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5.1 曳引驱动电梯总体结构及零部件

电梯是机、电一体化的产品。其机械部分好比是人的躯体,电气部分相当于人的神经,微机控制部分相当人的大脑。各部分密切协同,使电梯能可靠地运行。

5.1.1 电梯的基本要求

对电梯的要求可用安全、可靠、方便、舒适、准确、高效12个字来概括,其中安全、可靠、方便、舒适是基本要求。人们习惯于把安全可靠合并在一起论述,但安全与可靠应是不同的两个概念,安全是针对事故而言的,可靠是针对故障而言的。对安全的要求应是不可退让的,对可靠的要求则受其他条件的制约可合理让步,我们要求杜绝电梯事故却无法要求电梯不出故障。

电梯的安全性和可靠性是个系统工程,由设计、制造、安装、维护保养各个环节和元器件的可靠性等来保证。舒适主要是人的主观感觉,故一般称为舒适感,主要与电梯的速度变化和振动有关。

1.电梯的速度曲线

电梯运行中的速度变化可以用速度曲线表示,如图5 - 1所示。其中 t 1 为起动加速段, t 2 为匀速运行段, t 3 为减速制停段。 t 1 t 3 越长,则加速度越小,一般讲舒适感就好些,同时电梯的运行效率就低一些。但从实验得知,与人的舒适感觉关系最大的,不是加(减)速度,而是加(减)速度的变化率,即“加加速度”,也就是 t 1 t 3 两头的弧形部分的曲率。如果将加速度变化率限制在1.3m/s 3 以下,即使最大加速度达到2~2.5m/s 2 ,也不会使人感到过分的不适。

2.电梯工作条件

电梯工作条件是一般电梯正常运行的环境条件。如果实际的工作环境与标准的工作条件不符,电梯不能正常运行,或故障率增加并缩短使用寿命。因此特殊环境使用的电梯在订货时就应提出特殊的使用要求,制造厂将依据提出的特殊要求进行设计、制造。

国家标准GB/T 10058—2009《电梯技术条件》对电梯工作条件规定如下:

1)安装地点的海拔不超过1000m。

图5-1 电梯运行速度变化曲线

2)机房内空气温度应保持在5~40℃。

3)运行地点的空气相对湿度在最高温度为40℃时不超过50%,在较低温度下可有较高的相对湿度,最湿月的月平均最低温度不超过25℃,该月的月平均最大相对湿度不应超过90%。若可能在电器设备上产生凝露,则应采取相应措施。

4)供电电压相对于额定电压的波动应在±7%的范围内。

5)环境空气中不应含有腐蚀性和易燃性气体,污染等级不应大于GB14048.1—2012中规定的3级。

3.整机性能指标

整机性能指标是所有投入运行的电梯均应达到的最基本的性能。根据GB/T 10058—2009《电梯技术条件》的要求,整机性能应达到如下的指标。

1)运行速度:当电源为额定频率和额定电压时,载有50%额定载重量的轿厢向下运行至行程中段(除去加速和减速段)时的速度,不应大于额定速度的105%,宜不小于额定速度的92%。

2)乘客电梯的加速度:乘客电梯起动加速度和制动减速度最大值不应大于1.5m/s 2

当乘客电梯额定速度为1.0m/s< v ≤2.0m/s时,按GB/T 24474—2009《电梯乘运质量测量》测量,A95加减速度不应小于0.50m/s 2 ;当乘客电梯额定速度为2.0m/s< v ≤6.0m/s时,其A95加减速度不应小于0.70m/s 2

3)乘客电梯的中分自动门和旁开自动门的开关门时间不应超过下面规定:

①开门宽度 B ≤800mm时,中分门≤3.2s,旁开门≤3.7s。

②开门宽度800mm< B ≤1000mm时,中分门≤4.0s,旁开门≤4.3s。

③开门宽度1000mm< B ≤1100mm时,中分门≤4.3s,旁开门≤4.9s。

④开门宽度1100mm< B ≤1300mm时,中分门≤4.9s,旁开门≤5.9s。

4)振动曲线要求:乘客电梯轿厢运行在恒加速度区域内的垂直( Z 轴)振动的最大峰峰值不应大于0.30m/s 2 ,A95峰峰值不应大于0.20m/s 2 。乘客电梯轿厢运行期间水平( X 轴和 Y 轴)振动的最大峰峰值不应大于0.20m/s 2 ,A95峰峰值不应大于0.15m/s 2

5)平层精度:电梯轿厢的平层准确度宜在±10mm范围内。平层保持精度宜在±20mm范围内。

6)噪声指标:电梯的各机构和电气设备在工作时不应有异常振动或撞击声响。乘客电梯的噪声值应符合:

①额定速度≤2.5m/s时,额定速度运行时机房内的平均噪声值应不大于80dB(A),运行中轿厢内最大值不大于55dB(A);

②额定速度>2.5m/s且≤6.0m/s时,额定速度运行时机房内的平均噪声值应不大于85dB(A),运行中轿厢内最大值不大于60dB(A);

③开关门过程中最大噪声值不大于65dB(A)。

无机房电梯的机房内平均噪声值是指距曳引机1m处所测得的平均值。

7)平衡系数:曳引式电梯的平衡系数应在0.4~0.5的范围内。

8)电梯应具有以下安全装置或保护功能,并应能正常工作:

①供电系统断相、错相保护装置或保护功能。电梯运行与相序无关时,可不设置错相保护装置。

②限速器-安全钳系统联动超速保护装置,检测限速器或安全钳动作的电气安全装置及检测限速器绳断裂或松弛的电气安全装置。

③终端缓冲装置。

④超越上下极限工作位置时的保护装置。

⑤层门门锁装置及电气联锁装置。a.电梯正常运行时,应不能打开层门;如果一个层门开着,电梯应不能起动或继续运行。b.验证层门紧锁的电气安全装置;证实层门关闭状态的电气安全装置;紧急开锁与层门的自动关闭装置。

⑥紧急操作装置。紧急操作装置分为手动操作装置及紧急电动操作装置。

⑦滑轮间、轿顶、底坑、检修控制装置、驱动主机和无机房电梯设置在井道外的紧急和测试操作装置上应设置双稳态的(红色)停止装置。如果距主机1m以内或距无机房电梯设置在井道外的紧急和测试操纵装置1m以内设有主开关或其他停止装置,则可不在驱动主机或紧急和测试操纵装置上设置停止装置。

⑧动力操纵的自动门在关闭过程中,当人员通过入口被撞击或即将被撞击时,应有一个自动使门重新开启的保护装置。

⑨轿厢上行超速保护装置。

⑩不应设置2个以上的检修控制装置。若设置两个检修控制装置,则它们之间的互锁系统应保证:a.如果仅其中1个检修控制装置被置于“检修”位置,通过按压该检修控制装置上的按钮能使电梯运行。b.如果两个检修控制装置均被置于“检修”位置,在两者中任1个检修控制装置上操作均不能使电梯运行,或同时按压两个检修控制装置上的相同功能的按钮才能使电梯运行。

⑪轿厢意外移动保护装置。在层门未被锁住且轿门未关闭的情况下,由于轿厢安全运行所依赖的驱动主机或驱动控制系统的任何单1元件失效引起轿厢离开层站的意外移动,电梯应具有防止该移动或使移动停止的装置。

5.1.2 曳引驱动电梯的主要组成及结构

电梯是由其不同功能的8个系统组成的(图5-2),分别是曳引系统、导向系统、轿厢、门系统、质量平衡系统、电力拖动系统、电气控制系统和安全保护系统等。

曳引驱动电梯主要有以下零部件:

1)控制柜:各种电子元器件和电器元件安装在一个有防护作用的柜形结构内的电器控制设备。

2)轿厢:运载乘客或其他载荷的轿体部件。

3)开门机:使轿门和层门开启或关闭的装置。

4)门锁装置:轿门与层门关闭后锁紧,同时接通控制回路,轿厢方可运行的机电联锁安全装置。

5)安全触板:在轿厢关闭过程中,当有乘客或障碍物触及时,轿门重新打开的机械门保护装置。

6)光幕:在轿门关闭过程中,当有乘客或物体通过轿门时,在轿门高度方向上的特定范围内可自动探测并发出信号使轿门重新打开的门保护装置。

7)曳引机:包括电动机、制动器和曳引轮在内的靠曳引绳和曳引轮槽摩擦力驱动和停止电梯的装置。

图5-2 曳引驱动电梯结构

8)有齿轮曳引机:电动机通过减速器驱动曳引轮的曳引机。

9)无齿轮曳引机:电动机直接驱动曳引轮的曳引轮。

10)曳引绳:连接轿厢和对重装置,并靠曳引轮槽的摩擦力驱动轿厢升降的专用钢丝绳。

11)导轨:供轿厢和对重运行的导向部件。

12)补偿装置:用来平衡由于电梯提升高度过高、曳引绳过长造成运行过程中偏重现象的部件。

13)轿顶检修装置:设置在轿顶上部,供检修人员检修时应用的装置。

14)操纵箱:用开关、按钮操纵轿厢运行的电气装置。

15)停止按钮(急停按钮):能断开控制电路或发出控制信号给处理器,最终使轿厢停止运行的按钮。

16)极限开关:当轿厢运行超越端站停止装置时,在轿厢或对重装置未接触缓冲器之前,强迫切断主电源和控制电源的非自动复位的安全装置。

17)超载装置:当轿厢超过额定载重量时,能发出警告信号并使轿厢不能运行的安全装置。

18)限速器:当电梯的运行速度超过额定速度一定值时,其动作能导致安全钳动作的安全装置。

19)安全钳装置:当限速器动作时,使轿厢或对重停止运行而保持静止状态,并能夹紧在导轨上的一种机械安全装置。

20)盘车手轮:靠人力使曳引轮转动的专用手轮。

21)缓冲器:位于行程端部,用来吸收轿厢动能的一种弹性缓冲安全装置。

22)紧急开锁装置:为应急需要,在层门外借助层门上三角钥匙孔可将层门打开的装置。

23)护脚板:从层站地坎或轿厢地坎向下延伸并具有平滑垂直部分的安全挡板。

1.曳引驱动

(1)曳引驱动原理

电梯的驱动有曳引驱动、强制驱动、液压驱动、卷筒驱动等,现在使用最广泛的是曳引驱动。

曳引驱动的传动关系如图5-3所示。安装在机房的电动机、制动器等组成曳引机,是曳引驱动的动力。曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢,另一端连接对重装置。轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮的绳槽内。电动机转动时由于曳引轮绳槽与曳引钢丝绳之间的摩擦力,带动钢丝绳使轿厢和对重做相对运动,轿厢在井道中沿导轨上下运行。

曳引驱动相对卷筒驱动有很大的优越性。

首先是安全可靠。当运行失控发生冲顶、蹲底时,只要一边的钢丝绳松弛,另一边的轿厢或对重就不能继续向上提升,不会发生撞击井道顶板或拉断钢丝绳的事故。而且一般曳引钢丝绳都在3根以上,由断绳造成坠落的可能性大大减少。

图5-3 电梯曳引传动关系

1—电动机 2—制动器 3—减速器 4—曳引绳 5—导向轮 6—绳头组合 7—轿厢 8—对重

其次是允许提升的高度大。卷筒驱动在提升时要将钢丝绳绕在卷筒上,在提升高度大的情况下,驱动设备变得十分庞大笨重。而曳引驱动钢丝绳长度不受限制,可以方便地实现大高度的提升,而且在提升高度改变时,驱动装置不需改变。

(2)曳引条件

图5-4为曳引驱动的钢丝绳受力简图。设: T 1 > T 2 ,且此时曳引钢丝绳在曳引轮上正处于将要打滑,但还没有打滑的临界平衡状态。这时曳引钢丝绳悬挂轿厢一端的拉力 T 1 和悬挂对重一端的拉力 T 2 之间应满足什么关系呢?

根据欧拉公式, T 1 T 2 之间有如下的关系:

式中: f 为曳引钢丝绳与曳引绳槽间的摩擦因数; α 为曳引钢丝绳与曳引轮相接触的一段圆弧所对应的圆心角(rad)(此角度在电梯行业中称包角);e 称为曳引系数,曳引系数是一个客观量,它与 f α 有关。e 限定了 T 1 /T 2 的允许比值,e 大,则表明 T 1 /T 2 的允许比值大和 T 1 - T 2 的允许值大,也就是表明电梯曳引能力大。因此,1台电梯的曳引系数代表了该电梯的曳引能力。曳引系数越大,电梯的载货或载客能力就越大。反之如果曳引系数较小,则电梯的载货或载客能力就较小。

GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》中规定,钢丝绳曳引应满足以下3个条件:

图5-4 曳引驱动的钢丝绳受力简图

1)轿厢装载至125%规定额定载荷的情况下应保持平层状态不打滑。

2)必须保证在任何紧急制动的状态下,不管轿厢内是空载还是满载,其减速度的值不能超过缓冲器(包括减行程的缓冲器)作用时减速度的值。

3)当对重压在缓冲器上而曳引机按电梯上行方向旋转时,应不可能提升空载轿厢。

(3)平衡系数

曳引驱动的曳引力是由轿厢和对重的重力共同通过钢丝绳作用于曳引轮绳槽而产生的。对重是曳引绳与曳引轮绳槽产生摩擦力的必要条件,也是构成曳引驱动的不可缺少条件。

曳引驱动的理想状态是对重侧与轿厢侧的质量相等。如图5-4所示,此时曳引轮两侧钢丝绳的拉力 T 1 = T 2 ,若不考虑钢丝绳质量变化,曳引机只要克服各种摩擦阻力就能轻松地运行。但实际上轿厢侧的质量是个变量,随着载荷的变化而变化,固定的对重不可能在各种载荷情况下都完全平衡轿厢侧的质量。因此对重只能取中间值,按标准规定只平衡0.4~0.5的额定载荷,故对重侧的总质量应等于轿厢自重加上0.4~0.5倍的额定载重量。此0.4~0.5即为平衡系数,若以 K 表示平衡系数,则 K =0.4~0.5。

K =0.5时,电梯在半载的情况下其负载转矩将近似为零,电梯处于最佳运行状态。电梯在空载和满载时,其负载转矩绝对值相等而方向相反。

在采用对重装置平衡后,电梯负载从零(空载)至额定值(满载)之间变化时,反映在曳引轮上的转矩变化只有±50%,减轻了曳引机的负担,减少了能量消耗。

2.电梯机房和井道

机房是装设曳引机和其附属设备的专用房间,一般机房都在井道的上面。当上部不能设置机房时也可设置在井道旁的底层,称为下置式机房。液压电梯的机房一般都在底层。目前为了解决建筑物顶部不能设置机房,而下置式机房传动又十分复杂的问题,一般选用无机房电梯;无机房电梯将曳引机械安装在井道上端或底坑。

