電梯機械系統基本結構與工作原理

電梯機械系統基本結構：

電梯可分成電氣系統與機械系統兩大部分，電氣系統主要是控制電梯的運行過程，相當于人的神經，而機械系統則是作用于電梯的傳動、減速器、制動等，相當于人的軀體。結構如下圖。

機械系統可分為：曳引系統、導向系統、轎廂、門系統、重量平衡系統、電力拖動系統、安全保護系統等。

曳引系統結構及功能

功能：輸出與傳遞動力，使電梯運行

組成：主要由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪、反繩輪等組成

曳引機：電動機、制動器、減速箱等組成，為電梯的運行提供動力，如無齒輪，則沒有減速箱。

曳引鋼絲繩：連接轎廂和對重，靠與曳引輪間的摩擦力來傳遞動力，驅動轎廂升降。

導向輪：安裝在曳引機機架上或承重梁上，將曳引繩引向對重或轎廂的鋼絲繩輪。

反繩輪：設置在轎廂頂和對重架頂部的動滑輪及設置在機房的定滑輪，根據需要曳引繩繞過反繩輪可構成不同的曳引比

導向系統結構及功能

功能：限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導軌上下作升降運動。

組成：由導軌、導靴、導軌支架組成

導軌：在井道中確定轎廂與對重的相互位置，并對它們的運動起導向作用的組件，一般由鋼軌與連接板構成。

導靴：安裝在轎廂和對重架上，與導軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于導軌的部件。

導軌架：是支承導軌的組件，固定在井道壁上。

轎廂

功能：用以運送乘客或貨物的電梯組件，是電梯的工作部件。

組成：由轎廂架與轎廂體（轎壁、轎頂、轎底及操縱箱等）構成，對于客梯，轎底一般安裝有負載稱重裝置。

轎廂架：固定轎廂體的承重構架，由上梁、立柱、底梁等組成

轎廂體：電梯的工作容體，具有與載重量和服務對象相適應的空間，由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂等組成。

門系統

功能：封住層站入口和轎廂入口

組成：由轎廂門、層門、開門機、門鎖裝置等組成。

轎廂門：設在轎廂入口的門，由轎門板、門導軌、轎廂地坎等組成。

層門：又稱廳門，設置在每個層站入口的門，由門、門導軌、層門地坎、層門聯動機構及自復門機構等組成。

開門機：使轎廂門及層門開啟或關閉的裝置。

門鎖裝置：設置在層門內側，門關閉后將層門鎖緊，同時接通安全回路，使電梯方能運行的機電連鎖安全裝置。

2.1.5重量平衡系統

功能：相對平衡轎廂重量，使轎廂與對重間的重量差保持在某一個限額之內，減少電梯曳引電動機功率的損耗，減少鋼絲繩與曳引輪之間的曳引力（摩擦力），從而延長鋼絲繩的使用壽命，保證電梯的曳引傳動正常。

組成：對重和對重塊及重量補償裝置。

對重：由對重架和對重塊組成，其重量與轎廂滿載時的重量成一定比例，與轎廂間的重量差具有一個恒定的最大值，又稱平衡重。

對重重量=轎廂重量+K*額定載重量（K=0.4-0.5）

重量平衡裝置：補償轎廂與對重側曳引繩長度變化對電梯平衡設計影響的裝置，一般有平衡鏈和平衡鋼絲繩。

電力拖動系統

功能：提供動力，實行電梯速度控制。

組成：供電系統、曳引電動機、速度反饋裝置、調速裝置等

曳引電動機：電梯的動力源，交流電梯使用交流電動機，直流電梯使用直流電動機或晶閘管。

供電系統：為電梯的電機提供電源的裝置。

速度反饋裝置：為調速裝置提供電梯實際速度信號的反饋裝置，如測速發電機、速度編碼器等，一般安裝在曳引電動機尾部。

調速裝置：對曳引電動機實行速度調節和控制的裝置。

安全保護系統

功能：保證電梯安全使用，防止一切危及人身安全的事故發生

組成：主要由限速器、安全鉗、緩沖器、端站保護裝置等

限速器：能反映電梯實際運行速度，當電梯速度超過允許值時，能發出電信號及產生機械動作，切斷安全回路或迫使安全鉗動作，安裝在機房中。

安全鉗：能與限速器產生連動，以機械動作將轎廂強行制停在導軌上，安裝在轎廂或對重的兩側。

緩沖器：當轎廂或對重撞擊底坑時吸收能量，保證轎廂安全制停，有彈簧式及油壓式之分。

端站保護裝置：一組防止電梯超越上、下端站的開關或強迫換速裝置，能在轎廂或對重碰到緩沖器前，切斷控制回路或總電源，使電梯安全制停。

電梯工作原理

曳引繩兩端分別連著轎廂和對重，纏繞在曳引輪和導向輪上，曳引電動機通過減速器變速后帶動曳引輪轉動，靠曳引繩與曳引輪摩擦產生的牽引力，實現轎廂和對重的升降運動，達到運輸的目的。固定在轎廂上的導靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導軌往復升降運動，防止轎廂在運行中偏斜或擺動。常閉塊式制動器在電動機工作時松閘，使電梯運轉，在失電情況下制動，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止狀態，供人員和貨物出入。轎廂是運載乘客或其他載荷的箱體部件，對重來平衡轎廂載荷、減少電動機功率。補償裝置用來補償曳引繩運動中的張力和重量變化，使曳引電動機負載穩定，轎廂得以準確停靠。電氣系統實現對電梯運動的控制，同時完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統隨時顯示轎廂。

