電梯機械畢業(yè)設計【含CAD圖紙、說明書、開題報告】

畢業(yè)設計（論文）任務書宋庭新 授院（系） 機械工程學院指 導教 師職 稱學生姓名設計題目 VVVF 垂直電梯機械系統(tǒng)設計設計內(nèi)容、目標和要求（設計內(nèi)容目標和要求、設計進度等）1.設計內(nèi)容（1）了解國內(nèi)外 VVVF 垂直電梯的機械系統(tǒng)的原理，結構和安裝方法；（2）完成 8 層 8 站客用垂直電梯機械系統(tǒng)的設計（重點是轎廂系統(tǒng)和曳引系統(tǒng)） ；（3）完成電梯井道土建施工圖設計；2.要求（1）設計參數(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)的設計（繪制總裝圖 A1 圖紙 1 張）（3）完成轎廂系統(tǒng)的設計（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械傳動原理圖（A2 圖紙 1 張） 。（5）完成電梯井道土建施工圖（A1 圖紙 1 張）（6）在以上工作的基礎上完成畢業(yè)論文一篇(要求打印) ；（7）翻譯一篇與論文有關的外文資料（3000 字左右） ；指導教師簽名：年 月 日基層教學單位審核院 （系）審 核此表由指導教師填寫院系審核畢業(yè)設計（論文）學生開題報告課題名稱 VVVF 垂直電梯機械系統(tǒng)設計課題來源 課題類型 AX 指導教師學生姓名 專業(yè)班級本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義： 隨著社會的發(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)濟性能也越來越高。隨著科學技術的進步越來越多的新技術也運用到電梯上，在梯驅動技術方面廣泛開發(fā)應用交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）控制技術，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。直線電機驅動，使電梯的驅動方式取得根本性的突破。電梯的機房也向小機房和無機房發(fā)展?，F(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，電梯的安裝也費時費力不夠經(jīng)濟。本課題的主要工作是完成 8 層 8 站電梯的機械系統(tǒng)設計，優(yōu)化現(xiàn)有電梯的機械結構，改變現(xiàn)有電梯能耗高，油污染嚴重的狀況，消除現(xiàn)有電梯中的一些不安全因素。為人們提供一個更安全的電梯，同時也使其更節(jié)能環(huán)保便于安裝的經(jīng)濟電梯。課題類型：（1）A工程實踐型；B理論研究型；C科研裝置研制型；D計算機軟件型；E綜合應用型（2）X真實課題；Y模擬課題；（1） 、 （2）均要填，如 AY、BX 等。本課題的研究內(nèi)容1. 對垂直電梯整梯機械傳動系統(tǒng)進行設計從整體上設計電梯的機械傳動方案，主要是電梯驅動方式、曳引機的傳動方式、繞繩方式、電梯門開關的傳動方式和安全鉗限速器等安全系統(tǒng)的方案，最后確定其傳動方案并畫出電梯機械傳動原理圖。 2. 對電梯機械系統(tǒng)的設計，主要是曳引系統(tǒng)和轎廂系統(tǒng)的設計曳引系統(tǒng)的設計主要是完成渦輪渦桿傳動的設計，制動器的設計，傳動軸的設計和交流電機的選擇，最后完成曳引系統(tǒng)的裝配圖。轎廂系統(tǒng)的設計主要是轎廂結構的設計，并對轎廂的主要部件進行校核，最后畫出裝配圖和部分零件的零件圖。3. 電梯井道的設計根據(jù)電梯的安裝方案設計電梯的井道并完成電梯井道的土建施工圖。本課題研究的實施方案、進度安排 實施方案：運用所學知識設計電梯的總體方案，設計電梯的各機械部分并完成相關的設計計算和校核，確定一些關鍵零件的結構，最后繪制出相關裝配圖和零件圖。 進度安排：時間安排 進度安排（要完成的任務）第 5 周 查閱相關電梯設計資料，并進行概述和文獻綜合第 6 周 完成垂直電梯機械傳動原理圖第 7-9 周 完成曳引系統(tǒng)的機械設計并繪制裝配圖第 10-12 周 完成轎廂系統(tǒng)的機械設計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 在以上基礎上完成畢業(yè)論文一篇第 16 周 翻譯一篇與論文相關的外文資料第 17 周 答辯目 錄前言1第一章 緒論 1第一節(jié) 電梯的分類第二節(jié) 電梯的基本結構第三節(jié) 電梯技術發(fā)展展望 第二章 曳引系統(tǒng)6第一節(jié) 曳引驅動（驅動方式比較選擇，繞繩方式， 曳引力，比壓第二節(jié) 電梯 曳引機（電機選擇，傳動方式，制動器制動力計算）第三節(jié) 制動器(選擇，制動力計算)第四節(jié) 鋼絲繩及其端接裝置（-種類規(guī)格，選擇計算，壽命，端接轉載）第三章 轎廂與對重 第一節(jié) 轎廂（組成，有效面積的計算）第二節(jié) 轎廂結構的設計計算第三節(jié) 對重與補償裝置第四節(jié) 導軌第四章 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 電梯與建筑物的關系第七章 設計小結66致謝66參考文獻67附件一 外文資料（中英文翻譯）69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) 按驅動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/ 無司機控制、群控等。第二節(jié) 電梯的基本結構曳引式電梯是垂直交通運輸工具中使用最普遍的一種電梯，現(xiàn)將其基本結構介紹如下。（1） 曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪及反繩輪等組成。