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第一章 緒論
第一節(jié) 電梯的分類
一、電梯的分類
電梯的分類有各式各樣:
(1 )按用途分類有乘客電梯、載貨電梯、醫(yī)用電梯、觀光電梯、車輛電梯、船舶電梯、建筑施工電梯等
(2) 按速度分類低速電梯1 m/s以下
中速電梯1 -2m/s
高速電梯2m/s以上
超高速電梯5m/s以上
(3) 按驅(qū)動(dòng)電源分類交流電梯速度 一般小于2m/s
直流電梯速度 一般大于2m/s
(4) 按控制方式分類有層間控制，簡易集選控制，集選控制、有/無司機(jī)控制、群控等。
第二節(jié) 電梯的基本結(jié)構(gòu)
曳引式電梯是垂直交通運(yùn)輸工具中使用最普遍的一種電梯，現(xiàn)將其基本結(jié)構(gòu)介紹如下。
（1）?曳引系統(tǒng)
曳引系統(tǒng)由曳引機(jī)、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。
曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、制動(dòng)器、減速箱、機(jī)座、曳引輪等組成，它是電梯的動(dòng)力源。
曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機(jī)房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動(dòng)轎廂升降。
導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型時(shí)還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)架上或承重梁上。
當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時(shí)，在轎廂頂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個(gè)數(shù)可以是1個(gè)、2個(gè)甚至3個(gè)，這與曳引比有關(guān)。
（2）?導(dǎo)向系統(tǒng)
導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動(dòng)自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運(yùn)動(dòng)。
導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。
導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)軌配合，強(qiáng)制轎廂和對重的運(yùn)動(dòng)服從于導(dǎo)軌的直立方向。
（3?）?門系統(tǒng)
門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機(jī)、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、門鎖等組成。
轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成。
層門設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開鎖裝置組成。
開門機(jī)設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動(dòng)力源。
（4）??轎廂
轎廂用以運(yùn)送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。
（5）??重量平衡系統(tǒng)
重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補(bǔ)償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補(bǔ)償裝置是補(bǔ)償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設(shè)計(jì)影響的裝置。
（6）?電力拖動(dòng)系統(tǒng)
電力拖動(dòng)系統(tǒng)由曳引電機(jī)、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實(shí)行速度控制。
曳引電機(jī)是電梯的動(dòng)力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機(jī)或直流電機(jī)。
供電系統(tǒng)是為電機(jī)提供電源的裝置。
速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運(yùn)行速度信號(hào)。一般采用測速發(fā)電機(jī)或速度脈沖發(fā)生器，與電機(jī)相聯(lián)。
調(diào)速裝置對曳引電機(jī)實(shí)行調(diào)速控制。
（7）?電氣控制系統(tǒng)
電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對電梯的運(yùn)行實(shí)行操縱和控制。
操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機(jī)房中的檢修或應(yīng)急操縱箱。
控制屏安裝在機(jī)房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實(shí)行電氣控制的集中組件。
位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運(yùn)行方向或轎廂所在的層站。
選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運(yùn)行方向、發(fā)出加減速信號(hào)等作用。
（8?）?安全保護(hù)系統(tǒng)
安全保護(hù)系統(tǒng)包括機(jī)械和電氣的各類保護(hù)系統(tǒng)，可保護(hù)電梯安全使用。
機(jī)械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護(hù)作用；緩沖器起沖頂和撞底保護(hù)作用；還有切斷總電源的極限保護(hù)等。
電氣方面的安全保護(hù)在電梯的各個(gè)運(yùn)行環(huán)節(jié)都
（9）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(dǎo)向輪上，曳引電動(dòng)機(jī)通過減速器變速后帶動(dòng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，靠曳引繩與曳引輪摩擦產(chǎn)生的牽引力，實(shí)現(xiàn)轎廂和對重的升降運(yùn)動(dòng)，達(dá)到運(yùn)輸目的。固定在轎廂上的導(dǎo)靴可以沿著安裝在建筑物井道墻體上的固定導(dǎo)軌往復(fù)升降運(yùn)動(dòng)，防止轎廂在運(yùn)行中偏斜或擺動(dòng)。常閉塊式制動(dòng)器在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)松閘，使電梯運(yùn)轉(zhuǎn)，在失電情況下制動(dòng)，使轎廂停止升降，并在指定層站上維持其靜止?fàn)顟B(tài)，供人員和貨物出入。轎廂是運(yùn)載乘客或其他載荷的箱體部件，對重用來平衡轎廂載荷、減少電動(dòng)機(jī)功率。補(bǔ)償裝置用來補(bǔ)償曳引繩運(yùn)動(dòng)中的張力和重量變化，使曳引電動(dòng)機(jī)負(fù)載穩(wěn)定，轎廂得以準(zhǔn)確?？?。電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對電梯運(yùn)動(dòng)的控制，同時(shí)完成選層、平層、測速、照明工作。指示呼叫系統(tǒng)隨時(shí)顯示轎廂的運(yùn)動(dòng)方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運(yùn)行安全。
