸桿軸與電動機(jī)連在一起，這樣就能把電動機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過減速器后其轉(zhuǎn)速顯然地從快速減下變?yōu)槁?。如圖3.7所示 圖3.7 蝸桿與蝸輪嚙合1蝸輪；2蝸桿在減速器內(nèi)，凡蝸桿安裝在蝸輪上面的稱為蝸桿上置式。其特點(diǎn)是：減速箱內(nèi)蝸桿、蝸輪齒的嚙合面不易進(jìn)入雜物，安裝維修方便，但潤滑性較差。在減速器內(nèi)，凡蝸桿置于蝸輪下面的稱為蝸桿下置式。其特點(diǎn)是：潤滑性能好，但對減速器的密封要求高，否則很容易向外滲油。潤滑油的加入量減速器對蝸輪蝸桿采用浸浴潤滑方式，即在箱內(nèi)加入潤滑油。減速器注入的油量是關(guān)系到潤滑是否正常的重要因素，一般對減速器注入的油量是：當(dāng)蝸桿在蝸輪下面時，注入減速器內(nèi)的油，應(yīng)保持在蝸桿中線以上，嚙合面以下；當(dāng)蝸桿在蝸輪上面時，蝸輪的浸入油的深度在兩個齒高為宜。減速箱上均有油針或油鏡，可用來檢查注油量。對于油針，應(yīng)使油面位于兩條刻線之間，對于油鏡，油應(yīng)位于中線為宜。3.2.4 聯(lián)軸器設(shè)計聯(lián)軸器是連接曳引電動機(jī)軸與減速器蝸桿軸的裝置，用以傳遞由一根軸延續(xù)到另一根軸上的扭矩，又是制動器裝置的制動輪。在曳引電動機(jī)軸端與減速器蝸桿軸端的會合處。電動機(jī)軸與減速器蝸桿軸是在同一軸線上，當(dāng)電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時帶動蝸桿軸也旋轉(zhuǎn)，但是兩者是兩個不同的部件，需要用合適的方法把它們連接在同一軸線上，保持一定要求的同軸度。聯(lián)軸器的種類有剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器，本課題采用彈性聯(lián)軸器。 彈性聯(lián)軸器：由于聯(lián)軸器中的橡膠塊在傳遞力矩時會發(fā)生彈性變形，從而能在一定范圍內(nèi)自動調(diào)節(jié)電動機(jī)軸與蝸桿軸之間的同軸度，并具有補(bǔ)償兩軸相對偏移和較好的減振、緩沖和電絕緣性能，壽命較長，不需潤滑，拆裝方便，因此允許安裝時有較大的同心度(允差0.1mm)，使安裝與維修方便。用于有沖擊、振動、啟動頻繁、經(jīng)常正反轉(zhuǎn)等場合。如圖3.8所示。圖3.8 彈性聯(lián)軸器1電動機(jī)軸；2左半聯(lián)軸器；3右半聯(lián)軸器；4橡膠塊；5鍵；6蝸桿軸3.2.5 曳引輪設(shè)計及計算曳引輪是曳引機(jī)上的繩輪，也稱曳引繩輪或驅(qū)繩輪。是電梯傳遞曳引動力的裝置，利用曳引鋼絲繩與曳引輪緣上繩槽的摩擦力傳遞動力，裝在減速器中的蝸輪軸上。(1)曳引輪的材料及結(jié)構(gòu)要求材料及工藝要求：由于曳引輪要承受轎廂、載重量、對重等裝置的全部動靜載荷，因此要求曳引輪強(qiáng)度大、韌性好、耐磨損、耐沖擊，所以在材料上多用QT602球墨鑄鐵。為了減少曳引鋼絲繩在曳引輪繩槽內(nèi)的磨損，除了選擇合適的繩槽槽型外，對繩槽的工作表面的粗糙度、硬度應(yīng)有合理的要求。 曳引輪的直徑：曳引輪的直徑要大于鋼絲繩直徑的40倍。在實際中，一般都取4555倍，有時還大于60倍。因為為了減小曳引機(jī)體積增大，減速器的減速比增大，因此其直徑大小應(yīng)適宜。曳引輪的構(gòu)造型式：整體曳引輪分成兩部分構(gòu)成，中間為輪筒(鼓)，外面制成輪圈式繩槽切削在輪圈上，外輪圈與內(nèi)輪筒套裝，并用鉸制螺栓連結(jié)在一起成為一個曳引輪整體。其曳引輪的軸就是減速器內(nèi)的蝸輪軸。(2)曳引輪繩槽形狀曳引驅(qū)動電梯運(yùn)行的曳引力是依靠曳引繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力產(chǎn)生的，因此曳引輪繩槽的形狀直接關(guān)系到曳引力的大小和曳引繩的壽命。曳引輪繩槽的形狀，常用有半圓槽、帶切口的半圓槽(又稱凹形槽)、V形槽，如圖39所示。圖3.9 曳引輪繩槽形半圓槽：半圓槽與曳引繩接觸面積大，曳引繩變形小，有利于延長曳引繩和曳引輪壽命。但這種繩槽的當(dāng)量摩擦系數(shù)小，因此曳引能力低。