曳引機由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機房上） ，依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復繞型時還可增加曳引能力。導向輪安裝在曳引機架上或承重梁上。當鋼絲繩的繞繩比大于 1 時，在轎廂頂和對重架上應增設反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是 1 個、2 個甚至 3 個，這與曳引比有關。（2） 導向系統(tǒng)導向系統(tǒng)由導軌、導靴和導軌架等組成。它的作用是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作升降運動。導軌固定在導軌架上，導軌架是承重導軌的組件，與井道壁聯(lián)接。導靴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直立方向。（3 ） 門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、聯(lián)動機構、門鎖等組成。轎廂門設在轎廂入口，由門扇、門導軌架、門靴和門刀等組成。層門設在層站入口，由門扇、門導軌架、門靴、門鎖裝置及應急開鎖裝置組成。開門機設在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。（4） 轎廂轎廂用以運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。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設計影響的裝置。（6） 電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實行速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或直流電機。供電系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器，與電機相聯(lián)。調(diào)速裝置對曳引電機實行調(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行實行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應急操縱箱?？刂破涟惭b在機房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實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、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。（8 ） 安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)包括機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，可保護電梯安全使用。機械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用；緩沖器起沖頂和撞底保護作用；還有切斷總電源的極限保護等。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(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(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。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(tài)，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，對重用來平衡轎廂載荷、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(wěn)定，轎廂得以準確停靠。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)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(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。1-減速箱； 2-曳引輪；3-曳引機底座； 4-導向輪；5-限速器； 6-機座；7-導軌支架； 8-曳引鋼絲繩；9-開關碰鐵； 10-緊急終端開關；11-導靴； 12-轎架；13-轎門； 14-安全鉗；15-導軌； 16-繩頭組合；17-對重， 18-補償鏈；19-補償鏈導輪； 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； 30-井道傳感器；31-電源開關； 32-控制柜；33-曳引電機； 34-制動器圖 11 第三節(jié) 電梯技術發(fā)展展望一、電梯技術發(fā)展（1）電梯的拖動技術有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，己由以前的變級調(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)和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(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，電梯廣泛采用微機控制技術，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用。