井道是电梯轿厢和对重装置或液压缸柱塞运动的空间,由井道顶、井道壁和底坑底围成,井道应为电梯专用,不得装设与电梯无关的设备和电缆。井道的顶一般就是机房的地板,曳引机的承重梁一般支承在井道壁的上端。井道壁上还要安装导轨和层门,底坑底上要安装缓冲装置和支承导轨,所以井道结构应至少能承受运行时驱动主机和轿厢、对重施加的载荷和安全钳动作时通过导轨施加的载荷,以及缓冲器动作时施加的载荷。电梯机房、井道如图5-5所示。

(1)机房要求

电梯机房应是专用的房间,该房间应有实体的墙壁、房顶、门和(或)活板门。机房不应用于电梯以外的其他用途,也不应设置非电梯用的线槽、电缆或装置。

机房应用经久耐用、不易产生灰尘和非易燃材料建造,地面应用防滑材料或进行防滑处理,如抹平混凝土、波纹钢板等。机房顶和窗要保证不渗漏、不飘雨。

机房应有足够的尺寸,以允许人员安全和容易地对有关设备进行作业,尤其是对电气设备的作业。

工作区域的净高不应小于2m,且

1)在控制屏和控制柜前有一块净空面积,该面积:深度,从屏、柜的外表面测量时不小于0.70m;宽度,为0.50m或屏、柜的全宽,取两者中的大者。

2)为了对运动部件进行维修和检查,在必要的地点及需要人工紧急操作的地方,要有一块不小于0.50m×0.60m的水平净空面积。

供活动的净高度不应小于1.80m。电梯驱动主机旋转部件的上方应有不小于0.30m的垂直净空距离。机房地面高度不一且相差大于0.50m时,应设置楼梯或台阶,并设置护栏。机房地面有任何深度大于0.50m、宽度小于0.50m的凹坑或任何槽坑时,均应盖住。

机房门的宽度不应小于0.60m,高度不应小于1.80m,且门不得向房内开启。供人员进出的检修活板门,其净通道尺寸不应小于0.80m×0.80m,且开门后能保持在开启位置。门应装有带钥匙的锁,它可以从机房内不用钥匙打开。

楼板和机房地板上的开孔尺寸,在满足使用前提下应减到最小。为了防止物体通过位于井道上方的开口,包括通过电缆用的开孔坠落的危险,必须采用圈框,此圈框应凸出楼板或完工地面至少50mm。

通往机房的通道应设永久性电气照明装置,以获得适当的照明;任何情况均能完全安全、方便地使用,而不需经过私人房间。

在机房顶板或横梁的适当位置上,应装备一个或多个适用的具有安全工作载荷标识的金属支架或吊钩,以便起吊重载设备。

图5-5 电梯机房和井道

机房应有适当的通风,同时必须考虑到井道通过机房通风。从建筑物其他处抽出的陈腐空气不得直接排入机房内。应保护电动机、设备及电缆等,使它们尽可能不受灰尘、有害气体和湿气的损害。机房的环境温度应保持在5~40℃之间,否则采取降温或取暖措施。

机房应设有永久性的电气照明,地面上的照度不应小于200lx。在机房内靠近入口(或多个入口)处的适当高度应设有1个开关,控制机房照明。机房内应至少设有1个电源插座。

机房尺寸一般按照制造厂的图样尺寸,也可参照GB/T 7025.1—2008、GB/T 7025.2—2008、GB/T 7025.3—1997。

(2)井道要求

井道应用坚固的、非易燃和不易产生灰尘的材料制造。为了承受各种载荷,井道应有足够的强度。

井道是个封闭的空间,应能防止火焰的蔓延,只允许有运行和功能必需的开口,如层门开口,通往井道的检修门、井道安全门及检修活板门的开口,如气体和烟雾的排气孔、通风孔,井道与机房或与滑轮间之间必要的功能性开口,以及电梯之间隔板上的开孔。

电梯井道内表面与轿厢地坎、轿厢门框架或滑动门的最近门口边缘的水平距离不应大于0.15m。每个层门地坎下的电梯井道壁应形成1个与层门地坎直接连接的垂直表面,它的高度不应小于1/2的开锁区域加上50mm,宽度不应小于门入口的净宽度两边各加25mm。这个表面应是连续的,由光滑而坚硬的材料构成。该井道壁任何凸出物均不应超过5mm。超过2mm的凸出物应倒角,倒角与水平的夹角至少为75°。该井道壁应连接到下1个门的门楣;或采用坚硬光滑的斜面向下延伸,斜面与水平面的夹角至少为60°,斜面在水平面上的投影不应小于20mm。

井道的总高度是由极限行程加上顶部间距和底坑安全距离构成。

顶部间距是为了保障电梯的运行安全和保护在轿顶工作的维护人员,而在井道上部保留的1个安全空间。在电梯发生故障,轿厢运行失控到极限位置时,不会发生轿厢或对重与井道顶相撞或脱出导轨,且此时轿顶若有工作人员,也能有个藏身的空间。

底坑是井道位于最低层站地坎以下的部分。除缓冲器座、导轨座及排水装置外,底坑的底部应光滑平整,底坑不得作为积水坑使用。在导轨、缓冲器、栅栏等安装竣工后,底坑不得漏水或渗水。

井道尺寸一般按照各品牌电梯厂的施工图决定,也可参照GB/T 7025.1—2008、GB/T 7025.2—2008、GB/T 7025.3—1997。

3.曳引机

电梯曳引机通常由电动机、制动器、减速器、机架、导向轮和盘车手轮等组成。导向轮一般装在机架或机架下的承重梁上。盘车手轮有的固定在电动机轴上,也有的平时挂在附近墙上,使用时再套在电动机轴上。

如果曳引机的电动机动力是通过减速器传动到曳引轮上的,则称为有齿轮曳引机,如图5-6、图5-7所示,一般用于2.5m/s以下的低、中速电梯。若电动机的动力不通过减速器而直接传动到曳引轮上,则称为无齿轮曳引机,如图5-8、图5-9所示,广泛用于各种速度的电梯。

(1)电梯曳引用交流电动机

电梯的曳引电动机有交流电动机和直流电动机,电梯是典型的位能性负载。根据电梯的工作性质,电梯曳引用交流电动机应具有以下特点:

1)能频繁地起动和制动。

2)起动电流较小。

3)电动机运行噪声低。

4)对电动机的散热做周密考虑。

20世纪80年代,永磁材料特别是具有高磁能积、高矫顽力、低廉价格的钕铁硼(NdFeB)永磁材料的发展,使人们研制出了价格低廉、体积小、性能高的永磁电动机。

永磁同步电动机是以永磁体来代替直流励磁作为恒定励磁的一种电动机。在永磁同步电动机上外加了一个转子位置检测元件就是永磁同步伺服电动机,其断面图如图5-10所示,它由定子、转子和编码器3大部件组成。

图5-6 有齿轮曳引机(立式)

图5-7 有齿轮曳引机(卧式)

图5-8 无齿轮曳引机(碟式)

图5-9 无齿轮曳引机(块式)

永磁材料的使用给永磁同步电动机带来了许多优点,永磁同步电动机与有刷直流电动机相比,除了具有无机械换向器和电刷、结构简单、体积小、运行可靠、易实现高速、环境适应能力强等优点外;还具有如下优点:易实现正反转切换,定子绕组发/散热容易,快速响应能力好,可以采用较高的工作电压(工作电压只受功率开关器件的耐压限制),易实现大容量化。

