【正文】 ............................................................................... 43 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 5 頁(yè) 第一章 緒論 選題背景 本次設(shè)計(jì)是以 800Kg 乘客電梯說明書為基礎(chǔ)，聯(lián)系所學(xué)過的電梯知識(shí)，通過構(gòu)思、計(jì)算，完成各主要結(jié)構(gòu)和部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選用，完成以下各項(xiàng)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)： （ 1）曳引機(jī)容量計(jì)算 （ 2）曳引力的計(jì)算 （ 3）曳引鋼絲繩計(jì)算 （ 4）轎廂架設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 5）安全保護(hù)系統(tǒng)的選用 （ 6）引導(dǎo)系統(tǒng)的選用 本次設(shè)計(jì)主要解決乘客電梯所使用的曳引系統(tǒng)、轎廂系統(tǒng)、安全保護(hù)系統(tǒng)、導(dǎo)向系統(tǒng)，電梯的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求： （ 1）必須針對(duì)乘客電梯的特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)； （ 2）設(shè)計(jì)的乘客電梯轎廂、轎架系統(tǒng)必須安全可靠，各項(xiàng)性能指標(biāo)必須達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求； （ 3）設(shè)計(jì)的乘客電梯轎廂、轎架系統(tǒng)必須根符合企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備要求、制造工藝簡(jiǎn)單易行、有較高的性價(jià)比； （ 4）進(jìn)行必要的原理分析、理論計(jì)算以及實(shí)驗(yàn)； （ 5）設(shè)計(jì)應(yīng)按照機(jī)械設(shè)計(jì)的基本原則，從工程實(shí)際應(yīng)用角度出發(fā)，在確保設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的前提下，經(jīng)嚴(yán)格論證，精心設(shè)計(jì)，允許有 所創(chuàng)新，允許采取個(gè)別與原始要求有所不同的設(shè)計(jì)； （ 6）設(shè)計(jì)要盡量采用最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)； 國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 電梯的歷史并不像有些人想得那么短，事實(shí)上，它已有 150 年的歷史了。此次設(shè)計(jì)是以 800Kg 乘客電梯為基礎(chǔ)，聯(lián)系所學(xué)過的電梯知識(shí)，通過方案論證 、設(shè)計(jì)選擇曳引機(jī)、鋼絲繩的設(shè)計(jì)然后進(jìn)行具體的計(jì)算，確定各部分機(jī)構(gòu)的參數(shù)尺寸，最后用AUTO CAD 畫出電梯起升機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵部分，如曳引機(jī)、限速器、緩沖器、制動(dòng)器等以及電梯起升機(jī)構(gòu)整體圖紙。 西安文理學(xué)院物理與機(jī)械電子工程學(xué)院 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 某電梯起升 機(jī)構(gòu)工作原理及其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 專業(yè)班級(jí) 09 級(jí)機(jī)械（ 2）班 學(xué) 號(hào) 08102090232 學(xué)生姓名 宋顯軍 指導(dǎo)教師 戴君 設(shè)計(jì)所在單位 西安文理學(xué)院 2021 年 5 月 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 1 頁(yè) 某電梯起升機(jī)構(gòu)的工作原理及其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要： 隨著高層建筑的增多，電梯作為高層建筑中垂直運(yùn)行的交通工具已與人們的日常生活密不可分。