电梯及控制技术
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2.1 曳引系统

如图2-2所示,电梯曳引系统主要由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮组成。其主要功能是输出和传递动力,使电梯运行。

图2-2 电梯曳引系统实物图

1.曳引机

曳引机是电梯的主要拖动装置,它驱动电梯的轿厢和对重装置做上、下运动。曳引机主要由曳引电动机、制动器、减速器、曳引轮和底座等组成,如图2-3所示。

图2-3 曳引机的组成

根据曳引电动机与曳引轮之间是否有减速器,曳引机可分为无齿轮曳引机和有齿轮曳引机两大类。如图2-4所示,无齿轮曳引机由于没有减速器这一中间减速环节,所以传动效率高、噪声小、传动平稳,但是存在能耗大、造价高、维修不便等缺点,因而限制了它的应用。目前,无齿轮曳引机多用在速度大于2.0m/s的电梯上。有齿轮曳引机的技术比较成熟,其拖动装置的动力是通过中间减速器传递到曳引轮上的,如图2-5所示。这种传动方式具有传动比大、运行平稳、噪声低、体积小的优点,广泛应用于速度小于或等于2.0m/s的电梯上。

图2-4 无齿轮曳引机

图2-5 有齿轮曳引机

(1)曳引电动机。曳引电动机是电梯的动力来源,按种类分为交流曳引电动机和直流曳引电动机。曳引电动机应满足以下几方面的技术要求。

① 具有能重复短时工作,频繁启动、制动及正、反向运转的特性。

② 具有能适应一定的电源电压波动,有足够的启动转矩,能满足轿厢满负荷启动、加速迅速的特性。

③ 具有启动电流较小的特性。

④ 具有发电制动的特性,能由电动机本身的性质来控制电梯在满载下行或空载上行时的速度。

⑤ 具有较硬的机械特性,不会因电梯运行时负荷的变化造成电梯运行速度的变化。

⑥ 具有良好的调速性能。

⑦ 运转平稳、工作可靠、噪声小及维护简单。

基于以上技术要求,调速电梯一般选用单速笼形异步电动机作为曳引电动机,极数为4极,同步转速为1500r/min。

(2)制动器。制动器是电梯最重要的安全装置,它对主轴转动起制动作用,能使运行的电梯轿厢和对重在断电后立即停止运行,并在任意停止位置定位不动。

电梯一般都采用常闭式双瓦块型直流电磁制动器,其实物图如图2-6(a)所示。这种制动器性能稳定、噪声小,制动可靠。它一般由制动电磁铁、闸轮、销轴、制动弹簧等组成,其结构示意图如图2-6(b)所示。对于有齿轮曳引电动机,制动器安装在电动机的旁边,即在电动机轴与蜗杆轴相连的闸轮处,如图2-7(a)所示;对于无齿轮曳引电动机,则安装在电动机与曳引轮之间,如图2-7(b)所示。

图2-6 常闭式双瓦块型直流电磁制动器

图2-7 制动器的安装位置

制动器的工作原理:当电梯处于静止状态时,曳引电动机、制动器的线圈中均无电流通过,这时因制动电磁铁的铁芯之间没有吸引力,制动闸瓦在制动弹簧的压力作用下,将闸轮抱紧,保证了电梯处于不工作的静止状态;当曳引电动机通电旋转的瞬间,制动电磁铁中的线圈也同时通入电流,电磁铁铁芯迅速磁化吸合的同时,带动制动臂克服制动弹簧的作用力,使制动闸瓦张开,与闸轮完全脱离,从而使电梯在无制动力的情况下得以运行;当电梯轿厢到达所需层站停车时,曳引电动机失电,制动电磁铁中的线圈也同时失电,电磁铁铁芯中的磁力迅速消失,铁芯在制动弹簧力的作用下通过制动臂复位,使制动闸瓦再次将闸轮抱住,电梯停止运行。