為了提高曳引能力，必須用復(fù)繞曳引繩的方法，以增大曳引繩在曳引輪上的包角，它多用在全繞式高速無齒輪曳引機(jī)直流電梯上。半圓槽還廣泛用于導(dǎo)向輪、轎頂輪、對重輪的繩槽。V型槽：V形槽的兩側(cè)，對曳引繩產(chǎn)生很大的擠壓力，曳引繩與繩槽的接觸面積小，接觸面的單位壓力大，曳引繩變形大，曳引繩與繩槽間具有較高的當(dāng)量摩擦系數(shù)，可以獲得很大的驅(qū)動力。但這種繩槽的槽形和曳引繩的磨損都較快，而且當(dāng)槽形磨損，曳引繩中心下移時，槽形就接近帶切口的半圓槽，當(dāng)量摩擦系數(shù)很快下降。因此這種槽形的范圍受到限制，只在輕載、低速電梯上應(yīng)用。凹形槽(帶切口的半圓槽)：帶切口的十圓槽，它是在半圓槽的底部切制一條楔形槽，曳引繩與繩槽接觸面積減小，比壓增大，曳引繩在楔形槽處發(fā)生彈性變形，部分楔入溝槽中，使當(dāng)量摩擦系數(shù)大為增加，一般為半圓槽的152倍，使曳引能力增加。這種槽形既使當(dāng)最摩擦系數(shù)大，又使曳引繩磨損小，特別是當(dāng)槽形磨損，曳引繩中心下移，由于預(yù)制的楔形槽的作用，使當(dāng)量摩擦系數(shù)基本保持不變的優(yōu)點(diǎn)，這種槽形在電梯曳引輪上應(yīng)用最多。(3)曳引輪直徑等參數(shù)與電梯運(yùn)行速度的關(guān)系電梯的運(yùn)行速度與曳引機(jī)減速比、電動機(jī)轉(zhuǎn)速、曳引比、曳引輪直徑等參數(shù)有關(guān)，通常按下式計算： (3.3)式中 電梯轎廂運(yùn)行速度(ms) D曳引輪直徑(m) N電動機(jī)轉(zhuǎn)速(rmin) i曳曳引比，與曳引繩繞法有關(guān) i減曳引機(jī)減速器減速比。已知：D0.08m，N1400rmin，i曳2/1，i減15/1，代入以上的公式得：(3.4)3.3 曳引鋼絲繩曳引鋼絲繩也稱曳引繩，電梯專用鋼絲繩聯(lián)接轎廂和對重，并靠曳引機(jī)驅(qū)動使轎廂升降。它承載著轎廂、對重裝置、額定載重量等重量的總和。曳引機(jī)在機(jī)房穿繞曳引輪、導(dǎo)向輪，一端聯(lián)接轎廂，另一端聯(lián)接對重裝置(曳引比1：1)。3.3.1 曳引鋼絲繩的結(jié)構(gòu)、材料要求 1曳引鋼絲繩一般為圓形股狀結(jié)構(gòu)，主要由鋼絲、繩股和繩芯組成，如圖310所示。鋼絲是鋼絲繩的基本組成件，要求鋼絲有很高的強(qiáng)度和韌性(含撓性)。圖310(a)為鋼絲繩外形，圖310(b)、(c)為鋼絲繩橫截面圖(放大)。 圖3.10 圓形股電梯用鋼絲繩 (a)1繩股；2鋼絲；3繩芯(b)圓股等鉸距619(991)電梯鋼絲繩 (b)(c)圖一鋼絲繩截面放大 (c)圓股等鉸距819(991)電梯鋼絲繩2鋼絲繩股由若干根鋼絲捻成，鋼絲是鋼絲繩的基本強(qiáng)度單元；繩股由鋼絲捻成的每股繩直徑相同的鋼絲繩，股數(shù)多，疲勞強(qiáng)度就高。電梯用一般是6股如圖310(b)和8股如圖310(c)所示。繩芯是被繩股的纏繞的撓性芯棒，通常由纖維劍麻或聚烯烴類(聚丙烯或聚乙烯)的合成纖維制成，能起到支承和固定繩的作用，且能貯存潤滑劑。3鋼絲繩中的鋼絲的材料由含碳量為041的優(yōu)質(zhì)鋼制成，為了防止脆性，材料中的硫、磷等雜質(zhì)的含量不應(yīng)大于0035。3.3.2 曳引鋼絲繩的性能要求 電梯在運(yùn)行時，曳引繩與繩槽之間由于曳引繩在工作中受反復(fù)的彎曲，且在繩槽中承受很高的比壓，并頻繁承受電梯起、制動時的沖擊。因此在強(qiáng)度、撓性及耐磨性方面，均有很高要求。1強(qiáng)度對曳引繩的強(qiáng)度要求，體現(xiàn)在靜載安全系數(shù)上。 (3.4) 靜載安全系數(shù) 式中： K靜鋼絲繩的靜載安全系數(shù)； P鋼絲繩的最小破斷拉力(N)； n鋼絲繩根數(shù)； T作用在轎廂側(cè)鋼絲繩上的最大靜荷力(N)。 T轎廂自重+額定載重+作用于轎廂側(cè)鋼絲繩的最大自重。對于K靜，我國規(guī)定大于12始終存在著一定的滑動，而產(chǎn)生摩擦，因此要求曳引繩必須有良好的耐磨性。鋼絲繩的耐磨性與外層鋼絲的粗度有很大關(guān)系，因此曳引繩多采用外粗式鋼絲繩，外層鋼絲的直徑一般不少于0.6mm。 