【正文】 臺電梯，這是一臺以直流電動機(jī)傳動的電梯。它被裝設(shè)在紐約德瑪利斯大廈。這座古老的電梯，每分鐘只能走10 米左右。這個電梯純粹是為了省力。然而，一個關(guān)鍵的問題始終沒有解決，那就是一旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時，負(fù)載平臺就一定會發(fā)生墜毀事故。 1889 年 12 月，美國奧的斯電梯公司制造出了真正的電梯，它采用直流電動機(jī)為動力，通過蝸輪減速器帶動卷筒上纏繞的繩索，懸掛并升降轎廂。 1892 年，美國奧的斯公司開始采用按鈕操 縱裝置，取代了傳統(tǒng)的轎廂內(nèi)拉動繩索的操縱方式，操縱方式由此向世界發(fā)出了邀請函。 生活在繼續(xù)，科技在發(fā)展，當(dāng)然電梯也在不斷進(jìn)步。 150 年來，電梯的材質(zhì)由黑白到彩色，樣式由直式到斜式，在操縱控制方面更是步步攀高 手柄開關(guān)操縱、按鈕控制、信號控制、集選控制、人機(jī)對話等等，多臺電梯還出現(xiàn)了并聯(lián)控制，智能群控；雙層轎廂電梯展示出節(jié)省井道空間，提升運(yùn)輸能力的優(yōu)勢；變速式自動人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時間；不同外形 扇形、三角形、半菱形、半圓形、整圓形的觀光電梯則使身處其中的乘客的視線不再封閉。調(diào)頻門控、智能遠(yuǎn) 程監(jiān)控、主機(jī)節(jié)能、控制柜低噪音耐用、復(fù)合鋼帶環(huán)保 一款款集納了人類在機(jī)械、電子、光學(xué)等領(lǐng)域最新科研成果的新型電梯競相問世。 中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國奧的斯公司于 1901 年安裝的。 2 1932 年由美國奧的斯公司安裝在天津利順德酒店的電梯至今還在安全運(yùn)轉(zhuǎn)著。1951 年，黨中央提出要在天安門安裝一臺由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠榮接此任，四個月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。十一屆三中全會后，借著改革開放的東風(fēng)，我國電梯業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展的時期。 我國從 20 世紀(jì) 50 年代開始批量生產(chǎn)電梯，用我國自己 生產(chǎn)的電梯產(chǎn)品裝備了人民大會堂、北京飯店等。 20 世紀(jì) 80 年代中期以來，隨著我國對外開放，在我國國內(nèi)建立一批合資和獨(dú)資電梯生產(chǎn)廠，使我國電梯工業(yè)取得了巨大發(fā)展。為了進(jìn)一步推動電梯工業(yè)的發(fā)展，我國又新頒布一批具有國際水平的電梯技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，隨著采用新標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的電梯批量推向市場，我國現(xiàn)在電梯產(chǎn)品的技術(shù)。質(zhì)量水平已基本與世界接軌，并出現(xiàn)由賣方市場向買方市場轉(zhuǎn)變的格局。 課題設(shè)計意義 曳引機(jī)是曳引式 客 梯的驅(qū)動伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高層建筑不斷出現(xiàn)，電梯也隨之問世。電梯是服務(wù)于規(guī)定樓層的固定式升降設(shè)備。電梯業(yè)的發(fā)展使得電梯業(yè)界涌現(xiàn)了各種類型的電梯，不同類型的電梯有著不同的用途，但不管是什么類型的電梯，它們有著一個共同的作用 —— 方便了人們的生產(chǎn)生活。 客梯作為電梯中的一種，在人們的日常生活中扮演了不可或缺的角色。曳引式 客梯在實(shí)際生活生產(chǎn)中運(yùn)用非常的廣泛。曳引機(jī)是驅(qū)動電梯的轎廂和對重裝置作上、下運(yùn)行的裝置。 