(5)機械傳動方面，由于國際上機械加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。二、電梯發(fā)展展望(2)技術含量更高，性能更好電梯行業(yè)技術發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VVVF 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔掙、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流:由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代VVVF 技術。另外，網(wǎng)絡控制和智能群控系統(tǒng).以其控制的先進性、快速性、準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)將基于強大的計算機軟硬件資源，如基于專家系統(tǒng)的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計算機圖像監(jiān)控的群控、基于神經(jīng)網(wǎng)絡控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等。這些群控系統(tǒng)能適應電梯交通的不確定性、控制目標的多樣化、非線性表現(xiàn)等動態(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化服務設備結合成整體智能系統(tǒng)。(6) 超高速電梯速度越來越高21 世紀將會發(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機、高性能的微處理器、減振技術、新式滾輪導靴和安全鉗、永磁同步電動機、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進。采用直線電機驅動的電梯也有較大研究空間。未來超高速電梯舒適感會有明顯提高。（7） 藍牙技術在電梯上廣泛應用藍牙（Bluetooth）技術是一種全球開放的、短距無線通訊技術規(guī)范，它可通過短距離無線通訊，把電梯各種電子設備連接起來，無需縱橫交錯的電纜線，可實現(xiàn)無線組網(wǎng)。這種技術將減少電梯的安裝周期和費用，提高電梯的可靠性和控制精度，更好地解決電氣設備的兼容性，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、噪聲低、長壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等。甚至有人設想在大樓頂部的機房利用太陽能作為電梯補充能源。（9 ）電梯產(chǎn)業(yè)將網(wǎng)絡化、信息化電梯控制系統(tǒng)將與網(wǎng)絡技術相結合，用網(wǎng)絡把各地的電梯監(jiān)管起來進行維保；通過電梯網(wǎng)站進行網(wǎng)上交易，包括電梯配置、招投標等，也可以在網(wǎng)上申請電梯定期檢驗。（10） 乘電梯去太空 坐電梯進入太空，這一設想是前蘇聯(lián)科學家在 1895 年提出來的，后來一些科學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質(zhì)量巨大的天體相連。這一天體向外太空旋轉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夢未來將實現(xiàn)。第三章 轎廂與對重第一節(jié) 轎廂（組成，有效面積的計算）一 轎廂的組成轎廂一般由轎廂架、轎底、轎壁、轎頂?shù)闹饕獦嫾M成。圖 31 通常的電梯結構。圖 31各類電梯的轎廂基本結構相同，由于用途不同，在具體結構及外形上有一定差異 客梯的轎廂一般寬大于深，這樣設計的目的是為了方便人員的出入，有利于提高運行效率貨梯的轎廂一般深大于寬或寬深相同，這主要是考慮裝卸貨物的方便。病床梯的轎廂為適應病床的運送而做得深而窄。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行噪聲。轎廂一般由以下幾個主要部件組成：轎廂架是轎廂的主要承載構件，它由立柱、底梁、上梁和拉條組成。1 立柱 立柱在轎廂兩側，常見的結構類型有兩種，一種是組合式結構，一兩根角鋼為主體再加連接板；另一種是單體式結構，以單根槽鋼第二節(jié) 轎廂結構的設計計算第三節(jié) 對重與補償裝置第四節(jié) 導軌第二章 曳引系統(tǒng)第一節(jié) 曳引驅動（繞繩方式， 曳引力，比壓根據(jù)電梯使用的不同要求，電梯的驅動可以采用曳引驅動，液壓驅動，卷筒驅動及齒輪齒條，螺桿驅動等方式，現(xiàn)在運用最廣泛的是曳引驅動。曳引驅動是采用曳引輪作為驅動部件。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)生曳引力驅動轎廂做上下運動。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應考慮有較高的傳動效率,合理的能耗以及有利于鋼絲繩使用壽命的延長.特別注意,應盡量減少繩輪數(shù)量,避免鋼絲繩的反向彎曲.曳引機的位置通常設在井道的上部,或者井道底部的旁側,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,減少作用在建筑結構上的載荷;后者的設置方法是建筑物的支承結構承載大 ,投資費用多。因此在任何情況下，應盡可能避免采用這種方案。圖 21，22 是幾種典型的繞繩方式。圖 21 是曳引機上置方式，圖 22是曳引機下置方式。