3撓性 良好的撓性能減少曳引繩在彎曲時的應(yīng)力，有利于延長使用壽命，為此，曳引繩均采用纖維芯結(jié)構(gòu)的雙撓繩。3.3.3 曳引鋼絲繩主要規(guī)格參數(shù)與性能指標(biāo)1主要規(guī)格參數(shù)：公稱直徑，指繩外圍最大直徑。2主要性能指標(biāo)：破斷拉力及公稱抗拉強(qiáng)度。(1)破斷拉力指整條鋼絲繩被拉斷時的最大拉力，是鋼絲繩中鋼絲的組合抗拉能力，決定于鋼絲繩的強(qiáng)度和繩中鋼絲的填充率。(2)破斷拉力總和鋼絲在未被纏繞前抗拉強(qiáng)度的總和。但鋼絲繩一經(jīng)纏繞成繩后，由于彎曲變形，使其抗拉強(qiáng)度有所下降，因此兩者間關(guān)系有一定比例。破斷拉力破斷拉力總和085(3)鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度指單位鋼絲繩截面積的抗拉能力。3.3.4 曳引鋼絲繩使用壽命分析 影響鋼絲繩壽命與以下幾個方面有關(guān)：1拉伸荷力。運(yùn)行中的動態(tài)拉力對鋼絲繩的壽命影響很大，同時各鋼絲繩的荷載不均勻也是影響壽命的重要方面，如果鋼絲繩中的拉仲荷載變化為20時，則鋼絲繩的壽命變化達(dá)30200。2彎曲。電梯運(yùn)行中；鋼絲繩上上下下經(jīng)歷的彎曲次數(shù)是相當(dāng)多的，由于彎曲應(yīng)力是反復(fù)應(yīng)力，將會引起鋼絲繩的疲勞，影響壽命，而彎曲應(yīng)力與曳引輪的直徑成反比，所以曳引輪、反繩輪的直徑不能小于鋼絲繩直徑的40倍。3曳引輪槽型和材質(zhì)，好的繩槽形狀使鋼絲繩在繩槽上有良好的接觸，使鋼絲產(chǎn)生最小的外部和內(nèi)部壓力，能延長使用壽命。另外，鋼絲繩的壓力與鋼絲繩和繩槽的彈性模量有關(guān)，如繩槽采用較軟的材料，則鋼絲繩具有較長的壽命。但應(yīng)注意的是，在外部鋼絲繩應(yīng)力降低的情況下，磨損將轉(zhuǎn)向鋼絲繩的內(nèi)部。4腐蝕。在不良的環(huán)境下，內(nèi)部和外部的腐蝕會使鋼絲繩的壽命顯著降低、橫截面減小，進(jìn)而使鋼絲繩磨損加劇。特別要注意的是麻質(zhì)填料解體或水和塵埃滲透到鋼絲繩內(nèi)部而引起的腐蝕，對鋼絲繩壽命影響更大。除此之外，電梯的安裝質(zhì)量、維護(hù)好壞、鋼絲繩的注油情況等都會影響到鋼絲繩的壽命。另外，鋼絲繩本身的性能指標(biāo)、直徑大小和捻繞型式等也都會影響鋼絲繩的壽命。因此，必須給予注意。3.4 本章小結(jié)本章主要介紹了，曳引驅(qū)動的工作原理，以及電動機(jī)的選擇設(shè)計計算，制動器的設(shè)計計算，減速器的設(shè)計計算，聯(lián)軸器，和曳引輪的設(shè)計。整個曳引機(jī)的設(shè)計外還有曳引鋼絲繩的材料選擇，規(guī)格，以及壽命分析。第4章 安全保護(hù)裝置設(shè)計電梯是頻繁載人的垂直運(yùn)輸工具，必須有足夠的安全性。電梯的安全，首先是對人員的保護(hù)，同時也要，在設(shè)計時設(shè)置了多種機(jī)械、電氣安全裝置：超速保護(hù)裝置限速器、安全鉗；超越行程的保護(hù)裝置強(qiáng)迫減速開關(guān)、終端限位開關(guān)。終端極限開關(guān)分別達(dá)到強(qiáng)迫減速、切斷方向控制電路、切斷動力輸出(電源)的三級保護(hù)；沖頂(蹲底)保護(hù)裝置緩沖器；門安全保護(hù)裝置層門門鎖與轎門電氣聯(lián)鎖及門防夾人的裝置；轎廂超載保護(hù)裝置及各種裝置的狀態(tài)檢測保護(hù)裝置(如限速器斷繩開關(guān)、鋼帶斷帶開關(guān))確保功能完好下電梯工作以及電氣安全保護(hù)系統(tǒng)供電系統(tǒng)保護(hù)、電機(jī)過載、過流等裝置及報警裝置等。這些裝置共同組成了電梯安全保護(hù)系統(tǒng)，以防止任何不安全的情況發(fā)生。同時，電梯的維護(hù)和使用必須隨時注意，隨時檢查安全保護(hù)裝置的狀態(tài)是否正常有效，很多事故就是由于未能發(fā)現(xiàn)、檢查到電梯狀態(tài)不良和未能及時維護(hù)檢修，及不正確使用造成的。所以必須了解掌握電梯的工作原理，能及時發(fā)現(xiàn)隱患并正確合理地使用電梯。