对于电梯用制动器有以下要求。

① 制动器应动作灵活,工作可靠。

② 正常运行时,制动器应在持续通电时保持松开状态,且松闸时要求开挡间隙均匀一致,制动闸瓦与闸轮间隙≤0.7mm。

③ 制动时两侧闸瓦应紧密、均匀地贴合在闸轮工作面上。

④ 切断制动器电流至少应由两个独立的电气装置实现。

⑤ 闸瓦与闸轮表面应清洁无油污。

⑥ 装有手动盘车手轮的电梯曳引机,应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。

(3)减速器。减速器是应用于原动机和工作机之间的封闭式独立传动装置,电梯曳引机中的减速器是用来降低曳引机输出转速、增加输出转矩的。有齿轮曳引机选用的减速器有蜗轮蜗杆结构减速器和斜齿轮结构减速器两种,其中前者最为常用,如图2-8所示。

图2-8 蜗轮蜗杆结构减速器

对于电梯用减速器有以下要求。

① 曳引机减速器油温不应超过85℃,温升不应超过60℃。

② 在曳引机减速器中,除蜗杆轴伸出端允许有极少量的渗油外,其余各处不得有油渗漏。

(4)曳引轮。如图2-9所示,曳引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子,也称曳引绳轮或驱绳轮,绳的两端分别与轿厢和对重装置连接。对于有齿轮曳引机,它安装在减速器中的蜗轮轴上;而对于无齿轮曳引机,则装设在制动器的旁边,与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。

图2-9 曳引轮

当曳引轮转动时,通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力,驱动轿厢和对重装置上下运动。它是电梯赖以运行的主要部件之一。

(5)底座。曳引机底座是连接电动机、制动器和减速器的机座,由铸铁或型钢与钢板焊接而成,曳引机各部件均安装在底座上,便于整体运输、安装和调试。安装电梯时,底座又被固定在特定型号的两个平行且具有承重作用的工字钢梁上。

2.导向轮

为防止轿厢和对重之间的距离太小产生碰撞,设置了导向轮,用来调整轿厢和对重的相对位置。GB7588—2003规定:轿厢与对重及其关联部件之间的距离不应小于50mm。如图2-10所示为导向轮的实物图。

图2-10 导向轮实物图

3.曳引钢丝绳

电梯用钢丝绳行业上叫做曳引钢丝绳,术语简称曳引绳,专业上又称悬挂绳。曳引钢丝绳为圆形股状结构,由钢丝、绳芯捻制而成,如图2-11所示。钢丝是钢丝绳的基本组成要素,由含碳量0.4%~1%、含硫磷杂质<0.035%的优质钢制成。绳芯通常由麻类植物(天然)或聚烯烃(人造)纤维搓造,主要起支撑固定和提高韧性的作用,同时能储存润滑剂起到防锈效果。如今为了提高钢丝绳的最小破断力,还出现了用钢丝作为绳芯的电梯专用钢丝绳。

图2-11 曳引钢丝绳

曳引钢丝绳是电梯的重要组成部件。它承受着曳引轮及导向轮两边所有悬挂重量的拉伸,承受着电梯升降过程中曳引轮、导向轮和滑轮间的反复折扭,承受着电梯频繁启动、运行和制动时与曳引轮绳槽接触面的摩擦损耗。由于使用状态的特殊性和系统要求的可靠性,所以曳引钢丝绳必须保持相当绝对的冗余设置和安全裕量。

对于曳引钢丝绳有以下要求。

① 为确保人身和电梯设备安全,各类电梯的曳引钢丝绳的根数和安全系数都有严格要求。如客梯和货梯规定:曳引钢丝绳的根数不得少于4根,安全系数不得低于12。

② 无打结、死弯、扭曲、断丝、松股、锈蚀等现象;擦洁净并消除内应力,表面不得涂润滑剂。

③ 每根钢丝绳张力与平均值偏差≤5%。

④ 曳引绳上要漆出轿厢在各层的平层标记,并将其对应标记识别图表挂在易观察的墙上。

【注意】 一般情况下,电梯曳引钢丝绳不需要另外润滑(防锈脂剂除外)。因为润滑以后会降低钢丝绳与曳引轮之间的摩擦系数,影响电梯的曳引能力。

国家标准GB8903—2005规定:电梯用钢丝绳有6×19、6×25、8×19和8×25四种形式,直径从φ6mm到φ22mm,其主要技术参数如表2-2所示。

表2-2 GB8903—2005规定的几种电梯专用钢丝绳的技术参数