曳引繩掛在曳引輪和導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向輪一周后才被引向轎廂和對重的繞繩方式稱為復繞，或稱全繞。復繞方式增加了曳引繩在曳引輪上的包角，提高了摩擦力。（一）曳引機上置方式曳引機組位于井道上部的稱為上置式：圖 21（a）是單繞，鋼絲繩倍 =1 的繞繩方式；i圖 21（b）是單繞，鋼絲繩倍 =2 的繞繩方式；圖 21（c）是單繞，鋼絲繩倍 =3 的繞繩方式；i圖 21（d）是復繞，鋼絲繩倍 =1 的繞繩方式；圖 21（e）是單繞，鋼絲繩倍 =4 的繞繩方式；i（二）曳引機下置方式曳引機組位于井道底部的旁側,或者井道底部的地下室的稱為下置式：圖 22（a）是單繞，鋼絲繩倍 =1 的繞繩方式；i圖 22（b）是單繞，鋼絲繩倍 =2 的繞繩方式；圖 22（c）是單繞，鋼絲繩倍 =2 的繞繩方式；i圖 22（d）是復繞，鋼絲繩倍 =1 的繞繩方式；（a） ( b )（c） （d） （e）圖 21 曳引機上置的鋼絲繩繞繩方式（a ） (b)(c) (d)圖 22 曳引機上置的鋼絲繩繞繩方式因為本設計電梯的載重量和速度都不是很高，通過比較選擇如圖 21（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效率較高。二 曳引力的計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i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 23 由曳引輪和導向輪的幾何位置關系，可計算得到鋼絲繩在曳引輪上的包角。=Hltan得 =35=180- =145當轎廂位于最低層且載有 125%的額定載荷時T1T 2(1.25 1000+1400)/1800=1.4096當空載轎廂位于最高層站時T1T 2183014001.3071因此，后一種工況 T1T 2比前一種工況要好，因而打滑的危險較小。轎廂的制動減速度 1.3m/s2,則 c1為c1=(g+1.3)/(g-1.3)=1.3059對于帶切口的 V 型槽 c21，按第一種工況驗算T1T 2 c1 c21.4096 1.3059 1=1.8408切口槽的切口角 取 95，摩擦系數(shù) 取 0.09，則當量摩擦系數(shù)4 0.09(1-sin47.5)/(-95 /180-sin95 ) = 0.2169f= 1.7309ef180450.269所以，T 1T 2 c1 c212f故滿足設計要求。二 曳引繩的端接裝置曳引繩端接裝置的的設計應該考慮到：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合處的機械強度至少能承受鋼絲繩最小破斷載荷的 80%。當鋼絲繩的繞繩比為 1：1 時，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，鋼絲繩必須繞過安裝于轎廂架上梁或對重架上的反繩輪。沒跟鋼絲繩的懸掛必須是相對獨立的。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，應調(diào)節(jié)各鋼絲繩的張力差，使之小于 5%。 畢業(yè)設計（論文）任務書宋庭新 授院（系） 機械工程學院指 導教 師職 稱學生姓名設計題目 VVVF 垂直電梯機械系統(tǒng)設計設計內(nèi)容、目標和要求（設計內(nèi)容目標和要求、設計進度等）1.設計內(nèi)容（1）了解國內(nèi)外 VVVF 垂直電梯的機械系統(tǒng)的原理，結構和安裝方法；（2）完成 8 層 8 站客用垂直電梯機械系統(tǒng)的設計（重點是轎廂系統(tǒng)和曳引系統(tǒng)） ；（3）完成電梯井道土建施工圖設計；2.要求（1）設計參數(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)的設計（繪制總裝圖 A1 圖紙 1 張）（3）完成轎廂系統(tǒng)的設計（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械傳動原理圖（A2 圖紙 1 張） 。（5）完成電梯井道土建施工圖（A1 圖紙 1 張）（6）在以上工作的基礎上完成畢業(yè)論文一篇(要求打印) ；（7）翻譯一篇與論文有關的外文資料（3000 字左右） ；指導教師簽名：年 月 日基層教學單位審核院 （系）審 核此表由指導教師填寫院系審核畢業(yè)設計（論文）學生開題報告課題名稱 VVVF 垂直電梯機械系統(tǒng)設計課題來源 課題類型 AX 指導教師學生姓名 專業(yè)班級本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義： 隨著社會的發(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)濟性能也越來越高。隨著科學技術的進步越來越多的新技術也運用到電梯上，在梯驅動技術方面廣泛開發(fā)應用交流變壓變頻調(diào)速（VVVF）控制技術，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。直線電機驅動，使電梯的驅動方式取得根本性的突破。電梯的機房也向小機房和無機房發(fā)展?，F(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，電梯的安裝也費時費力不夠經(jīng)濟。本課題的主要工作是完成 8 層 8 站電梯的機械系統(tǒng)設計，優(yōu)化現(xiàn)有電梯的機械結構，改變現(xiàn)有電梯能耗高，油污染嚴重的狀況，消除現(xiàn)有電梯中的一些不安全因素。為人們提供一個更安全的電梯，同時也使其更節(jié)能環(huán)保便于安裝的經(jīng)濟電梯。課題類型：（1）A工程實踐型；B理論研究型；C科研裝置研制型；D計算機軟件型；E綜合應用型（2）X真實課題；Y模擬課題；（1） 、 （2）均要填，如 AY、BX 等。