4.1 防超越行程的保護(hù) 為防止電梯由于控制方面的故障，轎廂超越頂層或底層端站繼續(xù)運(yùn)行，必須設(shè)置保護(hù)裝置以防止發(fā)生嚴(yán)重的后果和結(jié)構(gòu)損壞。防止越程的保護(hù)裝置一般是由設(shè)在井道內(nèi)上下端站附近的強(qiáng)迫換速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)組成。這些開關(guān)或碰輪都安裝在固定于導(dǎo)軌的支架上，由安裝在轎廂上的打板(撞桿)觸動而動作。目前廣泛使用的是電氣開關(guān)或極限開關(guān)。其強(qiáng)迫換速開關(guān)、限位開關(guān)和極限開關(guān)均為電氣開關(guān)，尤其是限位和極限開關(guān)必須符合電氣安全觸點(diǎn)要求。使用鐵殼刀閘作極限開關(guān)，刀閘極限開關(guān)安裝在機(jī)房，刀閘刀片轉(zhuǎn)軸的一端裝有棘輪上繞有鋼絲繩。鋼絲繩的一端通過導(dǎo)輪接到井道頂上、下極限開關(guān)碰輪，另一端吊有配重以張緊鋼絲繩。當(dāng)轎廂的打板撞動碰輪時，由鋼絲繩傳動將刀閘斷開。由于刀閘是串在主電路上，所以就將主電路斷開了。在轎廂打板與碰輪脫離后，再由人工將刀閘復(fù)位。這種極限開關(guān)由于傳動比較復(fù)雜，在大提升高度時鋼絲繩不易張緊而易誤動作，目前只在一些舊電梯和低層站的貨梯中有使用。強(qiáng)迫換速開關(guān)是防止越程的第一道關(guān)，一般設(shè)在端站正常換速開關(guān)之后。當(dāng)開關(guān)撞動時，轎廂立即強(qiáng)制轉(zhuǎn)為低速運(yùn)行。在速度比較高的電梯中，可設(shè)幾個強(qiáng)迫換速開關(guān)，分別用于短行程和長行程的強(qiáng)迫換速。限位開關(guān)是防越程的第二道關(guān)，當(dāng)轎廂在端站沒有停層而觸動限位開關(guān)時，立即切斷方向控制電路使電梯停止運(yùn)行。但此時僅僅是防止向危險方向運(yùn)行，電梯仍能向安全方向運(yùn)行。極限開關(guān)是防越程的第三道保護(hù)。當(dāng)限位開關(guān)動作后電梯仍不能停止運(yùn)行，則觸動極限開關(guān)切斷電路，使驅(qū)動主機(jī)迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)。對交流調(diào)壓調(diào)速電梯和變頻調(diào)速電梯極限開關(guān)動作后，應(yīng)能使驅(qū)動主機(jī)迅速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，對單速或雙速電梯應(yīng)切斷主電路或主接觸器線圈電路，極限開關(guān)動作應(yīng)能防止電梯在兩個方向的運(yùn)行，而且不經(jīng)過稱職的人員調(diào)整，電梯不能自動恢復(fù)運(yùn)行。極限開關(guān)安裝的位置應(yīng)盡量接近端站，但必須確保與限位開關(guān)不聯(lián)動，而且必須在對重(或轎廂)接觸緩沖之前動作，并在緩沖器被壓縮期間保持極限開關(guān)的保護(hù)作用。限位開關(guān)和極限開關(guān)必須符合電氣安全觸點(diǎn)要求，不能使用普通的行程開關(guān)和磁開關(guān)、干簧管開關(guān)等傳感裝置。防越程保護(hù)開關(guān)都是由安裝在轎廂上的打板(撞桿)觸動的，打板必須保證有足夠的長度，在轎廂整個越程的范圍內(nèi)都能壓住開關(guān)，而且開關(guān)的控制電路要保證開關(guān)被壓住(斷開)時，電路始終不能接通。 防越程保護(hù)裝置只能防止在運(yùn)行中控制故障造成的越程，若是由于曳引繩打滑制動器失效或制動力不足造成轎廂越程，上述保護(hù)裝置是無能為力的。4.2 限速器和安全鉗 正常運(yùn)行的轎廂，一般發(fā)生墜落事故的可能性極少，但也不能完全排除這種可能性。一般常見的有以下幾種可能的原因：1曳引鋼絲繩因各種原因全部折斷；2蝸輪蝸桿的輪齒、軸、鍵、銷折斷； 3曳引摩擦繩槽嚴(yán)重磨損，造成當(dāng)量摩擦系數(shù)急劇下降，而平衡失調(diào)，轎廂又超載，則鋼絲繩和曳引輪打滑； 4轎廂超載嚴(yán)重，平衡失調(diào)，制動器失靈；5因某些特殊原因，例如平衡對重偏輕、轎廂自重偏輕，造成鋼絲繩對曳引輪壓力嚴(yán)重減少，致使轎廂側(cè)或?qū)χ貍?cè)平衡失調(diào)，使鋼絲繩在曳引輪上打滑。