图5-10 永磁同步电动机断面图

永磁同步电动机与感应电动机相比,具有如下优点:转子没有损耗,具有更高的效率;电动机体积较小,由转子磁钢产生气隙磁密、功率因数较高,在同样输出功率下,所需整流器和逆变器的容量较小;且有较小的转动惯量、快速响应能力好;在感应电动机中,转子电流产生的磁通(对应于励磁磁通)的大小是不固定的,而且也不和定子产生的磁场正交,因为它是由励磁磁通感应而产生的。因此,感应电动机的矢量控制比较复杂,而永磁同步电动机的励磁磁通大小不变,且与电枢电流有着固定的相位关系,因而控制比较简单。目前,永磁同步电动机也广泛应用于变频调速电梯。

(2)蜗杆减速器

为了使快速电动机与钢丝绳传动机构的旋转频率一致,有齿轮曳引机需要配套一只减速器。减速器按传动方式分为蜗杆减速器和齿轮减速器。蜗杆减速器如图5-11所示。蜗杆传动具有传动平稳、结构紧凑、运行噪声低和较好的抗冲击载荷特性等优点,目前广泛使用于速度不大于2.0m/s的电梯。

蜗杆副的蜗杆位于蜗轮之上时称为上置式蜗杆减速器,位于蜗轮之下称为下置式蜗杆减速器。上置式的箱体容易密封,但蜗杆润滑比较差;下置式润滑好,但易漏油,密封要求高。

蜗轮蜗杆的传动比,也就是蜗杆轴的转速与蜗轮轴的转速之比,称为减速比 i ,减速比 i 也等于蜗轮的齿数与蜗杆的螺线数(头数)之比。

(3)机电式制动器

GB 7588—2003规定,电梯必须设有制动系统,在出现下述情况时能自动动作:动力电源失电;控制电路电源失电。

制动系统应具有一个机-电式制动器(摩擦型)。此外,还可装设其他制动装置(如电气制动)。

图5-11 蜗杆减速器(立面剖视图)

1—蜗杆 2—蜗轮 3—滚动轴承 4—输入轴 5—输出轴

机-电式制动器应具有以下特点:

1)当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度向下运行时,操作制动器应能使曳引机停止运转。在上述情况下,轿厢的减速度不应超过安全钳动作或轿厢撞击缓冲器所产生的减速度。所有参与向制动轮或盘施加制动力的制动器机械部件应分两组装设。如果一组部件不起作用,应仍有足够的制动力使载有额定载荷以额定速度下行的轿厢减速下行。电磁线圈的铁心被视为机械部件。

2)被制动部件应以机械方式与曳引轮或卷筒、链轮直接刚性连接。

3)正常运行时,制动器应在持续通电下保持松开状态。切断制动器电流,至少应用两个独立的电气装置来实现,不论这些装置与用来切断电梯驱动主机电流的电气装置是否为一体。当电梯停止时,如果其中一个接触器的主触点未打开,最迟到下一次运行方向改变时,应防止电梯再运行。当电梯的电动机有可能起发电机作用时,应防止该电动机向操纵制动器的电气装置馈电。断开制动器的释放电路后,电梯应无附加延迟地被有效制动。

4)装有手动紧急操作装置的电梯驱动主机,应能用手松开制动器并需要以一持续力保持其松开状态。

5)制动闸瓦或衬垫的压力应用有导向的压缩弹簧或重锤施加。

6)禁止使用带式制动器。

7)制动衬应是不易燃的。

制动器一般安装在电动机与减速器之间,也有安装在电动机轴或蜗杆轴的尾端,但都是安装在高速轴上,这样所需的制动力矩小,制动器的结构尺寸可以减小。制动器在电动机与减速器之间时,制动轮大都也是电动机与减速器之间的联轴器,应注意制动轮必须在蜗杆一侧,以保证联轴器破断时,电梯仍能被制停。

图5-12是抱闸式(鼓式)制动器的示意图,图5-13是碟式制动器的示意图。

图5-12 抱闸式(鼓式)制动器示意图

图5-13 碟式制动器示意图

(4)曳引轮

曳引轮是直接传动钢丝绳的部件,要承受轿厢、负载、对重等运动装置的全部动、静载荷。故要求强度大、韧性好、耐磨损、耐冲击。

曳引轮一般由两部分构成,中间为轮筒(鼓),外面为轮圈,绳槽加工在轮圈上,轮圈与轮筒套装并用螺栓连接成一个整体。曳引轮与减速器的蜗轮同一根轴。

曳引轮从绳槽内钢丝绳横截面的中心量出的直径叫作节圆直径。标准要求节圆直径不小于钢丝绳直径的40倍,以减少钢丝绳的弯曲应力,延长钢丝绳的寿命。一般曳引轮的节圆直径都取钢丝绳直径的45~55倍,也有达60倍。曳引轮绳槽常见截面形状如图5-14所示。

曳引轮的绳槽数由曳引绳数决定,一般单绕的等于绳数或略大于绳数,复绕的为绳数的两倍。绳槽的形状直接关系到曳引力的大小。绳槽的尺寸与钢丝绳是匹配的,一般半圆槽或半圆切口槽中,槽的深度(不含切口)比钢丝绳的半径大1~2mm,槽底圆弧的半径比钢丝绳半径大0.25~0.3mm。

曳引轮的支承方式有两种,一种是曳引轮悬臂安装,另一种是曳引轮的两侧都有轴承支承。前者必须装设挡绳装置,如挡绳杆,以防钢丝绳脱出。

电梯在运行中,钢丝绳与绳槽相互作用引起绳槽的磨损是正常的,但若磨损过快,尤其是各绳槽不均匀磨损时,不但影响曳引轮的寿命,也会造成电梯运行的不平稳。造成磨损的因素很多,在曳引轮方面主要有材质及其物理性能,尤其是轮槽材质的均匀性、槽面硬度的差异及节圆半径不一和轮槽形状偏差。在载荷方面主要是载荷过大造成钢丝绳张力过大、曳引轮两侧钢丝绳的张力差过大和各钢丝绳之间的张力偏差等。

图5-14 曳引轮绳槽常见截面形状

a)半圆形槽 b)半圆形带切口槽 c)V形槽

(5)手动紧急操作装置

当电梯停电或发生故障需要对困在轿厢内的人进行救援时,就需要手动紧急操作,一般称为“人工盘车”。紧急操作包括人工开闸和盘车两个互相配合的操作,所以操作装置也包括人工开闸的装置和手动盘车的装置。

手动盘车装置是在电动机轴上的1个手轮,一般在电动机尾端,也有在电动机和减速器之间,在交流双速和交流调压调速电梯,盘车的手轮与飞轮是合二为一的,固定在电动机轴上,而在调频电梯正常运转时,手轮一般不在电动机轴上,而挂在曳引机附近,需盘车时能立即套上使用,盘车手轮应漆成黄色,而且应是边缘光滑的圆盘,不能用摇把式或杆式的装置。

手动紧急操作必须由两人共同操作,1人开闸1人盘车,点动操作,即松一下停一下。有意外情况时,开闸的人立即松手,电梯随即制动。

4.曳引钢丝绳

钢丝绳是机械中常用的柔性传力构件,是由若干钢丝先捻成股,再由若干股捻成绳。一般中心还有用纤维或金属制成的绳芯,以保持钢丝绳的断面形状和贮存润滑剂。一般钢丝绳都是圆形股钢丝绳,而且按绳中钢丝接触的状态分为点接触钢丝绳、线接触钢丝绳和面接触钢丝绳。