3電梯傳動系統比較與選擇（包括提升方式與減速器）

 確定電梯參數

 本次選用的電梯型號為APG1000VF250C10/TX-2KS,即額定速度v=2.5m/s，額定載荷G=1000kg，開門寬度L=1000mm，維修時速度不能超過0.63m/s,三個平動方向上的自由度的振動加速度均不能超過0.25m/s2。

提升方式選擇

 常用的電梯提升方式如下：

  1、鋼絲繩驅動式電梯

　　它可分成兩種不同的型式，一種是被廣泛采用的摩擦曳引式。另一種是卷筒強制式。前一種安全性和可靠性都較好，后一種的缺點較多，已很少采用。

2、齒輪齒條驅動式電梯

　　它通過兩對齒輪齒條的嚙合來運行；運行振動、噪聲較大。這種型式一般不需設置機房，由轎廂自備動力機構，控制簡單，適用于流動性較大的建筑工地。目前已劃入建筑升降機類。

3、鏈條鏈輪驅動式電梯

　　這是一種強制驅動型式，因鏈條自重較大，所以提升高度不能過高，運行速度也因鏈條鏈輪傳動性能局限而較低。但它在用于企業升降物料的作業中，有著傳動可靠，維護方便，堅固耐用的優點。

4、液壓驅動式電梯

這種驅動式電梯歷史較長，它可分為柱塞直頂式和柱塞側置式。優點是機房設置部位較為靈活，運行平穩，采用直頂式時不用轎廂安全鉗及底坑地面的強度可大大減小，頂層高度限制較寬。但其工作高度受柱塞長度限制，運行高度較低。在采用液壓油作為工作介質時，還須充分考慮防火安全的要求。

5、磁懸浮電梯即直線電動機驅動的電梯

其驅動形式主要分為4 種，即筒形直線感應電動機驅動、扁平形直線感應電動機驅動、永磁直線同步電動機驅動和超導直線同步電動機驅動。磁懸浮電梯相對于傳統電梯最大的優勢是無摩擦、低噪聲小、輕振動、高舒適性，對其安全性和能否準確控制其曳引電機是磁懸浮電梯實際應用的核心所在。

由于我們選用的電梯為載客垂直電梯，樓層較高，速度較快，對于負載能力要求不大，綜合考慮，選用方案5。

磁懸浮電梯原理及結構

磁懸浮電梯研究主要集中于筒形直線感應電動機驅動和永磁直線同步電機機驅動，根據初級繞組設置位置不同，可分為“井道初級式”和“轎廂初級式”兩種，在此，曳引機可以采用直線電動機來作為動力源和 “井道初級式”結構，即在井道上設置初級繞組，在轎廂上設置次級繞組，普通直線電動機一般設計為短初級、長次級結構，本文為雙邊形長初級短次級直線感應電動機，其結構如圖所示。

本系統主要包括轎廂、對重裝置、導向系統、直線感應電動機初級繞組、直線感應電動機次級繞組、真空開關和VVVF 控制器。為了充分保障電梯使用者的安全，防止故障斷電后電梯出現突然降落或“蹲底”事故，同時實現節能的目的，電梯配置配重，即通過曳引鋼絲繩使對重裝置和轎廂分別處于曳引輪的兩側。為了降低系統成本，其中對重裝置采用和常規電梯一樣的滾動導靴、T 形導軌和導軌架組成的導向系統。電梯轎廂側使用直線感應電動機，具體包括直線感應電機初級繞組、直線感應電機次級繞組、切換開關和VVVF 控制器等，其中直線感應電動機初級繞組安裝于電梯井道，直線感應電機次級繞組安裝在電梯轎廂上。為使轎廂懸浮，電梯需設置輔助導靴，輔助導靴與轎廂的間隙一般設置為初級繞組與次級繞組氣隙值的一半。輔助導靴的另一作用是當曳引機出現故障時，可以手動盤曳引輪，以使轎廂處于合適位置，便于檢修。當系統正常工作時，首先給直線感應電動機兩個次級繞組通入大小相同的偏置電流，由位置傳感器檢測初級繞組和次級繞組間的氣隙值，當兩邊的氣隙不一樣大時，調整偏置電流大小，直至初級繞組和次級繞組間的氣隙達到設定值，即電梯轎廂實現懸浮。然后給直線感應電動機初級繞組通入三相對稱正弦電流，在直線感應電動機初級繞組和直線感應電動機次級繞組的氣隙中產生行波磁場，該行波磁場按照同步速度vs平移，直線感應電動機次級繞組在行波磁場切割下，產生感應電動勢并產生電流，從而產生使電梯上升或下降的驅動力和制動力。

電梯的等效電路圖可以如下表示

α為兩個電感的比值L?/L?,通過調節滑動電阻可以對直線電動機進行調節。由電工學知識可知：

初級輸入功率

接下來對磁懸浮系統進行穩定性判斷：

國中Co為定子與轉子之間的距離。

得出該系統不穩定。