只要發(fā)生以上五種原因之一種，就可能發(fā)生轎廂(或?qū)χ?急速墜落的嚴(yán)重事故。因此按照國家有關(guān)規(guī)定，無論是乘客電梯、載貨電梯、醫(yī)用電梯等，都應(yīng)裝置限速器和安全鉗系統(tǒng)。在電梯的安全保護(hù)系統(tǒng)中，綜合安全保障是限速器、安全鉗和緩沖器。當(dāng)電梯在運(yùn)行中無論何種原因使轎廂發(fā)生超速、甚至墜落的危險狀況而所有其他安全保護(hù)裝置均未起作用的情況下，則靠限速器、安全鉗(轎廂在運(yùn)行途中起作用)和緩沖器的作用使轎廂停住而不致使乘客和設(shè)備受到傷害。所以限速器和安全鉗是防止電梯超速和失控的保護(hù)裝置。限速器是速度反應(yīng)和操作安全鉗的裝置。當(dāng)轎廂運(yùn)行速度達(dá)到限定值時(一般為額定速度的115以上)，能發(fā)出電信號并產(chǎn)生機(jī)械動作，以引起安全鉗工作的安全裝置。所以限速器在電梯超速并在超速達(dá)到臨界值時起檢測及操縱作用。安全鉗是由于限速器的作用而引起動作，迫使轎廂或?qū)χ匮b置制停在導(dǎo)軌上，同時切斷電梯和動力電源的安全裝置。安全鉗則是在限速操縱下強(qiáng)制使轎廂停住的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。限速器通常安裝在電梯機(jī)房或隔音層的地面，它的平面位置一般在轎廂的左后角或右前角處，限速器繩的張緊輪安裝在井道底坑。限速器繩繞經(jīng)限速器輪和張緊輪形成一全封閉的環(huán)路，其兩端通過繩頭連接架安裝在轎廂架上操縱安全鉗的杠桿系統(tǒng)。張緊輪的重量使限速器繩保持張緊，并在限速器輪槽和限速器繩之間形成摩擦力。轎廂上、下運(yùn)行同步地帶動限速器繩運(yùn)動從而帶動限速器輪轉(zhuǎn)動。如圖4.1所示。 圖4.1 限速器裝置的 1限速器輪；2凸輪；3棘輪；4限速器拉簧調(diào)節(jié)螺栓；5制動輪軸；6拉簧；7限速器支架；8膠輪；9棘齒；10挺桿 根據(jù)電梯安全規(guī)程的規(guī)定，任何曳引電梯的轎廂都必須設(shè)有安全鉗裝置，并且規(guī)定此安全鉗裝置必須由限速器來操縱，禁止使用由電氣、液壓或氣壓裝置來操作安全鉗。當(dāng)電梯底坑的下方有人通行或能進(jìn)入的過道或空間時，則對重也應(yīng)設(shè)有限速器安全鉗裝置。安全鉗裝置的構(gòu)成及其運(yùn)動分析：安全鉗裝置裝設(shè)在轎廂架或?qū)χ丶苌希蓛刹糠纸M成；(1)操縱機(jī)構(gòu)：它是一組連桿系統(tǒng)，限速器通過此連桿系統(tǒng)操縱安全鉗起作用。如圖4.2中的6，圖4.3中的6。(2)制停機(jī)構(gòu)：也叫做安全鉗(嘴)，作用是使轎廂或?qū)χ刂仆?，夾持在導(dǎo)軌上。如圖4.2中的1，圖4.3中的5。圖4.2限速器與安全鉗聯(lián)動原理示意圖1安全鉗；2轎廂；3眼速器繩；4張緊輪；5限速器；6連桿系統(tǒng)圖4.3 限速器與安全鉗聯(lián)動原理立面示意圖1限速器；2限速器繩；3張緊輪；4限速器斷繩開關(guān)；5安全鉗；6連桿系統(tǒng)；7安全鉗動作開關(guān)；8眼速器繩頭 安全鉗需要有兩組，對應(yīng)地安裝在與兩根導(dǎo)軌接觸的轎廂外兩側(cè)下方處。常見的是把安全鉗安裝在轎廂架下梁的上面。如圖4.2和圖4.3所示，限速繩兩端的繩頭與安全鉗杠桿的驅(qū)動連桿相連接。電梯正常運(yùn)行時，轎廂運(yùn)動通過驅(qū)動連桿帶動限速器繩和限速器運(yùn)動，此時，安全鉗處于非動作狀態(tài)，其制停元件與導(dǎo)軌之間保持一定的間隙。當(dāng)轎廂超速達(dá)到限定值時，限速器動作使夾繩夾住限速器繩，于是隨著轎廂繼續(xù)向下運(yùn)動，限速器繩提起驅(qū)動連桿促使連桿系統(tǒng)6聯(lián)動，兩側(cè)的提升拉桿被同時提起。帶動安全鉗制動楔塊1與導(dǎo)軌接觸，兩安全鉗同時夾緊在導(dǎo)軌上，使轎廂制停。