1-減速箱； 2-曳引輪；
3-曳引機(jī)底座； 4-導(dǎo)向輪；
5-限速器； 6-機(jī)座；
7-導(dǎo)軌支架； 8-曳引鋼絲繩；
9-開關(guān)碰鐵； 10-緊急終端開關(guān)；
11-導(dǎo)靴； 12-轎架；
13-轎門； 14-安全鉗；
15-導(dǎo)軌； 16-繩頭組合；
17-對重， 18-補(bǔ)償鏈；
19-補(bǔ)償鏈導(dǎo)輪； 20-張緊裝置；
21-緩沖器； 22-底坑；
23-層門； 24-呼梯盒；
25-層樓指示燈； 26-隨行電纜；
27-轎壁； 28-轎內(nèi)操縱箱；
29-開門機(jī)； 30-井道傳感器；
31-電源開關(guān)； 32-控制柜；
33-曳引電機(jī)； 34-制動(dòng)器
圖1—1
第三節(jié) 電梯技術(shù)發(fā)展展望
一、電梯技術(shù)發(fā)展
（1）電梯的拖動(dòng)技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點(diǎn)。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)房位置靈活等特點(diǎn)，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。交流拖動(dòng)電梯更是得到迅速的發(fā)展，己由以前的變級(jí)調(diào)速(AC-VP)發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速(AC-VV)及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速(AC-VVVF)，使得電梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。
(2)電梯的邏輯控制己從過去簡單的繼電器—接觸器控制發(fā)展為可編程序控制99(PLC)和微機(jī)控制，控制方式也從手柄控制、信號(hào)控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大提高。
(3)電梯的管理功能不斷加強(qiáng)，電梯廣泛采用微機(jī)控制技術(shù)，不斷滿足用戶的使用功能要求。如緊急停車操作、消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。
(4)智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。
(5)機(jī)械傳動(dòng)方面，由于國際上機(jī)械加工水平的不斷提高，使斜齒傳
動(dòng)和行星齒輪傳動(dòng)在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動(dòng)形式多樣化。
二、電梯發(fā)展展望
(2)技術(shù)含量更高，性能更好
電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進(jìn)性能、高舒適性的
VVVF電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)配置，因?yàn)橛来磐綗o齒輪曳引機(jī)
具有更節(jié)能、更潔掙、更安全、更安靜、更經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，所以永磁同步曳引
機(jī)逐步成為新型曳引機(jī)的主流:由于永磁技術(shù)的先進(jìn)性，將來很有可能取代
VVVF技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng).以其控制的先進(jìn)性、快速性、準(zhǔn)
確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。
（5）?電梯群控系統(tǒng)將更加智能化
電梯智能群控系統(tǒng)將基于強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)軟硬件資源，如基于專家系統(tǒng)的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計(jì)算機(jī)圖像監(jiān)控的群控、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等。這些群控系統(tǒng)能適應(yīng)電梯交通的不確定性、控制目標(biāo)的多樣化、非線性表現(xiàn)等動(dòng)態(tài)特性。隨著智能建筑的發(fā)展，電梯的智能群控系統(tǒng)能與大樓所有的自動(dòng)化服務(wù)設(shè)備結(jié)合成整體智能系統(tǒng)。
(6) 超高速電梯速度越來越高
21世紀(jì)將會(huì)發(fā)展多用途、全功能的塔式建筑，超高速電梯繼續(xù)成為研究方向。曳引式超高速電梯的研究繼續(xù)在采用超大容量電動(dòng)機(jī)、高性能的微處理器、減振技術(shù)、新式滾輪導(dǎo)靴和安全鉗、永磁同步電動(dòng)機(jī)、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進(jìn)。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電梯也有較大研究空間。未來超高速電梯舒適感會(huì)有明顯提高。
（7）?藍(lán)牙技術(shù)在電梯上廣泛應(yīng)用
藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是一種全球開放的、短距無線通訊技術(shù)規(guī)范，它可通過短距離無線通訊，把電梯各種電子設(shè)備連接起來，無需縱橫交錯(cuò)的電纜線，可實(shí)現(xiàn)無線組網(wǎng)。這種技術(shù)將減少電梯的安裝周期和費(fèi)用，提高電梯的可靠性和控制精度，更好地解決電氣設(shè)備的兼容性，有利于把電梯歸納到大樓管理系統(tǒng)或智能化管理小區(qū)系統(tǒng)中。
（8）?綠色電梯將普及
???? 要求電梯節(jié)能、減少油污染、電磁兼容性強(qiáng)、噪聲低、長壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等。甚至有人設(shè)想在大樓頂部的機(jī)房利用太陽能作為電梯補(bǔ)充能源。
（9?）電梯產(chǎn)業(yè)將網(wǎng)絡(luò)化、信息化
電梯控制系統(tǒng)將與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，用網(wǎng)絡(luò)把各地的電梯監(jiān)管起來進(jìn)行維保；通過電梯網(wǎng)站進(jìn)行網(wǎng)上交易，包括電梯配置、招投標(biāo)等，也可以在網(wǎng)上申請電梯定期檢驗(yàn)。
（10）?乘電梯去太空?