本課題的研究內(nèi)容1. 對垂直電梯整梯機械傳動系統(tǒng)進行設計從整體上設計電梯的機械傳動方案，主要是電梯驅動方式、曳引機的傳動方式、繞繩方式、電梯門開關的傳動方式和安全鉗限速器等安全系統(tǒng)的方案，最后確定其傳動方案并畫出電梯機械傳動原理圖。 2. 對電梯機械系統(tǒng)的設計，主要是曳引系統(tǒng)和轎廂系統(tǒng)的設計曳引系統(tǒng)的設計主要是完成渦輪渦桿傳動的設計，制動器的設計，傳動軸的設計和交流電機的選擇，最后完成曳引系統(tǒng)的裝配圖。轎廂系統(tǒng)的設計主要是轎廂結構的設計，并對轎廂的主要部件進行校核，最后畫出裝配圖和部分零件的零件圖。3. 電梯井道的設計根據(jù)電梯的安裝方案設計電梯的井道并完成電梯井道的土建施工圖。本課題研究的實施方案、進度安排 實施方案：運用所學知識設計電梯的總體方案，設計電梯的各機械部分并完成相關的設計計算和校核，確定一些關鍵零件的結構，最后繪制出相關裝配圖和零件圖。 進度安排：時間安排 進度安排（要完成的任務）第 5 周 查閱相關電梯設計資料，并進行概述和文獻綜合第 6 周 完成垂直電梯機械傳動原理圖第 7-9 周 完成曳引系統(tǒng)的機械設計并繪制裝配圖第 10-12 周 完成轎廂系統(tǒng)的機械設計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 在以上基礎上完成畢業(yè)論文一篇第 16 周 翻譯一篇與論文相關的外文資料第 17 周 答辯目 錄前言1第一章 緒論 1第一節(jié) 電梯的分類第二節(jié) 電梯的基本結構第三節(jié) 電梯技術發(fā)展展望 第二章 曳引系統(tǒng)6第一節(jié) 曳引驅動（驅動方式比較選擇，繞繩方式， 曳引力，比壓第二節(jié) 電梯 曳引機（電機選擇，傳動方式，制動器制動力計算）第三節(jié) 制動器(選擇，制動力計算)第四節(jié) 鋼絲繩及其端接裝置（-種類規(guī)格，選擇計算，壽命，端接轉載）第三章 轎廂與對重 第一節(jié) 轎廂（組成，有效面積的計算）第二節(jié) 轎廂結構的設計計算第三節(jié) 對重與補償裝置第四節(jié) 導軌第四章 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 電梯與建筑物的關系第七章 設計小結66致謝66參考文獻67附件一 外文資料（中英文翻譯）69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) 按驅動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/ 無司機控制、群控等。第二節(jié) 電梯的基本結構曳引式電梯是垂直交通運輸工具中使用最普遍的一種電梯，現(xiàn)將其基本結構介紹如下。（1） 曳引系統(tǒng)曳引系統(tǒng)由曳引機、曳引鋼絲繩、導向輪及反繩輪等組成。曳引機由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重（或者兩端固定在機房上） ，依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅動轎廂升降。導向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復繞型時還可增加曳引能力。導向輪安裝在曳引機架上或承重梁上。當鋼絲繩的繞繩比大于 1 時，在轎廂頂和對重架上應增設反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是 1 個、2 個甚至 3 個，這與曳引比有關。（2） 導向系統(tǒng)導向系統(tǒng)由導軌、導靴和導軌架等組成。它的作用是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作升降運動。導軌固定在導軌架上，導軌架是承重導軌的組件，與井道壁聯(lián)接。導靴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直立方向。（3 ） 門系統(tǒng)門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機、聯(lián)動機構、門鎖等組成。轎廂門設在轎廂入口，由門扇、門導軌架、門靴和門刀等組成。層門設在層站入口，由門扇、門導軌架、門靴、門鎖裝置及應急開鎖裝置組成。開門機設在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源。（4） 轎廂轎廂用以運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。重量補償裝置是補償高層電梯中轎廂與對重側曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設計影響的裝置。（6） 電力拖動系統(tǒng)電力拖動系統(tǒng)由曳引電機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實行速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或直流電機。供電系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器，與電機相聯(lián)。調(diào)速裝置對曳引電機實行調(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行實行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的檢修或應急操縱箱。