安全鉗動作時，限速器的安全開關(guān)或安全鉗提拉桿操縱的安全開關(guān)，都會斷開控制電路，迫使制動器失電制動。只有當(dāng)所有安全開關(guān)復(fù)位，轎廂向上提起時，才能釋放安全鉗。安全鉗不恢復(fù)到正常狀態(tài)，電梯不能重新使用。 4.2.1 限速器限速器隨時監(jiān)控著交響的速度，即電梯超過額定速度時，能及時發(fā)出信號，產(chǎn)生機(jī)械動作切斷供電電路，使曳引機(jī)制動。如果電梯仍然無法制動則安裝在轎廂底部的安全鉗動作將轎廂強(qiáng)制制停。按動作原理可分為擺錘式和離心式兩種，離心式限速器較為常用。轎廂在運(yùn)行時，通過限速器繩頭拉動限速器繩，使限速器繩輪和連在一起的凸輪和控制輪(棘輪)同步轉(zhuǎn)動。擺錘由調(diào)節(jié)彈簧拉住，錘輪壓在凸輪上，凸輪轉(zhuǎn)動使擺錘上下擺動。轉(zhuǎn)動速度大，擺錘的擺動幅度也大。當(dāng)轎廂運(yùn)行超速時，由于擺錘擺動幅度加大，觸動超速開關(guān)，切斷電梯安全電路，使電梯停止運(yùn)行。若電梯在向下運(yùn)行，超速開關(guān)動作后沒有停止而繼續(xù)超速運(yùn)動，則當(dāng)速度超過額定速度115以后，因擺錘擺動幅度的進(jìn)一步加大，棘爪卡入制動輪中，使制動輪和連在一起的限速器繩輪停止轉(zhuǎn)動，由限速器繩頭和聯(lián)動機(jī)構(gòu)將安全鉗拉動，轎廂制停。擺錘式限速器一般用于速度較低的電梯。4.2.2安全鉗裝置 安全鉗裝置包括安全鉗本體、安全鉗提拉聯(lián)動機(jī)構(gòu)和電氣安全觸點(diǎn)，如圖4.4所示。圖4.4 安全鉗結(jié)構(gòu)及安裝位置1安全鉗楔塊；2安全鉗座；3轎廂架；4防晃架；5垂直拉桿； 6壓簧； 7防跳器； 8繩頭； 9限速器繩； 10主動杠桿；11安全鉗急停開關(guān)； 12壓簧； 13正反扣螺母； 14橫拉桿； 電氣安全開關(guān)應(yīng)符合安全觸點(diǎn)的要求，規(guī)定要求安全鉗釋放后需經(jīng)稱職人員調(diào)整后電梯方能恢復(fù)使用，所以電氣安全開關(guān)一般應(yīng)是非自動復(fù)位的，安全開關(guān)應(yīng)在安全鉗動作以前萵時動作，所以必須認(rèn)真調(diào)整主動杠桿上的打板與開關(guān)的距離和相對位置，以保證安全開關(guān)準(zhǔn)確動作。提拉聯(lián)動機(jī)構(gòu)一般都安裝在轎頂，也有電梯安裝在轎底的。此時應(yīng)將電氣安全開關(guān)設(shè)在從轎頂可以恢復(fù)的位置。安全鉗按結(jié)構(gòu)和工作原理可分為瞬時式安全鉗和漸進(jìn)式安全鉗，本課題選用漸進(jìn)式安全鉗。當(dāng)限速器動作楔塊被拉起夾在導(dǎo)軌上，由于轎廂仍在下行楔塊就繼續(xù)在鉗座的斜槽內(nèi)上滑，同時將鉗座向兩邊擠開。當(dāng)上滑到限位停止時，楔塊的夾緊力達(dá)到預(yù)定的最大值，形成一個不變的制動力，使轎廂的動能與勢能消耗在楔塊與導(dǎo)軌的摩擦上，轎廂以較低的減速度平滑制動。最大的夾持力由鉗尾部的彈簧調(diào)定。如圖4.5所示，是其結(jié)構(gòu)示意圖。圖4.5 楔塊漸進(jìn)式安全鉗結(jié)構(gòu)原理 1導(dǎo)軌；2拉桿；3楔塊；4鉗座；4.3 防人員剪切和墜落的保護(hù)和要求 在電梯事故中人員被運(yùn)動的轎廂剪切或墜入井道的事故占的比例較大，而且這些事故后果都十分嚴(yán)重，所以防止人員剪切和墜落的保護(hù)十分重要。圖4.6為門機(jī)機(jī)構(gòu)：圖4.6 門機(jī)機(jī)構(gòu) 1-減速齒輪；2連桿；3門機(jī)軸；4門機(jī)齒輪及鏈條；5廳門滑輪防人員墜落和剪切的保護(hù)主要由門、門鎖、門的電氣安全觸點(diǎn)和靜磁柵位移傳感器聯(lián)合承擔(dān)，標(biāo)準(zhǔn)要求：1當(dāng)轎門和層門中任一門扇未關(guān)好和門鎖嚙合7mm以上時，電梯不能啟動。2當(dāng)電梯運(yùn)行時轎門和層門中任一門扇被打開，電梯應(yīng)立即停止運(yùn)行。3當(dāng)轎廂不在層站時，在站層門外不能將層門打開。