坐電梯進(jìn)入太空，這一設(shè)想是前蘇聯(lián)科學(xué)家在1895年提出來的，后來一些科學(xué)家相繼提出了各種解決方案。2000年，美國國家宇航局（NASA）描述了建造太空電梯的概念，這需要極細(xì)的碳纖維制成的纜繩并能延伸到地球赤道上方3.5萬km。為使這條纜繩突破地心引力的影響，太空中的另一端必須與一個(gè)質(zhì)量巨大的天體相連。這一天體向外太空旋轉(zhuǎn)的力量與地心引力抗衡，將使纜繩緊繃，允許電磁轎廂在纜繩中心的隧道穿行。普通人登上太空這個(gè)夢未來將實(shí)現(xiàn)。
VVVF垂直電梯機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第二章 ?曳引系統(tǒng)
第一節(jié) ?曳引驅(qū)動(dòng)（繞繩方式，?曳引力，比壓
根據(jù)電梯使用的不同要求，電梯的驅(qū)動(dòng)可以采用曳引驅(qū)動(dòng)，液壓驅(qū)動(dòng)，卷筒驅(qū)動(dòng)及齒輪齒條，螺桿驅(qū)動(dòng)等方式，現(xiàn)在運(yùn)用最廣泛的是曳引驅(qū)動(dòng)。
曳引驅(qū)動(dòng)是采用曳引輪作為驅(qū)動(dòng)部件。鋼絲繩懸吊在曳引輪上，一端懸掛轎廂，另一端懸吊對重裝置，由鋼絲繩和曳引輪槽之間的摩擦力產(chǎn)生曳引力驅(qū)動(dòng)轎廂做上下運(yùn)動(dòng)。
一 繞繩方式
電梯曳引鋼絲繩的繞繩方式主要取決與曳引機(jī)組的位置，轎廂的額定載重量和額定速度等條件。在選擇確定繞繩方式時(shí)應(yīng)考慮有較高的傳動(dòng)效率,合理的能耗以及有利于鋼絲繩使用壽命的延長.特別注意,應(yīng)盡量減少繩輪數(shù)量,避免鋼絲繩的反向彎曲.
曳引機(jī)的位置通常設(shè)在井道的上部,或者井道底部的旁側(cè),或者井道底部的地下室內(nèi).前者有利于采用最簡單的繞繩方式,可節(jié)省電力損耗,減少作用在建筑結(jié)構(gòu)上的載荷;后者的設(shè)置方法是建筑物的支承結(jié)構(gòu)承載大,投資費(fèi)用多。因此在任何情況下，應(yīng)盡可能避免采用這種方案。
圖2—1，2—2是幾種典型的繞繩方式。圖2—1是曳引機(jī)上置方式，圖2—2是曳引機(jī)下置方式。曳引繩掛在曳引輪和導(dǎo)向輪上且曳引繩對曳引輪的最大保教不大于180°的繞繩方式稱為單繞，或稱半繞；曳引繩繞曳引輪和導(dǎo)向輪一周后才被引向轎廂和對重的繞繩方式稱為復(fù)繞，或稱全繞。復(fù)繞方式增加了曳引繩在曳引輪上的包角，提高了摩擦力。
（一） 曳引機(jī)上置方式
曳引機(jī)組位于井道上部的稱為上置式：
圖2—1（a）是單繞，鋼絲繩倍=1的繞繩方式；
圖2—1（b）是單繞，鋼絲繩倍=2的繞繩方式；
圖2—1（c）是單繞，鋼絲繩倍=3的繞繩方式；
圖2—1（d）是復(fù)繞，鋼絲繩倍=1的繞繩方式；
圖2—1（e）是單繞，鋼絲繩倍=4的繞繩方式；
（二） 曳引機(jī)下置方式
曳引機(jī)組位于井道底部的旁側(cè),或者井道底部的地下室的稱為下置式：
圖2—2（a）是單繞，鋼絲繩倍=1的繞繩方式；
圖2—2（b）是單繞，鋼絲繩倍=2的繞繩方式；
圖2—2（c）是單繞，鋼絲繩倍=2的繞繩方式；
圖2—2（d）是復(fù)繞，鋼絲繩倍=1的繞繩方式；
（a） ( b )
（c） （d）
（e）
圖2—1 曳引機(jī)上置的鋼絲繩繞繩方式
（a） (b)
(c) (d)
圖2—2 曳引機(jī)上置的鋼絲繩繞繩方式
因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)電梯的載重量和速度都不是很高，通過比較選擇如圖2—1（a）的繞繩方式。這種繞繩方式可以盡量避免鋼絲繩的反向彎曲，從而有利于延長鋼絲繩的使用壽命，并且這種繞繩方式的傳動(dòng)效率較高。
二 曳引力的計(jì)算
已知客梯額定載重量為1000kg，額定速度為1m/s，轎廂系統(tǒng)重量設(shè)為1400Kg，鋼絲繩倍率=1，鋼絲繩直徑為13mm，鋼絲繩的數(shù)目為5，曳引輪的直徑為530mm，繩槽形狀為帶切口的V型槽，對重為1830Kg（平衡系數(shù)＝0.48）。
如圖2—3由曳引輪和導(dǎo)向輪的幾何位置關(guān)系，可計(jì)算得到鋼絲繩在曳引輪上的包角。
=
得=35°
=180-=145°
當(dāng)轎廂位于最低層且載有125%的額定載荷時(shí)
T1／T2＝(1.251000+1400)/1800=1.4096
當(dāng)空載轎廂位于最高層站時(shí)
T1／T2＝1830／1400＝1.3071
因此，后一種工況T1／T2比前一種工況要好，因而打滑的危險(xiǎn)較小。轎廂的制動(dòng)減速度1.3m/s2,則c1為
