电梯结构与原理相关介绍-PPT.ppt
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1、l电梯结构与原理相关介绍电梯历史与发展l l公元前1100年,周朝出现了提水用的辘轳,是一种卷筒式卷扬机。l l公元前236年,古希腊科学家阿基米德制成的卷筒式卷扬机。l l1765年英国人瓦特发明了蒸汽机,人类用机械动力完成繁重的体力活动。l l1835年,英国出现了蒸汽机驱动的升降机。l l1845年,英国人汤姆逊制成了世界上第一台液压升降机。2电梯历史与发展 l l1852年,美国人伊莱沙伊莱沙格雷夫斯格雷夫斯奥的斯奥的斯先生发明安全客运升降机。3电梯历史与发展l奥的斯公司在1892年发明按钮操纵;1915年制造出微调节自动平层电梯;1924年安装了第一台信号控制系统;1928年开发并安
2、装了集选控制电梯;1946年在电梯上使用群控方式。l1976年,日本富士达公司开发了速度为10m/s的直流无齿轮曳引电梯。4电梯历史与发展l l1889年,奥的斯公司制成第一台直流电动机驱动的升降机。l l1892年,乔治H韦勒设计出带有活动扶手的扶梯。l l1899年,第一台梯阶式扶梯试制成功。l l1900年,交流感应电动机问世,并用于电梯驱动l l1903年,奥的斯公司采用曳引驱动方式代替卷筒驱动。5l三个阶段:l19001949年,对进口电梯的销售、安装、维保阶段,拥有约1100台电梯。l19501979年,独立开发研制、自行生产阶段,生产安装约1万台电梯。l1980年至今,成立三资企
3、业,电梯行业快速发展阶段,现为世界上最大的电梯使用市场和电梯生产国。我国电梯历史与发展6电梯技术发展方向l超高速电梯l电梯智能群控系统l蓝牙技术应用l电梯发展更加环保、绿色l电梯产业将网络化、信息化7l大家有疑问的,可以询问和交流大家有疑问的,可以询问和交流l l可以互相讨论下,但要小声点可以互相讨论下,但要小声点8电梯的定义国家标准GB/T70242008电梯、自动扶梯、自动人行道术语规定的电梯定义为:电梯,服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢,运行在至少两列垂直或倾斜角小于15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构型式便于乘客出入或装卸货物。9电梯整体结构1011电梯四大空间l机房部分电
4、源开关、控制柜、曳引机、导向轮、限速器。l井道部分导轨、导轨支架、对重、缓冲器、限速器张紧装置、补偿链、随行电缆、底坑、井道照明。l层站部分层门(厅门)、呼梯装置(召唤盒)、门锁装置、层站开关门装置、层楼显示装置。l轿厢部分轿厢、轿厢门、安全钳装置、平层装置、导靴、开门机、轿内操纵箱、指层灯、报警装置。12电气控制系统电力拖动系统门系统轿厢系统曳引系统导向系统安全保护系统重量平衡系统电梯八大系统13电梯八大系统电梯电梯机械部分机械部分电气部分电气部分轿厢系统轿厢系统导向系统导向系统曳引系统曳引系统门系统门系统重量平衡系统重量平衡系统电力拖动系统电力拖动系统电气控制系统电气控制系统安全保护系统安
5、全保护系统14电梯功能上的八大系统15电梯主要参数l额定载重量(kg):电梯设计所规定的轿厢内最大载荷l额定速度(m/s):电梯设计所规定的轿厢运行速度16电梯参数l电梯用途:客梯、货梯、病床梯等l轿厢尺寸(mm):宽深高l门的型式:中分门、旁开门、栅栏门、双折门,对于旁开有左开门和右开门l拖动方式:交流、直流、VVVF等l控制方式:手动控制、按钮控制、信号控制、集选控制、并联控制、梯群控制等l其它参数17电梯用途分类l1、乘客电梯(K):客梯l2、载货电梯(H):货梯l3、客货两用电梯(L)l4、病床电梯(B)l5、住宅电梯(Z)l6、杂物电梯(W)l7、船用电梯(C)l8、观光电梯(G)l