4 緊急開鎖的鑰匙只能交給一個負(fù)責(zé)人員，有緊急情況才能由稱職人員使用。5. PLC控制靜磁柵位移傳感器實現(xiàn)電梯平層控制，靜磁柵位移傳感器由“靜磁柵源”和“靜磁柵尺”兩部分結(jié)合使用。“靜磁柵源”使用鋁合金壓封無源釹鐵硼磁柵組成磁柵編碼陣列；“靜磁柵尺”用內(nèi)藏嵌入式微處理器系統(tǒng)的特制高強(qiáng)度鋁合金管材封裝，使用開關(guān)型霍爾傳感器件組成霍爾編碼陣列，鋁合金管材外部使用防氧化鍍塑處理?！办o磁柵源”沿“靜磁柵尺”軸線作無接觸（相對間隙寬容度和相對姿態(tài)寬容度達(dá)50mm）相對運(yùn)動時，由“靜磁柵尺”解析出數(shù)字化位移信息，直接產(chǎn)生高于毫米數(shù)量級的位移量數(shù)字信號。充分發(fā)掘嵌入式微處理器的資源，將數(shù)據(jù)更新速度提高到毫秒數(shù)量級，以便能適應(yīng)5m/S以下運(yùn)動速度的位移響應(yīng)。采用三菱FX2系列PLC控制靜磁柵位移傳感器實現(xiàn)電梯平層控制?？蓪崿F(xiàn)電梯控制的智能化，電梯運(yùn)行舒適感好，啟動、減速、平層的舒適感不因轎廂負(fù)載的變化而變化，取得了令人滿意的效果。圖4.7 電梯運(yùn)行速度曲線圖1 Vm電梯運(yùn)行額定速度 Vp平行爬層慢車速度綜合特點(diǎn)：1) 使用壽命長：無接觸檢測位置及角度，避免了機(jī)械損傷，理論上無壽命極限；2) 抗惡劣環(huán)境：40至100工作溫度范圍，連續(xù)高粉塵、泥漿、水下及高撞 擊、 強(qiáng)振動工作環(huán)境； 3) 直接絕對型測量：直接指示位移毫米數(shù)或旋轉(zhuǎn)角度數(shù)，無需換算，不怕掉電，任意定位控制； 4) 量程極長，分辨率適中：260毫米-2000米長度量程，分辨率0.2mm-1mm； 5) 極豐富的數(shù)據(jù)接口：4-20mA、1-5V等模擬量輸出，各類串并行數(shù)據(jù)接口以及 PROFIBUS等各種現(xiàn)場總線； 6) 安裝維護(hù)方便：在保持適度間隙的條件下，無約束安裝運(yùn)行。轎門、層門必須按規(guī)定裝設(shè)驗證門緊閉狀態(tài)的電氣安全觸點(diǎn)并保持有效。門關(guān)閉后門扇之間、門與周邊結(jié)構(gòu)之間的縫隙不得大于規(guī)定值。尤其層門滑輪下的擋輪要經(jīng)常調(diào)整，以防中分門下部的縫隙過大。門鎖必須符合安全規(guī)范要求，并經(jīng)型式試驗合格，鎖緊元件的強(qiáng)度和嚙合深度必須保證。電氣安全觸點(diǎn)必須符合安全規(guī)范要求，絕不能使用普通電氣開關(guān)。接線和安裝必須可靠，而且要防止由于電氣干擾而誤動作。在電梯操作中嚴(yán)禁開門“應(yīng)急”運(yùn)行。在一些電梯中為了方便檢修常設(shè)有開門運(yùn)行的“應(yīng)急”運(yùn)行功能，有的是設(shè)專門的應(yīng)緊運(yùn)行開關(guān)，有的是用檢修狀態(tài)下按著開門按鈕來實現(xiàn)開門運(yùn)行。GB7588規(guī)定只有在進(jìn)行平層和再平層及采取特殊措施的貨梯在進(jìn)行對接操作時，轎廂可在不關(guān)門的情況下短距離移動，其它情況，包括檢修運(yùn)行均不能開門運(yùn)行。裝有停電應(yīng)急裝置和故障應(yīng)急裝置的電梯，在轎廂層門未關(guān)好或被開啟的情況下，應(yīng)不能自動投入應(yīng)急運(yùn)行移動轎廂。4.4 緩沖裝置 電梯由于控制失靈、曳引力不足或制動失靈等發(fā)生轎廂或?qū)χ囟椎讜r，緩沖器將吸收轎廂或?qū)χ氐膭幽?，提供最后的保護(hù)，以保證人員和電梯結(jié)構(gòu)的安全。緩沖器分蓄能型緩沖器和耗能型緩沖器。前者主要以彈簧和聚氨酯材料等為緩沖元件，后者主要是油壓緩沖器。當(dāng)電梯額定速度很低時(如小于04ms)，轎廂和對重底下的緩沖器也可以使用實體式緩沖塊來代替，其材料可用橡膠、木材或其它具有適當(dāng)彈性的材料制成。但使用實體式緩沖器也應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，能承受具有額定載荷的轎廂(或?qū)χ?，并以限速器動作時的規(guī)定下降速度沖擊而無損壞。