c1=(g+1.3)/(g-1.3)=1.3059
對于帶切口的V型槽c2＝1，按第一種工況驗(yàn)算
T1／T2c1c2＝1.4096 1.3059 1=1.8408
切口槽的切口角β取95°，摩擦系數(shù)取0.09，則當(dāng)量摩擦系數(shù)
＝40.09(1-sin47.5°)/(π-95π/180-sin95°) = 0.2169
= 1.7309
所以，T1／T2 c1c2<,曳引能力足夠。
三 比壓計(jì)算
最大許用比壓為
[p]=(1.25+4v)/(1+v)=(12.5+41.0)/(1+1.0)=8.25N/mm2
鋼絲繩的最大靜張力
T＝（1000＋1400）9.8/5=4704N
切口槽邊緣的最大比壓（按β＝95°，δ＝180°計(jì)算）
p=84704cos47.50/53013 (π-95/180π-sin95°)=7.5831N/mm2
p<[p],所以比壓滿足要求。
四 電機(jī)的選擇
1、計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)矩
最大不平衡重量為
Ts=1000+1400-1830=570kg
故負(fù)載轉(zhuǎn)矩為：
Ms=TsD/41/ηg=5700.329.8/40.75=595.84Nm
式中：D曳引輪直徑
η減速箱傳動(dòng)效率
2、計(jì)算摩擦轉(zhuǎn)矩
Mf=μRr=0.120880.50.035=73.0818Nm
式中：μ電機(jī)軸承摩擦系數(shù);
R軸上總載荷；
r電機(jī)軸承處得軸半徑。
3、計(jì)算啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩
直線運(yùn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
J1=1/451800.761/4=246.05kgm2
旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
J2=354/4=88.5kgm2
總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為
J=J1+J2=88.5+246.05=334.55kgm2
曳引輪的角加速度為
ε=32/0.61=9.836 1/s2
最大加速轉(zhuǎn)矩為
MD=Jε=334.559.836=3290.6557Nm
4、計(jì)算啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩
M=Ms+Mf+MD=595.84 +73.0818+3290.6557=3959.5975Nm
5、電機(jī)容量選擇
Ｎ＝QV(1- )/102ηi
= 10001.0 (1-0.48)/1020.651
= 7.8431kW
式中：Q額定載重量;
V曳引輪節(jié)徑線速度;
電梯平衡系數(shù)，一般取04~0.5
η電梯機(jī)械傳動(dòng)總效率（包括減速箱、導(dǎo)向輪）；
鋼絲繩繞繩倍率。
本設(shè)計(jì)選用11kW電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速為1000r/min,則額定轉(zhuǎn)矩為
Me=9555*18/1000=1719.9Nm
則M/Me=3959.6/1719.9=2.302
因此，選用11kW的電機(jī)容量足夠。
五 減速器得選擇
目前速度不大于2.5m/s的有齒輪曳引機(jī)得減速器大多采用渦輪蝸桿，其主要優(yōu)點(diǎn)是：
（1） 傳動(dòng)平穩(wěn)，運(yùn)行噪聲低：
（2） 結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸??；
（3） 傳動(dòng)零件少，因而減少了維修和更換零件的次數(shù)；
（4） 具有較好的抗沖擊載荷特性。
因此，本設(shè)計(jì)也采用渦輪蝸桿傳動(dòng)。
第二節(jié) 制動(dòng)器(選擇，制動(dòng)力計(jì)算)
電梯制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)具有一個(gè)機(jī)電式的制動(dòng)器，當(dāng)主電路斷電或控制電路斷電時(shí)，制動(dòng)器必須動(dòng)作。切斷制動(dòng)器電流，至少應(yīng)由兩個(gè)獨(dú)立的電器裝置來實(shí)現(xiàn)。