点接触钢丝绳即是普通钢丝绳,是由相同直径的钢丝捻制而成,由于制造简单价格便宜,所以在升降机械和拖绞机械中使用十分广泛,但挠性差,使用寿命短。

线接触钢丝绳由不同直径的钢丝捻制而成,内部钢丝之间的接触成线状,钢丝间的挤压应力比点接触钢丝绳小得多。线接触钢丝绳由于挠性好,使用寿命长,现已在起重机械尤其是电梯中广泛使用。

面接触钢丝绳是由不同截面的异形钢丝组成,使内部钢丝呈面接触。一般用于特种用途。

捻制钢丝绳的钢丝要有较高的强度和韧性,一般用优质碳素结构钢冷拉而成,钢中的磷、硫等杂质应控制在0.035%(质量分数)以下。钢丝绳可由单一强度的钢丝组成,也可内外层由不同强度的钢丝组成,称为双强度钢丝绳。

钢丝绳根据绳和股的捻制方向分为交互捻和同向捻两种。交互捻由于绳和股的扭转趋势相反,使用中不易松散和扭转,所以常用于悬挂的场合。

(1)曳引钢丝绳的规定

电梯曳引钢丝绳应符合下列要求(GB 7588—2003的规定):

1)钢丝绳的公称直径不小于8mm。

2)钢丝的抗拉强度:对于单强度钢丝绳,宜为1570MPa或1770MPa,对于双强度钢丝绳,外层钢丝宜为1370MPa,内层钢丝宜为1770MPa。

3)钢丝绳的其他特性(伸长率、圆度、柔性、试验等)应符合GB 8903—2005的规定。

4)钢丝绳最少应有两根,每根钢丝绳应是独立的。

5)若采用复绕法,应考虑钢丝绳的根数而不是其下垂根数。

6)不论钢丝绳的股数多少,曳引轮的节圆直径与悬挂绳的公称直径之比不应小于40。

在任何情况下,其安全系数不应小于下列值:

1)对于用3根或3根以上钢丝绳的曳引驱动电梯为12。

2)对于用两根钢丝绳的曳引驱动电梯为16。

安全系数是指装有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时,一根钢丝绳的最小破断负荷(N)与这根钢丝绳所受的最大力(N)之间的比值。

(2)电梯钢丝绳的布置方法

1)绕式:表示每根钢丝绳在曳引轮上缠绕的次数,分为半绕式(单绕)和全绕式(双绕)2种,如图5-15、图5-16所示。

图5-15 半绕式示意图

①半绕式:这种绕式每根钢丝绳在曳引轮上只绕过1次,绕绳的包角 θ 一般为150°~180°范围内,每根钢丝绳在曳引轮上只需要一个对应的绳槽,由于包角 θ 无法扩大,因此必须采用凹形槽,才能满足曳引力要求。

②全绕式:这种绕式每根曳引钢丝绳在曳引轮上绕过2次,每根钢丝绳在曳引轮上需要有两个对应绳槽,其包角 θ 由于两次绕绳可以扩大到300°~360°,由于包角的扩大,故可采用半圆形绳槽。

2)绕法:绕法为绕绳系统中是否存在倍率滑轮而做区别的绕绳方法的简称。

图5-16 全绕式示意图

①当不存在倍率滑轮时的绕法称为1∶1绕法。

②当存在一组倍率滑轮时(如有轿顶和对重轮时)称为2∶1绕法。2∶1绕法的电梯,必须配置轿顶轮和对重轮,悬挂钢丝绳的绳套两端都固定在机房内的承重梁上。曳引钢丝绳的线速度(即曳引轮圆周速度)与轿厢升降速度之比为2∶1。曳引钢丝绳上所受拉力为其所悬挂总重的一半。曳引轮轴承上的压力也减少一半。

(3)曳引绳端接装置

曳引绳的两端要与轿厢、对重或机房的固定结构相连接。这连接装置即是绳端接装置,一般称“绳头组合”。

端接装置不但用以连接钢丝绳和轿厢等结构,还要缓冲工作中曳引绳的冲击负荷、均衡各根钢丝绳中的张力和能对钢丝绳的张力进行调节。端接装置的连接必须牢固,标准规定连接的抗拉强度不得低于钢丝绳破断拉力的80%。

常用的连接装置如下:

1)自锁楔形绳套(图5-17),由绳套和楔块组成。钢丝绳绕过楔块套入绳套再将楔块拉紧,靠楔块与绳套内孔斜面的配合自锁,并在钢丝绳的拉力作用下越拉越紧。楔块的下方设有开口锁孔,插入开口锁可以防止楔块松脱。

图5-17 自锁楔形绳套

图5-18 浇灌锥套的结构

a)铰接式 b)整体式 c)螺纹连接式 1—开口销 2—吊杆 3—定位销

2)浇灌锥套(图5-18),锥套通常用35~45锻钢或铸钢制造,分离的吊杆可用10、20钢制造。

3)绳夹(图5-19),用绳夹固定绳头是十分方便的方法。但必须注意绳夹规格与钢丝绳直径的配合和夹紧的程度。固定时必须使用3个以上绳夹,而且U形螺栓应卡在钢丝绳的短头。绳夹的连接由于强度不稳定一般只用在杂物梯上。

端接装置除了上述的连接装置外,还有吸收冲击和均衡张力的弹簧,以及用以调节和紧固的螺母,如图5-20所示,在螺杆的端部还插有开口销,以防螺母脱出。在弹簧的两端垫有凹形或中间有凸环的垫片,应正确使用。

绳头组合安装在绳头板上,绳头板必须与轿厢与对重架的上梁或机房承重梁连接牢固,一般应用焊接连接,若用螺栓固定则必须有防止螺母松脱的措施,不应采用压板压紧固定。

图5-19 绳夹固定的方法

图5-20 端接装置

1—上横梁 2—曳引绳 3—锥套 4—绳头板 5—绳头弹簧

5.电梯的轿厢

轿厢是电梯用以承载和运送人员和物资的箱形空间。由轿厢体、轿厢架及有关构件和装置组成,其总体构造如图5-21所示。

轿厢架是轿厢的承载结构,轿厢的负荷(自重和载重)由它传递到曳引钢丝绳。当安全钳动作或蹲底撞击缓冲器时,还要承受由此产生的反作用力,因此轿厢架要有足够的强度。轿厢体是形成轿厢空间的封闭围壁,除必要的出入口和通风孔外不得有其他开口。轿厢体由不易燃和不产生有害气体和烟雾的材料制成。

图5-21 电梯轿厢

(1)轿厢护脚板

每一轿厢地坎上均须装设护脚板,如图5-22所示,其宽度应等于相应层站入口的整个净宽度。护脚板的垂直部分以下应成斜面向下延伸,斜面与水平面的夹角应大于60°,该斜面在水平面上的投影深度不得小于20mm。

(2)轿厢的有效空间

为了乘员的安全和舒适,轿厢入口和内部的净高度不得小于2m。为防止乘员过多而引起超载,轿厢的有效面积必须予以限制。

对货梯、病床梯和非商用汽车梯由于装载需要,面积超过规定值时,要求对载重量进行有效控制,病床梯必须有专人操作。

在乘客电梯中为了保证不会过分拥挤,标准还规定了轿厢的最小有效面积。

对额定载重量和轿厢最大有效面积、轿厢的最小有效面积的规定见GB 7588—2003。

(3)称重保护装置

称量装置一般设在轿底,也有设在轿顶的上梁、曳引钢丝绳绳头、钢丝绳上的。基本结构是在底梁上安装若干个微动开关(触点)或质量传感器,当置于弹性胶垫上的活动轿厢由于载荷增加向下位移时,触动微动开关发出信号,或由传感器发出与载荷相对应的连续信号。