電梯是集機(jī)械原理應(yīng)用、電氣控制技術(shù)、微處理技術(shù)、系統(tǒng)工程學(xué)等多學(xué)科和技術(shù)于一體的機(jī)電設(shè)備，它是建筑中的永久垂直交通工具。電梯起升機(jī)構(gòu)對(duì)安全性能要求較高，此次設(shè)計(jì)后對(duì)關(guān)鍵的部分進(jìn)行了安全校核，如曳引機(jī)，鋼絲繩等進(jìn)行了校核。早在公元前 2600 年，埃及人在建造金字塔時(shí)，利用簡(jiǎn)易起重機(jī)搬運(yùn)石塊兒。早期的動(dòng)力基本來源于人力。英國(guó)科學(xué)家瓦特發(fā)明蒸汽機(jī)后，起重機(jī)裝置開始采用蒸汽為動(dòng)力 。湯姆遜研制出用液壓驅(qū)動(dòng)的升降梯，液壓的介質(zhì)是水。 1887 年，美國(guó)奧梯斯公司制造出世界上第一臺(tái)電梯，這是一臺(tái)以直流電動(dòng)機(jī)為動(dòng)力的電梯。這座古老的電梯，每分鐘只能走 10 米左右。然而，一個(gè)關(guān)鍵的問題始終沒有解決，那就是一西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 6 頁(yè) 旦升降梯拉升纜繩發(fā)生斷裂時(shí)，負(fù)載平臺(tái)就一定會(huì)發(fā)生墜毀事故。 1892 年，美國(guó)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(dòng)繩索的操縱方式，操縱方式由此向世界發(fā)出了邀請(qǐng)函。 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(hào)控制、集選控制、人機(jī)對(duì)話等等，多臺(tái)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(shì)；變速式自動(dòng)人行道扶梯的出現(xiàn)大大節(jié)省了行人的時(shí)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。 中國(guó)最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國(guó)奧的斯公司于 1901 年安裝的。 1951 年，黨中央提出要在天安門安裝一臺(tái)由我國(guó)自行制造的電梯，天津從慶生電機(jī)廠榮接此任，四個(gè)月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。 我國(guó)從 20 世紀(jì) 50 年代開始批量生產(chǎn)電梯，用我國(guó)自己生產(chǎn)的電梯產(chǎn)品裝備了人民大會(huì)堂、北京飯店等。為了進(jìn)一步推動(dòng)電梯工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)又新頒布一批具有國(guó)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(chǎng)，我國(guó)現(xiàn)在電梯產(chǎn)品的技術(shù)。 未來發(fā)展趨勢(shì) 電梯在人類的生活中頻繁用到，所以人們不斷地改進(jìn)電梯，使它盡善盡美。展望電梯的未來，電梯的應(yīng)用前景極為廣闊，發(fā)展方向主要有以下幾方面： （ 1）超高速電梯： 21 世紀(jì)將會(huì)發(fā)展多用途、全功能的塔式建筑，根據(jù)心理學(xué)家測(cè)試，站在封閉的轎廂里面的人， 50 秒將感到壓抑與煩躁。除采用曳引式電梯外，直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)電梯也有較大研究空間。 （ 2）電梯智能群控系統(tǒng)： 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 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，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。 從電梯運(yùn)行的控制智能化角度講，要求電梯有優(yōu)質(zhì)的服務(wù)質(zhì)量，控制程序中應(yīng)采用先進(jìn)的調(diào)度規(guī)則，使群控管理有最佳的派梯模式。 （ 3）藍(lán)牙技術(shù)在電梯上的應(yīng)用： 藍(lán)牙技術(shù)在電梯安裝過程的應(yīng)用。應(yīng)用藍(lán)牙技術(shù)，安裝期將減少 30%以上，其直接好處是降低安裝成本，客戶也因從訂梯到使用電梯周期費(fèi)用減少而受益。使用藍(lán)牙技術(shù)一定會(huì)使電梯控制系統(tǒng)大量使用最新最快微機(jī)，這將會(huì)進(jìn)一步提高電梯整機(jī)可靠性，故障率大大降低，控制精度也進(jìn)一步提 高，帶來的結(jié)果是電梯更加舒適，平層更加準(zhǔn)確。