制動(dòng)器的制動(dòng)作用應(yīng)由導(dǎo)向的壓縮彈簧或重錘來實(shí)現(xiàn)。制動(dòng)力矩應(yīng)足以使以額定速度運(yùn)行并載有125%額定負(fù)載的轎廂制停。制動(dòng)器的松開可由電磁或電液操縱。
為了處理電梯的應(yīng)急，也可設(shè)計(jì)一種手動(dòng)緊急操縱裝置，這種裝置只需用一個(gè)恒力就能使制動(dòng)器保持松開狀態(tài)，以便借用盤車手輪將轎廂移動(dòng)到一個(gè)層站。
如圖2—4為臥式電磁制動(dòng)器的機(jī)械原理圖
圖2—4
制動(dòng)力矩的計(jì)算
制動(dòng)力矩由兩部分組成：靜力矩和動(dòng)力矩。靜力矩是指轎廂保持靜止?fàn)顟B(tài)所需的力矩。動(dòng)力矩是指運(yùn)動(dòng)部件的慣性力矩。
1 靜力矩的計(jì)算
電梯制動(dòng)的最不利工況使轎廂下行至最低層站的制停。以如圖2—5的情況進(jìn)行分析（設(shè)轎廂載有125%的額定載荷）
圖2—5
式中：Q——額定載重量；
P——轎廂重量；
G——對重重量；
——鋼絲繩倍率；
——一側(cè)鋼絲繩的重量；
D——曳引輪節(jié)徑；
I——減速箱傳動(dòng)比;
——與制動(dòng)工況有關(guān)的傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率。
按下式計(jì)算：
=
所以靜力矩為
=62.73
2 靜力矩的計(jì)算
= Jε
式中：J當(dāng)量化到制動(dòng)輪軸（一般是高速軸）上所有運(yùn)動(dòng)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
ε制動(dòng)輪軸的角減速度。
總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J可由以下幾部分組成：
=++
式中：電機(jī)轉(zhuǎn)子、制動(dòng)輪和蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
渦輪、曳引輪轉(zhuǎn)化到高速軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；
系統(tǒng)中做直線運(yùn)動(dòng)的所有零件轉(zhuǎn)化到高速軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
假設(shè)摩擦制動(dòng)器的制動(dòng)力是恒定的，因而可以把制動(dòng)期間的運(yùn)動(dòng)看成是勻減速的，則角速度可由下式計(jì)算：
式中：——電動(dòng)機(jī)在制動(dòng)開始瞬間的轉(zhuǎn)速(r/min);
——制動(dòng)時(shí)間（s）
可以由經(jīng)驗(yàn)決定或經(jīng)實(shí)測得。
設(shè)制動(dòng)輪和蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為0.2,
所以，= 0.2+0.205=0.405,
=
=0.3346
所以，
=0.4051.2+0.3346=0.8632
計(jì)算得制動(dòng)減速度136
所以動(dòng)態(tài)力矩為
=0.8632136=117.4
所需要的總制動(dòng)力矩為
=+=62.73+117.4=180.13
當(dāng)制動(dòng)開始時(shí)初始轉(zhuǎn)速值取1000，這樣計(jì)算不是很精確。因?yàn)樵谥苿?dòng)動(dòng)作開始前，電動(dòng)機(jī)一發(fā)電機(jī)狀態(tài)工作，而且在制動(dòng)器斷電前電梯并不是以額定速度工作，為了改善制動(dòng)時(shí)的乘坐舒適性，電機(jī)總是在制動(dòng)前已經(jīng)開始減速。
第三節(jié) 鋼絲繩及其端接裝置（-種類規(guī)格，選擇計(jì)算，壽命，端接轉(zhuǎn)載）
電梯用鋼絲繩指的時(shí)曳引用鋼絲繩。曳引繩承受著電梯的全部懸掛重量，并在電梯運(yùn)行中繞著曳引輪、導(dǎo)向輪或反向繩單向或交變彎曲。鋼絲繩在繩槽中也承受著較高的比壓。所以要求電梯用鋼絲繩具有較高的強(qiáng)度、撓性以及耐磨性。
電梯鋼絲繩一般是圓形股狀結(jié)構(gòu)，主要由鋼絲、繩股和繩芯組成。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，材料由含碳量為0.4%~1%的優(yōu)質(zhì)鋼制成。為了防止脆性，材料中硫。磷等雜質(zhì)的含量不應(yīng)大于0.035%。當(dāng)整個(gè)鋼絲繩中鋼絲的抗拉強(qiáng)度相同時(shí)稱為單一抗拉鋼絲繩。當(dāng)鋼絲繩中外層鋼絲和內(nèi)層鋼絲的抗拉強(qiáng)度不同時(shí)，稱為雙強(qiáng)度鋼絲繩。