曳引式提升機(jī)構(gòu)是世界上電梯行業(yè)廣泛采用的提升形式，它與卷揚(yáng)式（或稱強(qiáng)制式）提升機(jī)構(gòu)相比具有以下幾點(diǎn)優(yōu)越性： （ 1） 安全可靠 如果下降中的轎廂或?qū)χ匾驗(yàn)槟撤N原因沖擊底坑中的緩沖器時，曳引式提升機(jī)構(gòu)能自動消失曳引能力，不致 于使轎廂或?qū)χ乩^續(xù)向上運(yùn)行直到?jīng)_擊電梯機(jī)房樓板或拉斷曳引鋼絲繩，造成傷亡事故和財產(chǎn)損失。 （ 2） 允許提升高度大 曳引式提升機(jī)機(jī)構(gòu)不像卷揚(yáng)式提升機(jī)構(gòu)那樣，隨著電梯的上升，曳引鋼絲繩不繼地一圈一圈地繞在卷筒上，其曳引鋼絲繩的長度不受限制，因此可以實(shí)現(xiàn)將轎廂提升到任何實(shí)際需要的高度上。 （ 3） 結(jié)構(gòu)緊湊 對于垂直起吊設(shè)備，根據(jù)規(guī)范要求，曳引輪直徑與鋼絲繩直徑之比不得小 3 于 40。 曳引式提升機(jī)構(gòu)可以比較容易地通過增加鋼絲繩的根數(shù)或減少曳引鋼絲繩的直徑，從而可達(dá)到曳引輪直徑的減小和使整個提升機(jī)構(gòu)的重量減輕。 由于 電梯上曳引鋼絲繩都在 3 根以上，因此電梯上采用曳引式提升機(jī)構(gòu)比卷揚(yáng)式提升機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)更緊湊 。 （ 4） 便于選用價格便宜、結(jié)構(gòu)緊湊的高轉(zhuǎn)速電動機(jī) 在電梯額定速度一定的情況下，曳引輪直徑越小，則需要曳引輪轉(zhuǎn)速越高，與此同時也就要驅(qū)動電動機(jī)轉(zhuǎn)速越高。因此采用曳引式提升機(jī)構(gòu)便于選用結(jié)構(gòu)緊湊、價格便宜的高轉(zhuǎn)速電動機(jī) 部分，是其主要組成部分，它的設(shè)計水平、產(chǎn)品質(zhì)量直接影響電梯的質(zhì)量，其強(qiáng)度和壽命直接影響電梯的壽命，因而電梯曳引機(jī)的設(shè)計水平也影響了人們正常的生產(chǎn)生活、關(guān)系著人們的健康，也影響著社會的發(fā)展。為了確保曳引式貨梯正 常工作、安全使用，使它更好地作用于社會，必須設(shè)計出切實(shí)可行的曳引機(jī)及其傳動系統(tǒng)。本課題設(shè)計緊密聯(lián)系實(shí)際，設(shè)計它的曳引機(jī)及其傳動機(jī)構(gòu)。 4 ，重點(diǎn)研究內(nèi)容 課題的任務(wù) ：客梯額定載重為 1000kg，額定速度 2m/s，提升高度為50m。 設(shè)計主要內(nèi)容 (1)以給定參數(shù)為依據(jù)，設(shè)計客梯曳引系統(tǒng)中的曳引機(jī)。包括 電動機(jī)的選擇，制動器設(shè)計、聯(lián)軸器設(shè)計、減速箱設(shè)計，曳引輪、機(jī)架、導(dǎo)向輪及附屬盤車手輪的設(shè)計 。 (2)以給定參數(shù)為依據(jù)，設(shè)計客梯曳引系統(tǒng)中的曳引機(jī)。包括 電動機(jī)的選擇，制動器設(shè)計、聯(lián) 軸器設(shè)計、減速箱設(shè)計，曳引輪、機(jī)架、導(dǎo)向輪及附屬盤車手輪的設(shè)計 。 (3)設(shè)計要求：所設(shè)計的客梯曳引系統(tǒng)應(yīng)符合使用要求和標(biāo)準(zhǔn)。最終應(yīng)完成客梯曳引系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計說明書一份；制動器、聯(lián)軸器、減速箱的零件結(jié)構(gòu)圖及裝配圖（裝配圖一張，零件結(jié)構(gòu)圖至少兩張） 。完成減速器的三維圖。 (4)學(xué)生前期的準(zhǔn)備工作。查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，熟悉常用客梯的結(jié)構(gòu)組成，掌握電梯的工作原理。能熟練使用 CAD 進(jìn)行機(jī)械制圖。具有一定的三維制圖能力。 5 曳引機(jī)及其傳動系統(tǒng)的工作原理 曳引式電梯曳引驅(qū)動 關(guān)系如圖 3－ 1 所示。安裝在機(jī)房的電動機(jī)與減速器、制動器等組成曳引機(jī)，是曳引驅(qū)動的動力。曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連接轎廂，一端連接對重裝置。