舊梯改造更加容易，所需時(shí)間、費(fèi)用將會(huì)減小。 （ 4）綠色電梯： 從減少環(huán)境污染的角度講，“綠色”新概念將成為 21 世紀(jì)的主流色調(diào)，一個(gè)全球性的綠色市場(chǎng)為企業(yè)的世紀(jì)誰(shuí)先推出綠色產(chǎn)品，搶發(fā)展提供了廣闊的空間，占綠色營(yíng)銷市場(chǎng)，誰(shuí)就能掌握競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)。電梯曳引采用尼龍合成纖維曳引繩、鋼皮帶等無(wú)潤(rùn)滑油污染曳引方式。甚至有人設(shè)想在大樓頂部的機(jī)房利用太陽(yáng)能作為電梯驅(qū)動(dòng)補(bǔ)充能源。 方案設(shè)計(jì)流程圖 （ 1）在電梯的機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中主要用到的技術(shù)參數(shù)如表格 所示。 電梯驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類 電梯的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)（卷筒驅(qū)動(dòng)）、液壓驅(qū)動(dòng)、曳引驅(qū)動(dòng)等三種不同的驅(qū)動(dòng)方式。 液壓電梯屬于傳統(tǒng)型的電梯，由于漏油污染環(huán)境、運(yùn)行噪音太大和浪費(fèi)大量的電力等因素，已不符合現(xiàn)代電梯工業(yè)的環(huán)保節(jié)能的發(fā)展理念，除在特殊場(chǎng)合外現(xiàn)在很少使用。與液壓式相比可以提高電梯的提升速度和載重量，并且安全可靠。 曳引系統(tǒng)的功能是輸出與傳遞動(dòng)力，使電梯運(yùn)行。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 9 頁(yè) 曳引機(jī)由電動(dòng)機(jī)、制動(dòng)器、曳引輪等組成，它是曳引驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源，為電梯的運(yùn)行提供動(dòng)力；導(dǎo)向輪安裝在曳引機(jī)機(jī)架上，將曳引繩引向?qū)χ睾娃I廂的鋼絲繩輪；反繩輪是設(shè)置在轎廂架和對(duì)重框架上部的動(dòng)滑輪，根據(jù)需要曳引繩繞過反繩輪可以構(gòu)成不同的曳引比；曳引鋼絲繩 懸掛在曳引輪上，當(dāng)曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)靠鋼絲繩與繩輪之間的摩擦帶動(dòng)轎廂及對(duì)重上下運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)器不僅是電梯機(jī)械系統(tǒng)的安全措施還直接影響乘坐舒適感和平層準(zhǔn)確度。為確保電梯正常運(yùn)行，其設(shè)置應(yīng)與建筑設(shè)施相配合，即包括機(jī)房、井道。 根據(jù)轎廂、轎架系統(tǒng)的使用范圍和電梯井道布置得出，電梯的驅(qū)動(dòng)采用曳 引機(jī)驅(qū)動(dòng)，曳引驅(qū)動(dòng)是采用曳引輪作為驅(qū)動(dòng)部件。繞繩方式采用單繞，倍率 i=1 的繞繩方式；曳引機(jī)采用永磁同步無(wú)齒曳引機(jī)，它具有傳動(dòng)效率高、噪聲小、傳動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)入電梯時(shí)，轎廂門跟轎廂一起運(yùn)動(dòng)，轎廂門是主動(dòng)門，層門 是被動(dòng)門。采用自動(dòng)開門機(jī)開門，可以減少乘客的操作勞動(dòng)，提高開關(guān)門的速度，縮短開關(guān)門時(shí)間，提高電梯的運(yùn)行效率。引導(dǎo)轎廂沿著導(dǎo)軌上下移動(dòng)，保持轎廂在井道內(nèi)的水平位置。為了減輕自重，立柱用鋼板折彎成型鋼形狀，下梁采用鋼板折彎件組合，中間橫梁與立柱連接是主要的承載部件；轎底通過減震橡膠支承在框架上。 轎廂體是運(yùn)送乘客或貨物的承載部件，也是唯一為乘客所看到的電梯架構(gòu)部分；由形成轎廂空間的封閉圍壁，除必要的出入口和通風(fēng)孔外沒有其他開口，由轎底板、轎廂壁、轎廂頂?shù)葮?gòu)成，轎廂底由底板和框架組成，框架用槽型鋼或鋼板壓制焊接西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 10 頁(yè) 制成，底板用δ 鋼板制成 ，每個(gè)面壁由多塊折邊的鋼板拼裝而成；轎頂用δ 2 鋼板制成，上面需要安裝開門機(jī)構(gòu)、門電機(jī)控制箱、風(fēng)扇、檢修用操縱箱等。 