一 鋼絲繩的選擇與計(jì)算
鋼絲繩選擇主要按靜載荷驗(yàn)算，由于鋼絲繩會(huì)受到多種附加應(yīng)力的影響，如鋼絲繩經(jīng)過曳引輪及導(dǎo)向時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力，制造產(chǎn)生的初始內(nèi)應(yīng)力，電梯加速度過程中的慣性力以及由于鋼絲繩載荷分配不均勻的影響度，故應(yīng)取較大的安全系數(shù)。我國的GB7588中規(guī)定：
對于三繩或三繩以上的曳引驅(qū)動(dòng)： 12；
對于二繩的曳引驅(qū)動(dòng)：16;
對于強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)：
安全系數(shù)是鋼絲繩的最小破斷載荷和鋼絲繩所承受的最大靜載荷之比，即由下式計(jì)算所得：
式中：n — 懸掛鋼絲繩的根數(shù)；
— 繞繩比；
N — 一根鋼絲繩的最小破斷載荷；
T — 載有額定負(fù)載的轎廂?？吭谧畹讓诱緯r(shí)是鋼絲繩上的最大靜載荷，并應(yīng)考慮鋼絲繩重量，隨行電纜重量以及其他懸掛于轎廂下面的補(bǔ)償裝置的重量。
本設(shè)計(jì)選用8×19S+NF-13-1770（雙）右交-GB8903-88電梯鋼絲繩；其鋼絲繩最小破斷載荷為87.6KN，代入設(shè)計(jì)參數(shù)：
由GB7588規(guī)定：對于三繩以上的曳引驅(qū)動(dòng)：≥12；
而： =18.6>12
故滿足設(shè)計(jì)要求。
二 曳引繩的端接裝置
曳引繩端接裝置的的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮到：有利于鋼絲繩張力的調(diào)節(jié)，至少有一端的端接裝置是可調(diào)的；鋼絲繩與端接裝置結(jié)合處的機(jī)械強(qiáng)度至少能承受鋼絲繩最小破斷載荷的80%。
當(dāng)鋼絲繩的繞繩比為1：1時(shí)，鋼絲繩的一端固定在轎廂架的上梁上，另一端與對重架連接。其它情況時(shí)，鋼絲繩必須繞過安裝于轎廂架上梁或?qū)χ丶苌系姆蠢K輪。沒跟鋼絲繩的懸掛必須是相對獨(dú)立的。
鋼絲繩端接裝置的形式有：金屬或樹脂填充的繩套、自鎖緊楔形繩套、繩夾、手工編織捻接接頭等。端接裝置的均衡調(diào)節(jié)，通常采用壓縮彈簧形式和橡膠緩沖墊形式。目前用的最多的是彈簧形式。均衡裝置除了可調(diào)節(jié)各根曳引繩的張力外，還有緩沖和減震作用。為了減少曳引輪槽和鋼絲繩的磨損，在安裝端接裝置后，應(yīng)調(diào)節(jié)各鋼絲繩的張力差，使之小于5%。
第三章 轎廂與對重
第一節(jié) 轎廂（組成，有效面積的計(jì)算）
一 轎廂的組成
轎廂一般由轎廂架、轎底、轎壁、轎頂?shù)闹饕獦?gòu)件組成。圖3—1通常的電梯結(jié)構(gòu)。
圖3—1
各類電梯的轎廂基本結(jié)構(gòu)相同，由于用途不同，在具體結(jié)構(gòu)及外形上有一定差異
客梯的轎廂一般寬大于深，這樣設(shè)計(jì)的目的是為了方便人員的出入，有利于提高運(yùn)行效率
貨梯的轎廂一般深大于寬或?qū)捝钕嗤?，這主要是考慮裝卸貨物的方便。
病床梯的轎廂為適應(yīng)病床的運(yùn)送而做得深而窄。
觀光梯轎廂的外形常做成菱形或圓形，觀光面的轎壁使用強(qiáng)化玻璃。
超高速電梯的外形做成流線型，以減小空氣阻力及運(yùn)行噪聲。
轎廂一般由以下幾個(gè)主要部件組成：
轎廂架是轎廂的主要承載構(gòu)件，它由立柱、底梁、上梁和拉條組成。
1 立柱 立柱在轎廂兩側(cè)，常見的結(jié)構(gòu)類型有兩種，一種是組合式結(jié)構(gòu)，一兩根角鋼為主體再加連接板；另一種是單體式結(jié)構(gòu)，以單根槽鋼
第二節(jié) 轎廂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
第三節(jié) 對重與補(bǔ)償裝置
第四節(jié) 導(dǎo)軌
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生開題報(bào)告
課題名稱
VVVF垂直電梯機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
課題來源
課題類型
AX
指導(dǎo)教師
宋庭新
學(xué)生姓名
周建宇
學(xué) 號(hào)
0411080123
專業(yè)班級(jí)
機(jī)電（5）班