轎廂與對重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪繩槽內(nèi)。電動機(jī)轉(zhuǎn)動時由于曳引輪繩槽與曳引鋼絲繩之間的摩擦力，帶動鋼絲繩使轎廂和對重作相對運(yùn)動，轎廂在井道中沿導(dǎo)軌上下運(yùn)行。 圖 31 電梯曳引傳動系統(tǒng) 1電動機(jī)； 2制動器； 3減速器； 4曳引繩； 5導(dǎo)向輪； 6繩頭組合； 7轎廂； 8對重裝置 轎廂與對重裝置能做相對運(yùn)動是靠電動機(jī)轉(zhuǎn)動時通過曳 引繩和曳引輪間的摩擦力來實(shí)現(xiàn)的。這種摩擦力又叫曳引力或驅(qū)動力。 運(yùn)行中電梯轎廂的載荷和轎廂的位置以及運(yùn)行方向都在變化。為使電梯在各種情況下都有足夠的曳引力，國家標(biāo)準(zhǔn) GB 7588— 1995《電梯制造與安裝安全規(guī)范》規(guī)定： 6 曳引條件必須滿足： 1 2 1 2( / ) faT T C C e? ? ? 式中： T1／ T2—— 為載有 125％額定載荷的轎廂位于最低層站及空轎廂位于最高層站的兩種情況下，曳引輪兩邊的曳引繩較大靜拉力與較小靜拉力之比。 1C —— 與加速度、減速度及電梯特殊安裝情況有關(guān)的系數(shù)，一般稱為動力系數(shù)。 其中 : )/()(1 agagC ??? g—— 重力加速度 a—— 轎廂制動減速度 2C —— 由于磨損導(dǎo)致曳引輪槽斷面變化的影響系數(shù) (對半圓或切口槽： 2C ＝ 1，對 V 型槽： 2C ＝ 1． 2)。 fae 中， f 為曳引繩在曳引槽中的當(dāng) 量摩擦系數(shù)， ? 為曳引繩在曳引導(dǎo)輪上的包角。 fae 稱為曳引系數(shù)。它限定了 T1／ T2 的比值， fae 越大，則表明了21/TT 允許值越大，也就表明電梯曳引能力越大。因此，一臺電梯的曳引系數(shù)代表了該臺電梯的的曳引能力。 曳引機(jī)的分類 曳引機(jī)按有無減速箱可分為：有齒輪曳引機(jī)和無齒輪曳引機(jī) （ 1）有齒輪曳引機(jī)：拖動裝置的動力，通過中間 減速器 傳遞到曳引輪上的曳引機(jī)，其中的減速箱通常采用蝸輪蝸桿傳動（也有用 斜齒輪 傳動），這種曳引機(jī)用的 電動機(jī) 有交流的，也有直流的，一般用于低速 電梯 和高速電梯上。曳引比通常為 35:2。如果曳引機(jī)的電動機(jī)動力是通過減速箱傳到曳引輪 上的，稱為有齒輪曳引機(jī)，一般用于 2． 5m／ s 以下的低中速電梯。 （ 2）無齒輪曳引機(jī)：拖動裝置的動力，不用中間的減速器而是直接傳遞到曳引輪上的曳引機(jī)。以前這種曳引機(jī)大多是直流電動機(jī)為動力，現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出來有 自主知識產(chǎn)權(quán) 的交流永磁同步無齒輪曳引機(jī)，如 許昌 博瑪曳引機(jī)。曳引比有 2： 1 和 1： 1。載重 320kg～ 20xxkg，梯速 ～ 。若電動機(jī)的動力不通過減速箱而直接傳動到曳引輪上則稱為無齒輪曳引機(jī)，一般用于2． 5m／ s以上的高速電梯和超高速電梯。 7 本設(shè)計對電梯的速度要求不高，它屬于低中速電梯。故設(shè)計的對象是有齒輪曳引機(jī)。 曳引機(jī)的結(jié)構(gòu) 曳引電動機(jī) 電梯的曳引電動機(jī)有 交流電動機(jī) 和 直流電動機(jī)，曳引電動機(jī)是驅(qū)動電梯上下運(yùn)行的動力源。電梯是典型的位能性負(fù)載。根據(jù)電梯的工作性質(zhì)，電梯曳引電動機(jī)應(yīng)具有以下特點(diǎn) : （ 1）能頻繁地起動和制動：電梯在運(yùn)行中每小時起制動次數(shù)常超過 100次，最高可達(dá)到每小時 180～ 240 次，因此，電梯 專用電動機(jī) 應(yīng)能夠頻繁起、制動，其工作方式為斷續(xù)周期性工作制。 （ 2）起動電流較?。涸陔娞萦媒涣麟妱訖C(jī)的鼠籠式 轉(zhuǎn)子 的設(shè)計與制造上，雖然仍采用低電阻系數(shù)材料制作導(dǎo)條，但是轉(zhuǎn)子的短路環(huán)卻用高電阻系數(shù)材料制作，使 轉(zhuǎn)子繞組 電阻有所提高。這樣，一方面降低了起動電流，使起動電流降為額定電流的 2． 5～ 3． 