图5-22 轿厢体

1—护脚板 2—轿厢底 3—轿厢壁 4—轿厢顶

利用微动开关的称量装置如图5-23所示,最基本的是一个开关,在超载(超过额定载荷的10%,并至少为75kg)时动作,使电梯门不能关闭,电梯也不能起动,同时发出声响和灯光信号。所以也称超载开关。在较简单的调速电梯上还加装一个50%额定载荷的开关,以判断电梯是重荷运行还是轻荷运行。在重荷运行起动时给电动机输入一个预负载电流,以避免起动时发生轿厢瞬间下滑或上滑的现象。目前根据需要也有设多个开关的,以发出轻载、半载、满载、超载等多个检出信号,供拖动控制和其他需要。

图5-23 活动轿厢式超载装置

随着控制精度要求的提高,尤其群控电梯还需要有轿厢内负荷的实时信息用于调度,现在较高档的电梯都使用了随负载变化发出连续信号的质量传感装置。传感器发出的信号经放大调零后,经比较器可输出各种载荷信号供控制系统使用。

图5-24为用差动变压器作为质量传感器的称重装置示意图。在差动变压器一次侧输入经稳压后的交流电压,二次侧则输出感应电压,而且电压随铁心插入深度的增加而增高。由于铁心的插入是由轿底的下沉所推动,故插入深度与轿厢的负载成正比,因此差动变压器就能发出连续的实时的轿厢负载信息。

除上述的称重装置外,目前还使用机械式称重装置,如图5-25所示。其结构与杠杆式磅秤相似,轿底绞支在悬臂Ⅰ和Ⅱ上,悬臂在轿底中心用连接块连接,连接块压在秤杆的一端。当轿底载重时,悬臂下压秤杆,达到由秤砣调整的质量时,触动开关发出超载信号,使电梯不能起动。

(4)轿厢内装置

操纵箱是轿内的操纵装置。一般在集选控制电梯的操纵箱面板上有各层站的选层按钮和供检修运行时开关门及自动运行时提前关门的开关门按钮。面板上还有电梯运行方向的指示和超载指示供乘客了解运行的情况。有一个画有钟形的黄色按钮是警铃或报警装置的按钮,供紧急情况时使用。同时一般在面板上还标有电梯的额定载重量及乘客数,还有电梯制造厂名和其识别标志。

图5-24 称重装置示意

1—压板 2、5—铁心 3—差动变压器 4—调至红线

图5-25 机械式称重装置

1—轿厢底 2—主秤砣 3—秤杆 4—副秤砣 5—微动开关 6—开关碰铁 7—连接块 8—轿底梁 9—悬臂框 10—悬臂Ⅰ 11—悬臂Ⅱ 12—轿底支承座

在操纵箱下部有个带锁的控制盒,根据用户对电梯乘用需要,控制盒内可能有检修和有/无专人操纵等转换开关,还有检修运行的上下方向按钮,有时还有直驶按钮和照明通风控制开关。该控制盒是专供操作人员和检修人员使用的,平时必须锁好。

轿厢内应有适当的通风和照明,要保证操纵箱处的照度不小于50lx,并应有停电应急照明,在停电或照明电源故障时,能自动投入以减轻乘客的心理压力,并使乘客能看清报警和通信装置的使用说明,及时报警和与外界联系。

6.电梯门

电梯门包括轿门和层门,轿门安装在轿厢入口,层门安装在井道的层站开口处,是人员和货物进出电梯的开口,也是轿厢和井道的封闭结构。在门关闭时,除规定的运动间隙外,轿厢和井道的入口应完全封闭,以避免发生剪切和坠落事故。GB 7588—2003/XG1—2015《电梯制造与安装安全规范》国家标准第1号修改单要求:层门在锁住位置时,所有层门及其门锁应有这样的机械强度:

1)用300N的静力垂直作用于门扇或门框的任何一个面上的任何位置,且均匀地分布在5cm 2 的圆形或方形面积上时,应:①永久变形不大于1mm;②弹性变形不大于15mm。

试验后,门的安全功能不受影响。

2)用1000N的静力从层站方向垂直作用于门扇或门框上的任何位置,且均匀地分布在100cm 2 的圆形或方形面积上时,应没有影响功能和安全的明显的永久变形。

(1)门的形式与结构

电梯门一般有滑动和旋转门,滑动门又有水平滑动门和垂直滑动门。旋转门在小型公寓用得较多,垂直滑动门则用于汽车电梯和部分货梯,目前使用最普遍的是水平滑动门。

水平滑动门按门扇开启的方向可分为中分门和旁开式门(也叫作侧开门)。中分门是门扇中间分开向两旁开启,一般用于客梯;旁开式门是全部门扇向一侧开启,一般多用于货梯和病床梯。

图5-26 门导轨架

1—门滑轮 2—门上坎 3—门 4—滑块 5—挡轮

门的启闭现在一般是自动的,即根据指令由开门机构带动门扇运动,也有少数小型住宅梯和货梯是由人工手动启闭的。

门一般由门扇、门滑轮、门导轮架(俗称上坎)和门地坎等部件组成。门扇由门滑轮悬挂在导轨上,下部滑块插在门地坎内,使门只能水平左右滑动,而不能在前后方向移动,如图5-26所示。

(2)门的启闭与传动机构

门的启闭除少数是手动外,大部分是由开门机构完成的。开门机构安装在轿顶的门口处,由电动机通过减速机构,再通过传动机构带动轿门。到层站时轿门上的门刀卡入层门门锁的锁轮,在轿门开启时打开门锁并带动层门同步水平运动。图5-27和图5-28是中分门的开门机构示意图。图5-27是由传动机构的拨杆直接带动两个门扇,图5-28传动机构的摇杆只带动一扇门,而另一扇门则通过门头上连接两个门扇的钢丝绳滑轮装置来带动,一般称之为间接传动。图5-29为旁开式门的开门机构示意图。

图5-27 双摇杆中分门的开门机构

1—拨杆 2—减速带轮 3—开关门电动机 4—开关门调速开关 5—吊门吊轨 6—门刀 7—安全触板 8—门滑块 9—轿门踏板 10—轿门

图5-28 单臂式中分门的开门机构

1—门刀 2—门连杆 3—绳轮 4—摇杆 5—连杆 6—电器箱 7—平衡器 8—凸轮箱 9—曲柄链轮 10—带齿轮减速器直流电动机 11—钢丝绳 12—门锁

电梯开门和关门过程门扇的运动不是匀速的,一般开门时速度是先慢后快再慢,而关门时是先快后慢再慢,所以门机必须有调速装置。门机的电动机常用直流电动机,利用安装在传动机构或门头上的几个微动开关在门扇处于一定位置时发出信号,改变门电动机电枢的电压就可达到变速的目的。

图5-30是变频电动机开门机构示意图。由电动机1带动带轮2、与带轮同轴的齿轮7带动同步传动带3,使连接在同步传动带上的门扇5做水平运动。由于采用了变频电动机、同步传动带,不但省掉了复杂的减速和调速装置使结构简单化,而且开关平稳、噪声小还减少能耗。

图5-31是层门启闭机构的示意图。当轿厢停在层站时,门刀(图5-30)就卡在门锁轮两边。当轿门开启时,门刀首先压动上面的开锁轮使门锁开启,然后通过门锁带动右门扇向右开启,同时通过传动钢丝绳使左门扇也同步向左侧开启。