控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實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、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。（8 ） 安全保護系統(tǒng)安全保護系統(tǒng)包括機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，可保護電梯安全使用。機械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用；緩沖器起沖頂和撞底保護作用；還有切斷總電源的極限保護等。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(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(chǎn)生的牽引力，實現(xiàn)轎廂和對重的升降運動，達到運輸目的。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(tài)，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，對重用來平衡轎廂載荷、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(wěn)定，轎廂得以準確?？?。電氣系統(tǒng)實現(xiàn)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(tǒng)隨時顯示轎廂的運動方向和所在樓層位置。安全裝置保證電梯運行安全。1-減速箱； 2-曳引輪；3-曳引機底座； 4-導向輪；5-限速器； 6-機座；7-導軌支架； 8-曳引鋼絲繩；9-開關碰鐵； 10-緊急終端開關；11-導靴； 12-轎架；13-轎門； 14-安全鉗；15-導軌； 16-繩頭組合；17-對重， 18-補償鏈；19-補償鏈導輪； 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； 30-井道傳感器；31-電源開關； 32-控制柜；33-曳引電機； 34-制動器圖 11 第三節(jié) 電梯技術發(fā)展展望一、電梯技術發(fā)展（1）電梯的拖動技術有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應用。交流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，己由以前的變級調(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)和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(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，電梯廣泛采用微機控制技術，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用。(5)機械傳動方面，由于國際上機械加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。二、電梯發(fā)展展望(2)技術含量更高，性能更好電梯行業(yè)技術發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VVVF 電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔掙、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流:由于永磁技術的先進性，將來很有可能取代VVVF 技術。另外，網(wǎng)絡控制和智能群控系統(tǒng).以其控制的先進性、快速性、準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)將基于強大的計算機軟硬件資源，如基于專家系統(tǒng)的群控、基于模糊邏輯的群控、基于計算機圖像監(jiān)控的群控、基于神經(jīng)網(wǎng)絡控制的群控、基于遺傳基因法則的群控等。這些群控系統(tǒng)能適應電梯交通的不確定性、控制目標的多樣化、非線性表現(xiàn)等動態(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化服務設備結合成整體智能系統(tǒng)。(6) 超高速電梯速度越來越高21 世紀將會發(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機、高性能的微處理器、減振技術、新式滾輪導靴和安全鉗、永磁同步電動機、轎廂氣壓緩解和噪聲抑制系統(tǒng)等方面推進。采用直線電機驅動的電梯也有較大研究空間。未來超高速電梯舒適感會有明顯提高。（7） 藍牙技術在電梯上廣泛應用藍牙（Bluetooth）技術是一種全球開放的、短距無線通訊技術規(guī)范，它可通過短距離無線通訊，把電梯各種電子設備連接起來，無需縱橫交錯的電纜線，可實現(xiàn)無線組網(wǎng)。這種技術將減少電梯的安裝周期和費用，提高電梯的可靠性和控制精度，更好地解決電氣設備的兼容性，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、噪聲低、長壽命、采用綠色裝潢材料、與建筑物協(xié)調(diào)等。甚至有人設想在大樓頂部的機房利用太陽能作為電梯補充能源。（9 ）電梯產(chǎn)業(yè)將網(wǎng)絡化、信息化電梯控制系統(tǒng)將與網(wǎng)絡技術相結合，用網(wǎng)絡把各地的電梯監(jiān)管起來進行維保；通過電梯網(wǎng)站進行網(wǎng)上交易，包括電梯配置、招投標等，也可以在網(wǎng)上申請電梯定期檢驗。