《电梯结构原理及安装维修》第二章 第二节 曳引驱动系统

第二章 电梯的机械系统

  第二节 曳引驱动系统

三、曳引驱动系统的构成部件及其结构原理

1、曳引机

曳引机是曳引驱动系统的动力源，是曳引驱动系统的核心部件。曳引机的类别、参数尺寸决定着电梯额定载重量和额定运行速度，决定着电梯的安全、可靠、舒适性和节能效果。因此各电梯制造厂对曳引机的选用都比较重视。由于我国生产的电梯类别、规格品种齐全，与其配套使用的曳引机类别、规格品种繁多，分类也比较复杂，一般从下列角度分类。

（1）曳引机的分类

1）按曳引电动机的类别分类

① 采用交流电动机驱动的曳引机。

② 采用直流电动机驱动的曳引机（20世纪80 年代末后不再生产）。

③ 采用永磁同步电动机驱动的曳引机。

2）按有无减速器分类

① 有减速器（以下简称有齿）的曳引机。

② 无减速器（以下简称无齿）的曳引机。

（2）有减速器曳引机在电梯产品中的应用及其结构原理

1）有齿曳引机在电梯产品中的应用

有齿曳引机20世纪末前用在额定运行速度V＜2..5 m/s的客、货、住宅、病床电梯上。

2）有齿曳引机的结构原理

有齿曳引机由曳引电动机、减速器、制动器、曳引绳轮构成。为了减小曳引机运行过程中的噪声和提高平稳性，多采用蜗轮副作为有齿曳引机的减速传动装置。20世纪80年代末前国内生产的曳引机均采用阿基米德齿型蜗轮副作为减速传动装置，采用这种蜗轮付的曳引机运行效率约为70％左右。20世纪80年代末后开始采用K型齿型、惭开线齿型蜗轮副作为减速传动装置后，曳引机运行效率提高到80％以上。与此同时国外也出现采用星型齿轮减速器、斜齿轮减速器的曳引机等情况。

20世纪80年代中期前国内生产的有齿曳引机多采用下置式曳引机（蜗杆在蜗轮下方），这种曳引机的漏油问题一直是困绕广大电梯从业人员的问题。这种传统老式曳引机的外形结构示意图如图2-3ａ）所示。20世纪80年代中期后国内成功设计并批量生产出上置式曳引机（蜗杆在蜗轮上方），上置式曳引机的诞生彻底解决了传统老式曳引机的漏油问题，这种上置式曳引机的外形结构示意图如图2-3ｂ）所示。

图2-3   有齿曳引机外形结构示意图

3）有齿曳引机的电梯额定运行速度

电梯的额定运行速度V 等主要参数取决于曳引电动机的功率P、转速n 、蜗杆与蜗轮的减速比i _j 、曳引轮的直径Ｄ以及曳引比（曳引方式）i _y的关系可用公式（2-1）表示：

V = π·Ｄ·n /60 ·i_ｙ·i _j                        （2-1）

式中： V--- 电梯额定运行速度（m/s）；

               Ｄ -- 曳引轮直径（m）；

i _y-- 曳引比（曳引方式）；

i _j — 减速比；

n -- 曳引电动机转速（r/min）。

例：若有一台有齿曳引机的曳引轮直径D为0.62 m，电动机的实际平均转速n为960 r/min，减速比i _j为61:2，曳引比（曳引方式）i _y为2:1，求电梯的运行速度？

解：已知D = 0.62 m，减速比 i _j = 61:2，曳引比（曳引方式）i _y =2:1，电动机的实际平均转速n = 960 r/min，代入公式（2-1）得：

V = πＤn /60 i _y i _i  = 3.14×0.62×960/60×61/2×2/1≈0.5 m/s

答：该电梯的运行速度约为0.5 m/s。

4）有齿曳引机的曳引电动机功率

曳引电动机是曳引驱动电梯的动力源。由于曳引电动机的运行工况比较复杂。需要频繁起动、制动、正转、反转，而且负载变化大，经常工作在重复短时状态、电动状态、再生制动状态下。 因此要求曳引电动机不但要适应频繁起动、制动、正转、反转、负载变化大的要求，而且要求起动电流小、起动力矩大、机械特性硬、噪声小，当供电电源电压在±7％的范围内变化时，还能正常起动和运行。因此曳引电动机是电机制造厂专门为电梯产品配套设计制造的专用电动机。电梯用交流感应电动机的结构形式和基本参数尺寸，应符合GB/T12974-1991《交流电梯电动机通用技术条件》的规定。对于采用有齿曳引机的交流感应曳引电动机的额定功率，一般按公式（2-2）计算：

P = （1-K_P）Q V/ 102η                  （2-2）           

             式中：P ---曳引电动机额定功率（kw）；

K_{P -----} 电梯平衡系数（一般取0.4～0.5）；

            Q--- 电梯额定载重量（kw）；

V--- 电梯额定运行速度 （m/s）；

η--- 电梯机械总效率。对于采用蜗轮副作为减速装置的有齿曳引机

（由于齿型不同电梯的机械总效率也有区别，一般取0.5～0.55）。

    例：若有一台额定载重量Q为2000 kg、额定运行速度V为0.5 m、平衡系数K_P为0.45，曳引机的减速器采用阿基米德齿型蜗轮副的交流双速梯，求曳引电动机的功率为多少kw？

解：已知Q = 2000 kg ，V = 0.5 m/S， K_P =0.45（取），η= 0.5（取）。代入公式（2-2）得：

P = （1-K_P）Q V/ 102η=（1-0.45）×2000×0.5/102×0.5≈10.7kw

答：曳引电动机的功率为10.7kw，取11 kw。

5）有齿曳引机的制动器

有齿和无齿曳引机都必须设置制动器。一般有齿曳引机制动器的结构示意图如图2-6所示。这种制动器由直流电磁线圈、电磁铁芯（左右各一只）、闸瓦架和闸瓦及闸皮、制动轮（它属于曳引机的一个部件）、抱闸弹簧等构成。当直流电磁线圈接通直流电源时，在直流电磁线圈周围空间产生一个电磁场，在该电磁场力作用下，两只电磁铁芯吸合，与电磁铁芯有机械连接关系的闸瓦架挤压抱闸弹簧，铆接在闸瓦上的闸皮离开制动轮，制动器松闸，曳引机可以正反向运行。断开电磁线圈的直流电源时，电磁线圈产生的磁场消失，依靠抱闸弹簧的反作用力，铆接在闸瓦上的闸皮紧抱制动轮，制动器施闸，曳引机停止运行，起安全保护作用。不同拖动方式的电梯制动器所起的安全保护作用略有区别：

①交流双速梯的制动器有控制平层准确度和防止电梯溜车的作用；

②对于零速（接近于零）平层施闸停靠的直流电梯也有控制平层准确度和防止电梯溜车的作用；

③对于零速平层停靠施闸的ACVV电梯、VVVF电梯主要是防止电梯溜车的作用。

但是不管那类电梯的制动器，均应具有当电梯失电时使电梯在标准或规范规定的距离范围内制停电梯的作用。标准还规定制动器必须设有两组独立的制动机构、两只铁芯、两组闸瓦架和闸瓦及闸皮、两只制动弹簧等要求。而且若一组制动机构失去作用，另一组制动机构应能有效地制停电梯。

  图2-6   有齿曳引机电磁式直流制动器结构示意图