6、9、汽车电梯(Q)l10、其它电梯:冷库、防爆、矿井18电梯运行速度分类l1、低速梯:v1m/s,10层以下建筑物l2、快速梯:1m/sv2m/s,10层以上l3、高速梯:2m/sv3m/s,16层以上l4、超高速梯:v3m/s,超高层建筑物19电梯拖动方式分类l1、直流电梯(Z)l2、交流电梯(J):交流双速、交流调速、变频调速l3、液压电梯(Y)l4、齿轮齿条电梯(施工升降机)l5、螺旋式电梯l6、直线电机驱动电梯20电梯操控方式分类l1、手柄控制(S)l2、按钮控制(A)l3、信号控制(XH)l4、集选控制(JX)l5、并联控制(BL)l6、梯群控制(QK):群控电梯l7、微机控制(W)
7、21电梯其它分类一、有无机房1、有机房2、无机房二、曳引机结构型式1、有齿轮2、无齿轮22电梯结构简图MachineControllerCables有机房有机房MachineFlat beltsController无机房无机房背包架式背包架式2324电梯型号编制方法例如:TKJ1000/1.6BLW:交流调速乘客电梯,额定载重量1000kg,额定速度1.6m/s,微机并联控制。25电梯的性能要求l1、安全性:首要指标,绝对保证l2、可靠性:反映电梯技术的先进程度,用发生故障的几率来反映l3、平层准确度:轿厢地坎上平面与层门地坎上平面之间在垂直方向上的距离26电梯的性能要求l4、舒适性:敏感指标
8、,性能的综合反映(1)速度:92%Vnv105%Vn(2)加、减速度最大值均不应大于1.5m/s2(3)平均加、减速度不应小于:1.0m/sv2.0m/s0.48m/s22.0m/sv2.5m/s0.65m/s2(4)开关门时间限制:表2-3(5)振动:轿厢振动加速度不应大于25cm/s2(垂直),15cm/s2(水平)(6)噪声:没异响、撞击声,表2-427电梯常用名词术语1、检修速度2、电梯提升高度3.机房(高度、宽度、深度、面积)4、辅助机房(隔层、滑轮间)5、层站6、井道7、底层端站、顶层端站8、层间距离9、基站:轿厢无投入运行指令时停靠的层站,一般位于大厅或底层端站乘客最多的地方。1
9、0、开门宽度11、轿厢尺寸12、缓冲器工作行程13、对接操作14、隔层停靠15、曳引比16、消防开关17、独立操作18、安全触板19、补偿装置20、地坎21、曳引机22、绳头组合等28电梯对建筑物的一般要求l机房(面积、高度、曳引机和控制柜布局、电源、地面承载要求、吊钩、承重梁、绳孔处理、消防设施、避雷)l井道(垂直度单层5mm,总高度10mm,井道尺寸偏差)l底坑29曳引式电梯优点l1、安全可靠l2、提升高度大l3、结构紧凑l4、可以使用高转速电动机30曳引传动关系钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢,一端连接对重装置,轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮的绳槽内。电动机转动时,由于曳引轮绳
10、槽与曳引钢丝绳之间的摩擦力,带动钢丝绳使轿厢和对重作相对运动,轿厢在井道中沿导轨上下运行。31曳引传动关系曳引绳和曳引轮之间的摩擦力称为曳引力T。要使电梯运行,则:TP1P2P1P2TP1TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP1P2TP2P1TP2P1TP2P1TP2P1TP232曳引系统受力分析1、电梯轿厢上行加速阶段的曳引力T1:(F=ma)F=P1(G+Q),m=(G+Q)/gP1(G+Q)=(G+Q)a/gP1=(G+Q)(1+a/g)同理:P2=W(1a/g)T1=P1P2=(G+Q)(1+a/g)W(1a/g)P1P2G+QWT T TP1TP1