（10） 乘電梯去太空 坐電梯進入太空，這一設想是前蘇聯(lián)科學家在 1895 年提出來的，后來一些科學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質(zhì)量巨大的天體相連。這一天體向外太空旋轉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夢未來將實現(xiàn)。第三章 轎廂與對重第一節(jié) 轎廂（組成，有效面積的計算）一 轎廂的組成轎廂一般由轎廂架、轎底、轎壁、轎頂?shù)闹饕獦嫾M成。圖 31 通常的電梯結構。圖 31各類電梯的轎廂基本結構相同，由于用途不同，在具體結構及外形上有一定差異 客梯的轎廂一般寬大于深，這樣設計的目的是為了方便人員的出入，有利于提高運行效率貨梯的轎廂一般深大于寬或寬深相同，這主要是考慮裝卸貨物的方便。病床梯的轎廂為適應病床的運送而做得深而窄。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行噪聲。轎廂一般由以下幾個主要部件組成：轎廂架是轎廂的主要承載構件，它由立柱、底梁、上梁和拉條組成。1 立柱 立柱在轎廂兩側，常見的結構類型有兩種，一種是組合式結構，一兩根角鋼為主體再加連接板；另一種是單體式結構，以單根槽鋼第二節(jié) 轎廂結構的設計計算第三節(jié) 對重與補償裝置第四節(jié) 導軌第二章 曳引系統(tǒng)第一節(jié) 曳引驅動（繞繩方式， 曳引力，比壓根據(jù)電梯使用的不同要求，電梯的驅動可以采用曳引驅動，液壓驅動，卷筒驅動及齒輪齒條，螺桿驅動等方式，現(xiàn)在運用最廣泛的是曳引驅動。曳引驅動是采用曳引輪作為驅動部件。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)生曳引力驅動轎廂做上下運動。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應考慮有較高的傳動效率,合理的能耗以及有利于鋼絲繩使用壽命的延長.特別注意,應盡量減少繩輪數(shù)量,避免鋼絲繩的反向彎曲.曳引機的位置通常設在井道的上部,或者井道底部的旁側,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,減少作用在建筑結構上的載荷;后者的設置方法是建筑物的支承結構承載大 ,投資費用多。因此在任何情況下，應盡可能避免采用這種方案。圖 21，22 是幾種典型的繞繩方式。圖 21 是曳引機上置方式，圖 22是曳引機下置方式。曳引繩掛在曳引輪和導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向輪一周后才被引向轎廂和對重的繞繩方式稱為復繞，或稱全繞。復繞方式增加了曳引繩在曳引輪上的包角，提高了摩擦力。（一）曳引機上置方式曳引機組位于井道上部的稱為上置式：圖 21（a）是單繞，鋼絲繩倍 =1 的繞繩方式；i圖 21（b）是單繞，鋼絲繩倍 =2 的繞繩方式；圖 21（c）是單繞，鋼絲繩倍 =3 的繞繩方式；i圖 21（d）是復繞，鋼絲繩倍 =1 的繞繩方式；圖 21（e）是單繞，鋼絲繩倍 =4 的繞繩方式；i（二）曳引機下置方式曳引機組位于井道底部的旁側,或者井道底部的地下室的稱為下置式：圖 22（a）是單繞，鋼絲繩倍 =1 的繞繩方式；i圖 22（b）是單繞，鋼絲繩倍 =2 的繞繩方式；圖 22（c）是單繞，鋼絲繩倍 =2 的繞繩方式；i圖 22（d）是復繞，鋼絲繩倍 =1 的繞繩方式；（a） ( b )（c） （d） （e）圖 21 曳引機上置的鋼絲繩繞繩方式（a ） (b)(c) (d)圖 22 曳引機上置的鋼絲繩繞繩方式因為本設計電梯的載重量和速度都不是很高，通過比較選擇如圖 21（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效率較高。二 曳引力的計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i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 23 由曳引輪和導向輪的幾何位置關系，可計算得到鋼絲繩在曳引輪上的包角。=Hltan得 =35=180- =145當轎廂位于最低層且載有 125%的額定載荷時T1T 2(1.25 1000+1400)/1800=1.4096當空載轎廂位于最高層站時T1T 2183014001.3071因此，后一種工況 T1T 2比前一種工況要好，因而打滑的危險較小。轎廂的制動減速度 1.3m/s2,則 c1為c1=(g+1.3)/(g-1.3)=1.3059對于帶切口的 V 型槽 c21，按第一種工況驗算T1T 2 c1 c21.4096 1.3059 1=1.8408切口槽的切口角 取 95，摩擦系數(shù) 取 0.09，則當量摩擦系數(shù)4 0.09(1-sin47.5)/(-95 /180-sin95 ) = 0.2169f= 1.7309ef180450.269所以，T 1T 2 c1 c212f故滿足設計要求。二 曳引繩的端接裝置曳引繩端接裝置的的設計應該考慮到：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合處的機械強度至少能承受鋼絲繩最小破斷載荷的 80%。當鋼絲繩的繞繩比為 1：1 時，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，鋼絲繩必須繞過安裝于轎廂架上梁或對重架上的反繩輪。沒跟鋼絲繩的懸掛必須是相對獨立的。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，應調(diào)節(jié)各鋼絲繩的張力差，使之小于 5%。