本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義：
隨著社會(huì)的發(fā)展高層建筑的大量興建，人們無論是上下班、逛商場、看病或訪友、居家生活都要與電梯打交道。電梯的使用數(shù)量越來越大，使用頻率越來越高，人們對電梯的要求，如安全，節(jié)能，環(huán)保，經(jīng)濟(jì)性能也越來越高。
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步越來越多的新技術(shù)也運(yùn)用到電梯上，在梯驅(qū)動(dòng)技術(shù)方面廣泛開發(fā)應(yīng)用交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）控制技術(shù)，而且其控制型式逐漸由GTR向IPM和IGBT發(fā)展，使其控制性能更為完善和提高。直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使電梯的驅(qū)動(dòng)方式取得根本性的突破。電梯的機(jī)房也向小機(jī)房和無機(jī)房發(fā)展。
現(xiàn)有電梯有很多，但是一些電梯在安全方面有一定隱患，在節(jié)能和環(huán)保方面更是有很大的不足，電梯的安裝也費(fèi)時(shí)費(fèi)力不夠經(jīng)濟(jì)。本課題的主要工作是完成8層8站電梯的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)，優(yōu)化現(xiàn)有電梯的機(jī)械結(jié)構(gòu)，改變現(xiàn)有電梯能耗高，油污染嚴(yán)重的狀況，消除現(xiàn)有電梯中的一些不安全因素。為人們提供一個(gè)更安全的電梯，同時(shí)也使其更節(jié)能環(huán)保便于安裝的經(jīng)濟(jì)電梯。
課題類型：
（1）A—工程實(shí)踐型；B—理論研究型；C—科研裝置研制型；D—計(jì)算機(jī)軟件型；
E—綜合應(yīng)用型（2）X—真實(shí)課題；Y—模擬課題；
（1）、（2）均要填，如AY、BX等。
本課題的研究內(nèi)容
1. 對垂直電梯整梯機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)
從整體上設(shè)計(jì)電梯的機(jī)械傳動(dòng)方案，主要是電梯驅(qū)動(dòng)方式、曳引機(jī)的傳動(dòng)方式、繞繩方式、電梯門開關(guān)的傳動(dòng)方式和安全鉗限速器等安全系統(tǒng)的方案，最后確定其傳動(dòng)方案并畫出電梯機(jī)械傳動(dòng)原理圖。
2. 對電梯機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是曳引系統(tǒng)和轎廂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
曳引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是完成渦輪渦桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，制動(dòng)器的設(shè)計(jì)，傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)和交流電機(jī)的選擇，最后完成曳引系統(tǒng)的裝配圖。
轎廂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要是轎廂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對轎廂的主要部件進(jìn)行校核，最后畫出裝配圖和部分零件的零件圖。
3. 電梯井道的設(shè)計(jì)
根據(jù)電梯的安裝方案設(shè)計(jì)電梯的井道并完成電梯井道的土建施工圖。
本課題研究的實(shí)施方案、進(jìn)度安排
實(shí)施方案：運(yùn)用所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)電梯的總體方案，設(shè)計(jì)電梯的各機(jī)械部分并完成相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核，確定一些關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)，最后繪制出相關(guān)裝配圖和零件圖。
進(jìn)度安排：
時(shí)間安排
進(jìn)度安排（要完成的任務(wù)）
第5周