5 倍左右，從而增加了每小時允許的起動次數(shù)；另一方面，由于只是轉(zhuǎn)子短路端環(huán)電阻較大，利于 熱量直接散發(fā)，綜合效果使電動機(jī)的 溫升 有所下降。而且保證了足夠的起動轉(zhuǎn)矩，一般為額定轉(zhuǎn)矩的 2． 5 倍左右。不過，與普通交流電動機(jī)相比，其機(jī)械特性硬度和 效率 有所下降， 轉(zhuǎn)差率也提高到 0． 1～ 0． 2。機(jī)械特性變軟，使 調(diào)速范圍 增大，而且在堵轉(zhuǎn)力矩下工作時，也不致燒毀電機(jī)。 （ 3）電動機(jī)運(yùn)行噪聲低：為了降低電動機(jī)運(yùn)行噪聲，采用滑動軸承。此外，適當(dāng)加大 定子 鐵芯的有效 外徑，并在定子鐵芯沖片形狀等方面均作合理處理。 制動器 電梯采用的是機(jī)一電摩擦型常閉式 制動器 ，所謂常閉式制動器，指機(jī)械不工作時制動器制動，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時 松閘。電梯制動時，依靠機(jī)械力的作用，使制動帶與制動輪摩擦而產(chǎn)生制動力矩；電梯運(yùn)行時，依靠 電磁力 使制動器松閘，因此又稱電磁制動器。根據(jù)制動器產(chǎn)生電磁力的線圈工作電流，分為交流電磁制動器和直流電磁制動器。由于直流電磁制動器制動平穩(wěn)，體積小，工作可靠，電梯多采用直流電磁制動器。因此這種制動器的全稱是常閉式直流電磁制動器。 8 制動器是保證電梯安全運(yùn)行的基本裝置，對 電梯制動器 的要求是：能產(chǎn)生足夠的制動力矩，而且制動力矩大小應(yīng)與曳引機(jī)轉(zhuǎn)向無關(guān)；制動時對曳引電動機(jī)的軸和 減速箱的 蝸桿 軸不應(yīng)產(chǎn)生附加載荷；當(dāng)制動器松閘或制動時，要求平穩(wěn)，而且能滿足頻繁起、制動的工作要求；制動器應(yīng)有足夠的剛性和強(qiáng)度；制動帶有較高的耐磨性和耐熱性；結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、易于調(diào)整；應(yīng)有人工松閘裝置；噪聲小。 制動器功能基本要求： ①當(dāng)電梯動力電源失電或控制 電路 電源失電時，制動器能立即進(jìn)行制動。 ②當(dāng)轎廂載有 125％額定載荷并以額定速度運(yùn)行時，制動器應(yīng)能使曳引機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 ③電梯正常運(yùn)行時，制動器應(yīng)在持續(xù)通電情況下保持松開狀態(tài)；斷開制動器的釋放電路后，電梯應(yīng)無附加延遲地被有效制動。 ④切斷制動器的電流，至少應(yīng)用兩個獨(dú)立的電氣裝置來實(shí)現(xiàn)。電梯停止時，如果其中一個 接觸器 的主觸點(diǎn)未打開，最遲到下一次運(yùn)行方向改變時 ，應(yīng)防止電梯再運(yùn)行。 ⑤裝有手動盤車手輪的電梯曳引機(jī)，應(yīng)能用手松開制動器并需要一持續(xù)力去保持其松開狀態(tài)。 制動器的工作原理：當(dāng)電梯處于靜止?fàn)顟B(tài)時，曳引電動機(jī)、 電磁 制動器的線圈中均無電流通過，這時因電磁鐵芯間沒有吸引力、制動瓦塊在制動彈簧壓力作用下，將制動輪抱緊，保證電機(jī)不旋轉(zhuǎn)；當(dāng)曳引電動機(jī)通電旋轉(zhuǎn)的瞬間，制動電磁鐵中的線圈同時通上電流，電磁鐵芯迅速磁化吸合，帶動制動臂使 其制動彈簧受作用力，制動瓦塊張開，與制動輪完全脫離，電梯得以運(yùn)行；當(dāng)電梯轎廂到達(dá)所需停站時，曳引電動機(jī)失電、制動電磁鐵中的線圈也同時失電，電磁鐵芯中的磁力迅速消失，鐵芯在制動彈簧的作用下通過制動臂復(fù)位，使制動瓦塊再次將制動輪抱住，電梯停止工作。 減速器 減速器被用于有齒輪曳引機(jī)上。安裝在曳引電動機(jī)轉(zhuǎn)軸和曳引輪轉(zhuǎn)軸之間。 減速器 (箱 )的種類及其特點(diǎn)：蝸桿減速器是由帶主動軸的蝸桿與安裝在殼體 軸承 上帶從動軸的蝸輪組成，其速比可在 18～ 120 范圍內(nèi)，蝸輪的齒數(shù)不少 9 于 30，其效率不如齒輪減速器，但其結(jié)構(gòu)緊湊，外型尺寸不大。 蝸桿減速器特點(diǎn)：傳動比大，噪音小、傳動平穩(wěn)，而且當(dāng)由蝸輪傳動蝸桿時，反效率低，有一定的自鎖能力；可以增加電梯制動力矩，增加電梯