曳引式電梯整體構(gòu)造 電梯主要分為以下四部分： ：包括曳引機(jī)、限速器、極限開關(guān)、控制柜與信號(hào)柜、機(jī)械選層器以及電源接線板等設(shè)備。 ：包括廳門、召喚按鈕廂、樓層顯示裝置等。 電梯整體構(gòu)造圖如下： 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 11 頁(yè) 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 12 頁(yè) 第三章 電梯起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 曳引驅(qū)動(dòng)工作原理 引式電梯曳引驅(qū)動(dòng)關(guān)系如圖 所示。曳引鋼絲繩通過曳引輪一端連接轎廂，一端連接對(duì)重裝置。轎廂與對(duì)重裝置的重力使曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪槽內(nèi)產(chǎn)生摩擦力。即轎廂上升， 對(duì)重下降；對(duì)重上升，轎廂下降。 圖 電梯曳引傳動(dòng)系統(tǒng) 曳引機(jī)的選擇 曳引機(jī)功率 0 102P ? ??（ 1 ） QV 式中： Q 為轎廂載重量， ? 為平衡系數(shù)， =? ， ? 為電梯機(jī)械傳動(dòng)系數(shù)總效率， =? （曳引機(jī)廠家提供） 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 則 : 0 102P ? ??（ 1 ） QV = 1 0 . 9 21 0 2 0 . 6 9 1?? ??（ ） 8 0 0 1 . 7 5 查看《電梯機(jī)構(gòu)及工作原理》，選擇 FYJ200 曳引機(jī) 而 FYJ200 曳引機(jī)功率為 15kw，故符合要求。 則 : 1 1 2 21 . 2 5 1 si n ( 9 0 ) ( )QT P m q H a P q m q Hrr ??? ? ? ? ? ? ? 8 6 0 1 .2 5 8 0 0 5 0 .5 8 6 5 3 .1 sin( 1 5 5 9 0 ) ( 8 6 0 0 .4 5 8 00 2 1 .1 2 5 3 .1 )?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?18 60 15 5. 5 12 13 32 28 .5 kg? ? ? ? FYJ200 曳引機(jī)最大靜載為 4500kg，故符合主軸最大靜載要求。 1( )2 nQD gM r??? 式中 ： Q 為轎廂載重量， r 為鋼絲繩倍率，即曳引比， =1r ,， ? 為平衡系數(shù)， =? ， 1D 為曳引輪直徑， 1=530D mm 。 則 : 112(1 ) nQD gF ri D???? (1 0 . 4 5 ) 8 0 0 0 . 5 3 9 . 8 24 7 0 . 6 9 1 0 . 3 3 5? ? ? ? ?? ?? = 420（ N） 400(N) 符合要求。 則 : 160DnV ir?? =(m/s) 而 FYJ200 曳引機(jī)速度為 ，故符合要求。 W：對(duì)重裝置的總重量； G：轎廂自重 860Kg； K：電梯平衡系數(shù)，取 ,取為 ； Q：額定載重量 800Kg 曳引鋼絲繩 曳引鋼絲繩一般為圓形股狀結(jié)構(gòu)，主要由鋼絲、繩股和繩芯組成，如圖 3— 10西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 所示。圖 3—10(a)為鋼絲繩外形，圖 3— 10(b)、 (c)為鋼絲繩橫截面圖 (放大 )。電梯用一般是 6 股如圖 3— 10(b)和 8 股如圖 3— 10(c)所示。 鋼絲繩中的鋼絲的材料由含碳量為 0． 4％～ 1％的優(yōu)質(zhì)鋼制成，為了防止脆性，材料中的硫、磷等雜質(zhì)的含量不應(yīng)大于 0． 035％ 曳引鋼絲繩的性能要求及選擇 電 梯在運(yùn)行時(shí)，曳引繩與繩槽之間由于曳引繩在工作中受反復(fù)的彎曲，且在繩槽中承受很高的比壓，并頻繁承受電梯起、制動(dòng)時(shí)的沖擊。 1．撓性 良好的撓性能減少曳引繩在彎曲時(shí)的應(yīng)力，有利于延長(zhǎng)使用壽命，為此，曳引繩均采用纖維芯結(jié)構(gòu) 的雙撓繩 . GB7588― 1995 規(guī)定電梯的曳引鋼絲繩根數(shù)不能少于 2 根，直徑不能小于 8mm。 根據(jù) GB7588 規(guī)定，曳引輪滑輪的節(jié)園直徑與鋼絲繩公稱直徑之比不應(yīng)小于 40。 西安文理學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 16 頁(yè)