1彈簧緩沖器彈簧緩沖器的結(jié)構(gòu)及其型式：彈簧緩沖器(見圖4.8)一般由緩沖橡皮、緩沖座、彈簧、彈簧座等組成，用地腳螺栓固定在底坑基座上。圖4.8 彈簧緩沖器構(gòu)造 1墊圈；2緩沖座；3彈簧；4底座；5地腳螺栓；工作原理和特點(diǎn)：彈簧緩沖器是一種蓄能型緩沖器，因為彈簧緩沖器在受到?jīng)_擊后，它將轎廂或?qū)χ氐膭幽芎蛣菽苻D(zhuǎn)化為彈簧的彈性變形能(彈性勢能)。由于彈簧的反力作用，使轎廂或?qū)χ氐玫骄彌_、減速。但當(dāng)彈簧壓縮到極限位置后，彈簧要釋放緩沖過程中的彈性變形能使轎廂反彈上升，撞擊速度越高，反彈速度越大，并反復(fù)進(jìn)行，直至彈力消失、能量耗盡，電梯才完全靜止。蓄能式緩沖器的總行程應(yīng)至少等于相當(dāng)于115%額定速度的重力制停距離的兩倍，即0.067 v 2 X 2=0.134 v2（m），無論如何，此行程不得小于65mm。因此彈簧緩沖器的特點(diǎn)是緩沖后存在回彈現(xiàn)象，回彈次數(shù)和高度決定于轎箱的沖擊速度、載荷及彈簧剛度。電梯速度越高，回彈越嚴(yán)重。因此，存在著緩沖不平穩(wěn)的缺點(diǎn)，所以彈簧緩沖器僅適用于低速電梯。2緩沖器的安裝緩沖器一般安裝在底坑的緩沖器座上。若底坑下是人能進(jìn)入的空間，則對重在不設(shè)安全鉗時，對重緩沖器的支座應(yīng)一直延伸到底坑下的堅實地面上。轎底下梁碰板、對重架底的碰板至緩沖器頂面的距離稱緩沖距離，對蓄能型緩沖器應(yīng)為200350mm；對耗能型緩沖器應(yīng)為150400mm。4.5 停止開關(guān)和檢修運(yùn)行裝置 1停止開關(guān)一般稱急停開關(guān)，按要求在轎頂，底坑和滑輪間必須裝設(shè)停止開關(guān)。停止開關(guān)應(yīng)符合電氣安全觸點(diǎn)的要求，應(yīng)是雙穩(wěn)態(tài)非自動復(fù)位的、誤動作不能使其釋放。停止開關(guān)要求是紅色的，并標(biāo)有“停止”和“運(yùn)行”的位置，若是刀閘式或撥桿式開關(guān)，應(yīng)以把手或撥桿朝下為停止位置。轎頂?shù)耐Ｖ归_關(guān)應(yīng)面向轎門，離轎門距離不大于1m。底坑的停止開關(guān)應(yīng)安裝在進(jìn)入底坑可立即觸及的地方。當(dāng)?shù)卓虞^深時可以在下底坑時梯子旁和底坑下部各設(shè)一個串聯(lián)的停止開關(guān)。最好是能聯(lián)動操作的開關(guān)。在開始下底坑時即可將上部開關(guān)打在停止的位置，到底坑后也可用操作裝置消除停止?fàn)顟B(tài)或重新將開關(guān)處于停止位置。轎廂裝有無孔門時，轎內(nèi)嚴(yán)禁裝設(shè)停止開關(guān)。2檢修運(yùn)行是為便于檢修和維護(hù)而設(shè)置的運(yùn)行狀態(tài)，由安裝在轎頂或其它地方的檢修運(yùn)行裝置進(jìn)行控制。檢修運(yùn)行時應(yīng)取消正常運(yùn)行的各種自動操作，如取消轎內(nèi)和層站的召喚，取消門的自動操作。此時轎廂的運(yùn)行依靠持續(xù)撳壓方向操作按鈕操縱，轎廂的運(yùn)行速度不得超過063ms，門的開關(guān)也由持續(xù)撳壓開關(guān)門按鈕控制。檢修運(yùn)行時所有的安全裝置如限位和極限、門的電氣安全觸點(diǎn)和其它的電氣安全開關(guān)及限速器安全鉗均有效，所以檢修運(yùn)行是不能開著門走梯的。檢修運(yùn)行裝置包括一個運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)、操縱運(yùn)行的方向按鈕和停止開關(guān)。該裝置也可以與能防止誤動作的特殊開關(guān)一起從轎頂控制門機(jī)構(gòu)的動作。檢修轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)是符合電氣安全觸點(diǎn)要求的雙穩(wěn)態(tài)開關(guān)，有防誤操作的措施，開關(guān)的檢修和正常運(yùn)行位置有標(biāo)示，若用刀閘或撥桿開關(guān)則向下應(yīng)是檢修運(yùn)行狀態(tài)。轎廂內(nèi)的檢修