11、TP1TP1TP1TP1TP1TP1TG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1T33曳引系统受力分析2、轿厢稳定上行阶段的曳引力T2:P1=(G+Q),P2=WT2=P1P2=(G+Q)W3、轿厢上行减速阶段的曳引力T3:P1=(G+Q)(1a/g)P2=W(1a/g)T3=P1P2=(G+Q)(1a/g)W(1+a/g)P1P2G+QWT T TP1TP1TP1TP1TP1TP1TP1TP1TG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1TWG+QP1T34曳引系统受力分析4、轿厢下行加速阶段的曳引力T4
12、:(下行加速与上行减速,加速度方向相同)T4=T3=(G+Q)(1a/g)W(1+a/g)5、轿厢下行加速阶段的曳引力T5:T5=T2=(G+Q)W6、轿厢下行加速阶段的曳引力T6:T6=T1=(G+Q)(1+a/g)W(1a/g)随着载重量大小不同和电梯运行工况不同,其曳引力不仅大小有变化,而且还会出现负值。当负值时,为控制电梯速度。35曳引力变化情况分析当轿厢满载上升时曳引力为正,说明曳引力的作用是驱动轿厢运行,此时功率流向为:曳引电动机减速箱曳引轮曳引绳轿厢,这时电梯的曳引系统输出动力。当轿厢满载下降是曳引力为负,表明曳引力的作用方向与轿厢运行方向相反,曳引力是控制轿厢速度,此时曳引系统
13、的功率流向为:轿厢曳引绳曳引轮减速箱曳引电动机,曳引系统是在消耗动力,曳引电动机作发电制动运行。36曳引系数电梯曳引绳受力简图如图所示:设此时曳引绳在曳引轮上正处于将要打滑,但还没有打滑的临界平衡状态。根据著名的欧拉公式T1与T2之间有如下关系:式中:f当量摩擦系数,与绳槽、轮材有关曳引绳在曳引轮上的包角;e自然对数底数e=2.71828式中的称为曳引系数,曳引系数是一个客观量,它与、有关。电梯能正常工作,曳引力必须满足:T1/T237当量摩擦系数 对V型槽:对半圆槽或带切口槽:l式中:l曳引绳在曳引轮绳槽中的当量摩擦系数l曳引轮上带切口的绳槽或半圆绳槽的切口角,对半圆槽,=0l曳引轮上V型槽
14、的夹角l曳引绳与铸铁曳引轮之间的摩擦系数,=0.0938曳引轮绳槽与曳引力的关系常用的曳引轮绳槽的形状:半圆槽、楔(V)形槽和带切口的半圆槽(又称凹形槽)。1、V形槽的摩擦系数最高,半圆形带切口槽次之,半圆形槽最小。2、V形槽磨损严重,易卡绳,一般只用在杂物梯等轻载低速电梯上。39曳引轮绳槽与曳引力的关系3、半圆形槽与钢丝绳的接触面积最大,钢丝绳在绳槽中变形小、摩擦小,有利于延长使用寿命,多用于非曳引轮。但其摩擦系数小,所以必须增大包角才能提高其曳引能力。一般只能用于复绕式电梯,常见于高速电梯。4、槽底部切制了一个楔形槽,使钢丝绳在沟槽处发生弹性变形,有一部分楔入槽中,增大摩擦系数,提高曳引能
15、力,当量摩擦系数大为增加,一般可为半圆槽的1.52倍。即使磨损严重,摩擦力基本不发生变化,由于有这一优点,使这种槽形在电梯上应用最为广泛。40 包角对曳引力的影响1、包角():曳引绳与曳引轮相接触的一段圆弧所对应的圆心角。包角越大,摩擦力越大,即曳引力越大。2、半绕式:半绕式的每根钢丝绳在曳引轮上只绕一次,绕绳的包角一般为150o180o3、全绕式:全绕式的每根钢丝绳在曳引轮上绕二次,其包角可扩大到300o360o41电梯的曳引条件根据国标GB75882003的规定:电梯在下面两种工作状态下应保证曳引绳在曳引轮绳槽上不出现打滑现象:1、空载电梯在最高停站处处于上升制动状态(或下降起动状态)。2