现代的电梯讲究工作效率,门都具有启闭迅速的特点。但为了避免在起端与终端发生冲击,要求自动门机应具有自动调速的功能。为了达到启闭迅速,而又能使停止端不发生冲击,电梯的门在启闭时应具有合理的速度变化。

图5-29 旁开式门的开门机构

1—慢门 2—慢门连杆 3—自动门锁 4—快门 5—开门刀

图5-30 变频电动机开门机构

1—变频电动机 2—带轮 3—防滑同步传动带 4—门导轨 5—轿门门扇 6—门刀 7—齿轮 8—门刀控制杆 9—安全触点

(3)门锁和电气安全触点

为防止发生坠落和剪切事故,层门由门锁锁住,使人在层站外不用开锁装置无法将层门打开,所以门锁是个十分重要的安全部件。

门锁由底座、锁钩、钩挡、施力元件、滚轮、开锁门轮和电气安全触点组成,图5-32是目前使用较多的门锁结构示意图。门锁要求十分牢固,在开门方向施加1000N的力应无永久变形,所以锁紧元件(锁钩、锁挡)应耐冲击,由金属制造或加固。

锁钩的啮合深度(钩住的尺寸)是十分关键的,标准要求在啮合深度达到和超过7mm时,电气触点才能接通,电梯才能起动运行。锁钩锁紧的力是由施力元件(即压紧弹簧)和锁钩的重力供给的。

门锁的电气触点是验证锁紧状态的重要安全装置,要求与机械锁紧元件(锁钩)之间的连接是直接的和不会误动作的,而且当触头粘连时,也能可靠断开。现在一般使用的是簧片式或插头式电气安全触点,普通的行程开关和微动开关是不允许用的。

除了锁紧状态要有电气安全触点来验证外,轿门和层门的关闭状态也应有电气安全触点来验证。当门关到位后,电气安全触点才能接通,电梯才能运行。验证门关闭的电气触点也是重要的安全装置。应符合规定的安全触点要求,不能使用一般的行程开关和微动开关。

图5-31 层门启闭机构

1—滑轮 2—安全触点 3、5—钢丝绳连接扣 4—门锁轮 6—传动钢丝绳 7—门滑轮 8—门吊杆 9—门锁 10—手工开门顶杆 11—层门 12—层门地坎 13—自动关门重锤

图5-32 SL型门锁结构

1—触点开关 2—锁钩 3—滚轮 4—底座 5—外推杆 6—钩挡 7—压紧弹簧 8—开锁门轮

层门门扇之间若是用钢丝绳、传动带、链条等传动,称为间接机械传动,应在每个门扇上安装安全触点。由于门锁的安全触点可兼任验证门关闭的任务,所以有门锁的门扇可以不再另装安全触点。

当门扇之间的联动是由刚性连杆传动的称为直接机械传动,则电气安全触点可只装在被锁紧的门扇上。

轿门的各门扇若与开门机构是由刚性结构直接机械连接传动的如图5-27所示,则电气安全触点可安装在开门机构的驱动元件上;若门扇之间是直接机械连接的,则可只装在一个门扇上;若门扇之间是间接机械连接即由钢丝绳、传动带、链条等连接传动的,而开门机构与门扇之间是刚性结构直接机械连接的如图5-28所示,则允许只在被动门扇(不是开门机直接驱动的门扇)安装电气安全触点。如果开门机构与门扇之间也不是由刚性结构直接机械连接的如图5-30所示,则每个门扇均要有电气安全触点。

(4)人工紧急开锁和强迫关门装置

为了在必要时(如救援)能从层站外打开层门,标准规定每个层门都应有人工紧急开锁装置。工作人员可用三角形的专用钥匙从层门上部的锁孔中插入,通过门后的装置(图5-31和图5-32中的开门顶杆)将门锁打开。在无开锁动作时,开锁装置应自动复位,不能仍保持开锁状态。

当轿厢不在层站时,层门无论什么原因开启时,必须有强迫关门装置使该层门自动关闭。图5-31所示的强迫关门装置是利用重锤的重力,通过钢丝绳、滑轮将门关闭。强迫关门装置也有利用弹簧来实现关门的。

(5)门的安全装置

电梯门的安全装置有光电式,电子式和机械式之分,均安装在轿门上,以防止乘客或物品被门夹住为目的,当正在关闭中的门受到阻碍时,门能立即自动重开。

光电式是将光电装置安装在门上,使光线水平地通过门口,当乘客或物品遮断光线时,应能使门重新打开。电子式是将检测电容量的装置设在门上,当人体位于感应区域时,电容量的变化,使门机接受反转指令重新打开。

机械式也是常用的,亦称为安全触板装置。它主要由触板、上下控制杆(开关凸轮)和微动开关所组成。平时,安全触板在自重的作用下,凸出门扇30~35mm,当在关闭中一碰到人或物品时,触板被推入,控制杆转动,上控制杆端部的开关凸轮压下微动开关触头,使门电动机迅速反转,门重新打开。限位螺钉的作用是控制触板的凸出量和活动量。一般为触板推进入8mm左右,微动开关立即动作。安全触板必须在碰到人或物品时才能动作,因此必须使其动作灵敏、轻巧,我国规定触板动作的碰撞力不大于5N。安全触板有单侧安装(旁开门)和双侧安装两种(对中分门)。双侧安装能使门的闭合面双侧均有触觉,安全可靠性高。

光电式和电子式门安全装置,由于不需要碰撞人体,提高了安全性。但为了提高使用可靠性,往往还与安全触板联用。在有的电梯上,为了提高电梯的使用效率,将电子式装置与安全触板的作用加以分工。当关闭中的门被感应重开时,门将只重开一部分,让乘客通过,只有当安全触板继而被碰撞时,门才进而全开。

近来,光幕式防夹装置已广泛用于电梯上,该装置对每个通过红外线光幕的物体进行瞬时电子分析,在电梯入口处的整个区域形成一个密集的光幕。一旦有任何物体挡住光幕,电梯门会自动起动并再次打开(无须撞击或身体接触),从而确保了乘客或物品的安全。

(6)轿门锁与开门限制装置

1)设置的条件不同:

①轿门锁是由面对轿厢入口的井道壁尺寸超标引出的,目的是防止从轿厢内扒开轿门坠入井道。

②轿门开门限制装置是由GB 7588—2003/XG1—2015《电梯制造与安装安全规范》国家标准第1号修改单中8.11.2引出的,目的是防止乘客在开锁区域外从轿厢内扒开轿门自救而导致坠落。

2)电气安全装置验证的不同:

①轿门锁应设置锁紧电气安全装置的验证。

②轿门开门限制装置可以不设锁紧电气验证,但是动作后,轿门关门到位开关应动作。

3)型式试验的不同:

①轿门锁需要进行型式试验。

②轿门开门限制装置没有规定。

4)设计的要求不同:

①轿门锁装置的设计和操作应采用与层门门锁装置相类似的结构,锁紧啮合尺寸7mm,材料、保持锁紧动作的产生方式、门锁防护等方面的要求,与层门锁完全一致。

②轿门开门限制装置没有规定。在该装置上施加1000N的力,轿门的开启不能超过50mm。

5)互替问题:轿门锁可以当作轿门开门限制装置使用,反之则不行。按标准要求来看,轿门锁不是电梯系统必须要装配的,只有大于150mm时,又没有采取其他措施的情况下才设置安装。而轿门开门限制装置是每台电梯必须要安装的,每个轿厢必备。

6)安全保护范围问题:

①轿门锁限制的范围很大,是在整个井道高度内的,因为事故风险大,所以要求高。

②开门限制装置满足井道内表面与轿厢地坎、轿厢门框架或轿厢滑动门的最近门口边缘的水平距离不应大于0.15m的要求;对于事故风险较小要求的电梯,没有轿门锁高要求。

7)直接机械连接的旁开式门(多折门)轿门锁安装位置有规定:

①在满足GB 7588—2003中11.2.1c)规定的条件和情况下,只锁住一个门扇,则应采用钩住重叠式门的其他闭合门扇的方法,使如此单一门扇的锁紧能防止其他门扇的打开。

②开门限制装置没有这方面的规定。

7.电梯的导向装置

电梯导向系统由导轨和导靴组成,其作用主要是为轿厢和对重垂直运动导向,同时限制其在水平方向的位移,并防止轿厢因偏载而产生的倾斜。在安全钳动作时,导轨作为支承件吸收轿厢或对重的动能,支承轿厢或对重。

(1)导轨

电梯常用的导轨有T形导轨、空心导轨和热轧型钢导轨,如图5-33所示。其中空心导轨只能用于没有安全钳的对重导向,热轧型钢导轨只能用于速度不大于0.4m/s的电梯,而T形导轨能广泛使用于各种电梯。

图5-33 几种典型的导轨截面图

(2)导靴

轿厢导靴安装在轿厢上梁和下梁安全钳下面,对重导靴安装在对重架上部和底部,分别与各自导轨接触。

常用的导靴有固定滑动导靴、弹性滑动导靴和滚动导靴3种。

固定滑动导靴如图5-34所示。靴座为铸件或钢板焊接件,靴衬由摩擦因数低、滑动性能好、耐磨的尼龙制成。为增加润滑性能有时在靴衬的材料中加入适量二硫化钼。固定滑动导靴的靴头是固定的,在安装时要与导轨间留一定的滑动间隙。故在电梯运行中,尤其是靴衬磨损较大时会产生一定的晃动。固定滑动导靴只用于对重和速度低于0.63m/s的货梯。

弹性滑动导靴如图5-35、图5-36所示,由靴座、靴头、靴衬、靴轴、弹性元件和调节螺母等组成。与固定滑动导靴不同的是,其靴头和靴衬在靴轴方向有一定的伸缩弹性,在工作时靴衬由于弹性元件的压力始终顶在导轨的顶面上,因而可以吸取一定的振动。图5-35为弹簧施力的弹性导靴,图5-36为橡胶弹簧施力的弹性导靴。图中的 a c 值是运行时靴头的弹性伸缩量,一般空载时两侧导靴的 a c 值均应相等。还有一种新型的弹性滑动导靴,靴衬的两个侧面也有橡胶弹性元件。这种滑动导靴在工作时,靴衬的3个面都有弹性伸缩量,使电梯运行更加平稳。

由于靴衬和导轨间是滑动摩擦,故需在摩擦面上进行润滑,一般是在上导靴上安装一个油盒内注润滑油,通过纤维油芯的毛细作用,对导轨进行不间断的润滑。弹性滑动导靴广泛使用于中高速电梯。

图5-34 导靴

1—靴衬 2—靴座 3—靴盖 4—螺柱

图5-35 弹簧式滑动导靴

图5-36 橡胶弹簧式滑动导靴

1—靴头 2—橡胶弹簧 3—靴轴 4—调节套

滚动导靴如图5-37所示,一般用在高速电梯上。3个由弹簧支承的滚轮代替滑动导靴的靴头和靴衬,工作时滚轮由弹簧的压力压在导轨的3个工作面上。轿厢运行时,3个滚轮在导轨上滚动,不但有良好的缓冲吸振作用,也大大减小了运行阻力,使舒适感有较大的改善。

滚轮外缘一般由橡胶或聚氨酯材料制作,在使用中不需要润滑,在开始使用时还要将新导轨表面的防锈涂层清洗掉。当滚轮表面有剥落时,轿厢运行的水平振动明显增大,必须及时更换滚轮。

图5-37 滚动导靴

1—胶轮 2—螺栓轴 3—轮臂 4—轴承 5—弹簧 6—底座

8.电梯的平衡装置

(1)对重装置

对重装置是曳引驱动不可缺少的部分,它还平衡轿厢的质量和部分载荷重力,减少电动机功率损耗。对重的总质量一般由式(5-2)决定:

W = G + KQ (5-2)

式中: W 为对重装置的总质量; G 为轿厢自身质量; K 为平衡系数,取0.4~0.5; Q 为额定载重量。

对重装置位于井道内,通过曳引绳经曳引轮与轿厢连接。在电梯运行过程中,对重装置通过对重导靴在对重导轨上滑行,起平衡作用。

对重装置一般由对重架和对重铁块2部分组成,采用曳引比1∶1和2∶1的对重装置,如图5-38所示。

(2)补偿装置

电梯在运行时,轿厢侧和对重侧的钢丝绳及轿厢下随行电缆的长度在不断变化,如行程60m的电梯,使用6根直径13mm的钢丝绳,钢丝绳的质量约220kg,电梯运行时这些质量将动态地分摊在曳引轮两侧,使曳引轮两侧钢丝绳的张力不断发生变化。为减少电梯运行中由钢丝绳和随行电缆长度变化造成的曳引轮两侧的张力差,提高曳引质量,可以用补偿装置来补偿上述的张力变化。质量补偿装置如图5-39所示,补偿装置的形式如下。

图5-38 对重装置

1—曳引绳 2、3—导靴 4—对重架 5—对重块 6—缓冲器碰块 7—压紧装置

图5-39 质量补偿装置

1)补偿链。补偿链接头如图5-40所示,端头悬挂在对重和轿厢下面。为了减少运行时链节之间摩擦和碰撞产生的噪声,常在铁链中穿上麻绳或聚乙烯护套。这种装置中没有导向轮,结构简单,常用于速度低于1.6m/s的电梯。

2)补偿绳。补偿绳是以钢丝绳为主体,如图5-41所示,底坑中设有绳导装置,运行平稳,可适用于速度为1.5m/s以上的电梯。

v >2.5m/s时,为了防止补偿绳在电梯运行过程中的漂移,电梯井道中需设置张紧装置;当 v >3.5m/s时,补偿绳或张紧装置中需配置防跳装置。

图5-40 补偿链接头

1—轿厢底 2—对重底 3—麻绳 4—铁链 5—U形卡箍

3)补偿缆。补偿缆是近年发展起来的新型的、高密度的补偿装置,如图5-42所示。补偿缆的中间有钢制成的环链,填塞物为金属颗粒与聚氯乙烯的混合物,形成圆形保护层,链套采用具有防火、防氧化的聚氯乙烯护套。这种补偿缆质量大、密度高,每米可达6kg,最大悬挂长度可达200m,运行噪声小,可适用于各类中、高速电梯。

补偿缆安装时,可采用如图5-43所示的方法,轿厢底下采用S形悬钩及U形螺栓连接固定,并采取加强措施。

图5-41 补偿绳接头

1—轿厢底梁 2—挂绳架 3—钢丝绳卡钳 4—钢丝绳 5—定位卡板

图5-42 补偿缆截面图

1—链条 2—护套 3—金属颗粒和聚乙烯与氯化物混合物

图5-43 补偿缆的接头

1—对重 2—U形螺栓 3—轿厢底 4—S形悬钩 5—补偿缆 6—安全回环 LCUNbxLO5h6jGBjAcZv8fn0anH1GqEWAB/oVXoKFjLA0qHtmVN3+6hEzZVxXYrEi

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