查閱相關(guān)電梯設(shè)計(jì)資料，并進(jìn)行概述和文獻(xiàn)綜合
第 6周
完成垂直電梯機(jī)械傳動(dòng)原理圖
第7-9周
完成曳引系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)并繪制裝配圖
第10-12周
完成轎廂系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)并繪制裝配圖和部分零件圖
第13周
完成電梯井道土建施工圖
第14-15周
在以上基礎(chǔ)上完成畢業(yè)論文一篇
第16周
翻譯一篇與論文相關(guān)的外文資料
第17周
答辯
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
院
（系）
機(jī)械工程學(xué)院
指 導(dǎo)
教 師
宋庭新
職
稱
副教授
學(xué)生姓名
周建宇
專業(yè)（班級(jí)）
04機(jī)電5班
學(xué) 號(hào)
0411080123
設(shè)計(jì)題目
VVVF垂直電梯機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)
設(shè)
計(jì)
內(nèi)
容
、
目
標(biāo)
和
要
求
（設(shè)計(jì)內(nèi)容目標(biāo)和要求、設(shè)計(jì)進(jìn)度等）
1.設(shè)計(jì)內(nèi)容
（1）了解國內(nèi)外VVVF垂直電梯的機(jī)械系統(tǒng)的原理，結(jié)構(gòu)和安裝方法；
（2）完成8層8站客用垂直電梯機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（重點(diǎn)是轎廂系統(tǒng)和曳引系統(tǒng)）；
（3）完成電梯井道土建施工圖設(shè)計(jì)；
2.要求
（1）設(shè)計(jì)參數(shù)為：客梯，載重量1噸，速度1m/s，8層8站
（2）完成曳引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（繪制總裝圖A1圖紙1張）
（3）完成轎廂系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（繪制總裝圖A1圖紙1張，零件圖A3圖紙4張）。
（4）完成垂直電梯整梯機(jī)械傳動(dòng)原理圖（A2圖紙1張）。
（5）完成電梯井道土建施工圖（A1圖紙1張）
（6）在以上工作的基礎(chǔ)上完成畢業(yè)論文一篇(要求打印)；
（7）翻譯一篇與論文有關(guān)的外文資料（3000字左右）；
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
基層教學(xué)單位審核
院 （系）
審 核
此表由指導(dǎo)教師填寫院系審核
目 錄
前言……………………………………………………………………1
第一章 緒論1
第一節(jié) 電梯的分類
第二節(jié) 電梯的基本結(jié)構(gòu)
第三節(jié) 電梯技術(shù)發(fā)展展望
第二章 ?曳引系統(tǒng)…………………………………6
第一節(jié) ?曳引驅(qū)動(dòng)（驅(qū)動(dòng)方式比較選擇，繞繩方式，?曳引力，比壓
第二節(jié) 電梯?曳引機(jī)（電機(jī)選擇，傳動(dòng)方式，制動(dòng)器制動(dòng)力計(jì)算）
第三節(jié) 制動(dòng)器(選擇，制動(dòng)力計(jì)算)
第四節(jié) 鋼絲繩及其端接裝置（-種類規(guī)格，選擇計(jì)算，壽命，端接轉(zhuǎn)載）
第三章 轎廂與對重
第一節(jié) 轎廂（組成，有效面積的計(jì)算）
第二節(jié) 轎廂結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算
第三節(jié) 對重與補(bǔ)償裝置
第四節(jié) 導(dǎo)軌
第四章 門系統(tǒng)，緩沖器，安全鉗與限速器
第一節(jié) 門系統(tǒng)
第二節(jié) 緩沖器………………………………………………………23
第三節(jié) 安全鉗與限速器…………………………………………27
第五章 電梯與建筑物的關(guān)系
第七章 設(shè)計(jì)小結(jié)……………………………………………………………66
致謝………………………………………………………………………………66
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………67
附件一 外文資料（中英文翻譯）……………………………………………69