16、、装有125%额定载荷的电梯,在最低停站处处于下降制动状态(或上升起动状态)。42电梯的曳引条件为了满足上述曳引条件,在设计曳引系数时应按以下公式进行:T1/T2两种极限状态下,曳引轮两边曳引绳中的较大静拉力与较小静拉力之比;C1与加速度、减速度有关的动力系数,C1=(g+a)/(g-a),g=9.8m/s2。a为轿厢的制动减速度(或起动加速度)。43C1的最小允许值如下:电梯的额定速度C1值v0.63m/s1.100.63m/sv1.00m/s1.151.00m/sv1.60m/s1.201.60m/sv2.50m/s1.25C2与因磨损而发生的绳槽形状改变有关的系数,对于曳引轮绳槽为半圆形
17、和半圆形下部开切口的C2=1,对于曳引轮绳槽为V形的C2=1.244电梯的最大曳引能力当曳引系数已经确定的情况下,应如何估算电梯的最大曳引能力:设:G为空载轿厢自重,Q为额定载重量,G+0.5Q为对重重量,P为未被平衡的曳引钢丝绳的重量。1、对重重量等于G+0.5Q时,电梯的最大曳引能力(空载最高)T1=0.5Q+G+P,T2=G45电梯的最大曳引能力2、当对重量已经确定时,假设对重重量为W,电梯的最大曳引能力(满载最低)T1=Q+G+P,T2=W46允许轿厢最小自重1、当空载轿厢位于最高停站处上升制动时2、当装有125%额定负载的电梯位于最低停站处下降制动时可以看出,轿厢自重G越小则越接近/
18、C1C2,如果轿厢自重小到一定程度则可能出现超过允许值的情况。产生打滑现象,因此必须限制轿厢最小自重。47允许轿厢最小自重48对重重量计算对重重量W的计算公式为:W=G+KQ式中:W对重重量(kg)G轿厢自重(kg)K电梯平衡系数,k=0.40.5Q额定载重量(kg)49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=0405,即对重平衡4050额定载荷。故对重侧的总重量应等于轿厢自重加上0405倍的额定载重量。此0405即为平衡系数。一般客梯:K=0.40.5货梯:K=0.450.55平衡系数是对重平衡额定载重量的比例系数。50曳引轮上的驱动转矩MM=(G+
19、T-W)R式中:T轿厢实际载重量W对重重量R曳引轮半径G轿厢自重51增加曳引力的方法l1、选择形状合适的曳引轮绳槽l2、增大曳引绳在曳引轮上的包角l3、选择耐磨且摩擦系数大的材料制造曳引轮l4、曳引绳不能过度润滑l5、平衡系数为0.40.5,保证合理的对重重量52曳引传动形式53曳引比曳引比是指电梯运行时曳引轮绳槽处线速度与轿厢运行速度之比,用i表示,也叫做钢丝绳倍率曳引机的位置可以在上,也可在下,以上居多。钢丝绳倍率i=1,2,454i=1上置式i=2上置式i=2下置式i为钢丝绳倍率55比压比压直接影响钢丝绳的磨损,应给以控制,比压与绳槽的密切相关。1、带切口的半圆槽或半圆槽:2、V形槽:5
20、6但在轿厢装有额定载重量的情况下,比压必须保证不大于下列值:式中:d曳引钢丝绳直径(mm)D曳引轮节圆直径(mm)n曳引绳根数P比压(MPa)T轿厢以额定载重量停靠在最低层站时,轿厢一侧曳引绳的静拉力(N)VC对应于轿厢额定速度的曳引绳速度(m/s)57电梯运行的基本要求1、安全舒适,工作灵敏可靠,便于维修,控制线路简单。2、运行时噪声低,振动小,能频繁地启动、减速、停止,换向平稳。3、操作使用方便,自动化程度高,平层准确。58舒适感与快速性的矛盾统一电梯的速度曲线对电梯的快速性要求对电梯的快速性要求电梯作为一种交通工具,对于快速性的要求是必不可少的。快速性主要通过如下方法得到:l1.提高电梯
21、额定速度,电梯的额定速度提高,运行时间缩短,达到为乘客节省时间的目的,目前超高速电梯额定速度已达20m/s。在提高电梯额定速度的同时应加强安全性、可靠性的措施,因此梯速提高,造价也随之提高。l2.集中布置多台电梯,通过电梯台数的增加来节省乘客候梯时间,当然电梯台数的增加不是无限制的,通常认为,在乘客高峰期间,使乘客的平均候梯时间少于30s即可。l3.尽可能减少电梯起、停过程中加、减速所用时间,电梯是一个频繁起、制动的设备,它的加速、减速所用时间往往占运行时间的很大比重,电梯单层运行时,几乎全处在加速、减速运行中,如果加、减速阶段所用时间缩短,便可以为乘客节省时间,达到快速性要求。59对电梯的舒
22、适性要求对电梯的舒适性要求l1由加速度引起的不适。乘梯时的不舒适感主要有失重感、超重感、浮游感、不平稳感。考虑到人体生理上对加、减速度的承受能力,电梯技术条件中规定:“电梯的起制动应平稳、迅速。加、减速度最大值不大于1.5m/s2。”l2由加速度变化率引起的不适。实验证明,人体不但对加速度敏感,对加速度的变化率(或称加加速度)也很敏感。我们用a来表示加速度,用来表示加速度变化率,则当加速度变化率较大时,人的大脑感到晕眩、痛苦,其影响比加速度a的影响还严重。我们称加速度变化率为生理系数,在电梯行业一般限制生理系数不超过1.3m/s3。60当轿厢静止或匀速升降时,轿厢的加速度、加加速度都是零,乘客
23、不会感到不适;而在轿厢由静止启动到以额定速度匀速运动的加速过程中,或由匀速运动状态制动到静止状态的减速过程中,既要考虑快速性的要求,又要兼顾舒适感的要求。也就是说,在加、减速过程中既不能过猛,也不能过慢:过猛时快速性好了,舒适性变差;过慢时舒适性变好,快速性却变差。因此,有必要设计电梯运行的速度曲线,让轿厢按照这样的速度曲线运行,既能满足快速性的要求,也能满足舒适性的要求,科学、合理地解决快速性与舒适性的矛盾。电梯的速度曲线61下图中曲线ABCD就是这样的速度曲线。其中AEFB段是由静止起动到匀速运行的加速段速度曲线;BC段是匀速运行段,其梯速为额定梯速;CFED段是由匀速运行制动到静止的减速
24、段速度曲线,通常是一条与起动段对称的曲线。62加速段速度曲线AEFB段的AE段是一条抛物线,EF段是一条在E点与抛物线AE相切的直线,而FB段则是一条反抛物线,它与AE段抛物线以EF段直线的中点相对称。设计电梯的速度曲线,主要就是设计起动加速段AEFB段曲线,而CFED曲线与AEFB段镜像对称,很容易由AEFB段的数据推出,BC段为恒速段,其速度为额定速度,无需计算。63函授表达式64电梯曳引系统作用:向电梯输送与传递动力,使电梯运行。曳引机曳引机导向轮导向轮反绳轮反绳轮曳引绳曳引绳曳引系统曳引系统65电动机制动器(联轴器)减速器(无齿轮曳引机没有减速箱)曳引轮底座曳引机组成:66曳引机分类交
25、流电动机同步电动机异步电动机单速双速调速VVVF杂物梯货梯客梯等67曳引机分类直流电动机:超高速电梯大量使用,结构复杂,必须配备交流直流转换器,价格昂贵。永磁同步电动机68曳引机分类有齿轮曳引机:电动机动力是通过减速箱传动到曳引轮上的称为有齿轮曳引机。无齿轮曳引机:电动机动力不通过减速箱而直接传动到曳引轮上的称为无齿轮曳引机。69永磁同步无齿轮曳引机的特点乘坐舒适感好;运行噪声低;高效节能,效率高;体积小、重量轻,维保量小;使用寿命长,安全可靠。70曳引机的基本参数与型号一、曳引机的基本参数:a.曳引机额定速度(m/s):0.631.001.251.602.002.50b.曳引机额定载重(Kg
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