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1、电梯曳引驱动 目 录 1 曳引式电梯靠曳引力实现轿厢运动 2 曳引系统受力分析 3 绕绳方式 4 曳引力矩的分析 5 曳引力计算 6 提高曳引力的措施 7 钢丝绳在曳引轮槽中的比压 8 曳引轮绳槽磨损的原因 9 曳引力计算实例 1 曳引式电梯靠曳引力实现轿厢运动 曳引钢丝绳通过曳引轮 一端连接轿厢 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绳槽内产生摩擦力 曳引轮转动 驱动钢丝绳 拖动轿厢和对重作相对运动 轿厢与对重作相对运动是靠曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的 这种力称为曳引力 要使电梯运动 曳引力F必须大于或等于曳引绳 中较大载荷力T1与较小载荷力T2之差 即F T1
2、 T2 2 曳引系统受力分析 曳引力的大小为轿厢侧曳引绳上的载荷力T1 与对重侧曳引绳上的载荷力T2之差 由于载 荷力不仅与轿厢的载重量有关 而且还随电 梯的运行阶段而变化 因此曳引力是一个不 断变化的力 具体分析如下 右图所示绕绳 比为1 1 2 1 电梯上行加速阶段的曳引力F1 这个运行阶段 电梯向上作加速运动 载荷力T1 T2受轿厢和对重惯性力的影 响 这时的载荷力为 轿厢侧 T1 P Q 1 a g 对重侧 T2 W 1 a g P 轿厢自重kg Q 额定载重kg W 对重重量kg a 电梯加速度m ss g 重力加速度9 8m ss 那么其曳引力为 F1 T1 T2 P Q 1 a
3、g W 1 a g 单位 kg 2 2 电梯上行稳定阶段的曳引力F2 这个运行阶段 电梯向上作匀速运动 载荷力T1 T2只与轿厢和对重的重量有关 这时的载荷力为 轿厢侧 T1 P Q 对重侧 T2 W 那么其曳引力为 F1 T1 T2 P Q W 2 3 电梯上行减速阶段的曳引力F3 这个运行阶段 电梯向上作减速运动 载荷力T1 T2受轿厢和对重惯性力的影响 但作用方向与前面加速时相反 这时的载荷力为 轿厢侧 T1 P Q 1 a g 对重侧 T2 W 1 a g 那么其曳引力为 F1 T1 T2 P Q 1 a g W 1 a g 2 4 电梯下行加速阶段的曳引力F4 这个运行阶段 电梯向下
4、加速运动 载荷力T1 T2受轿厢和对重惯性力的影响 但 作用方向与前面上行减速阶段相同 即F4与F3是一样的 这时的载荷力为 F4 T1 T2 P Q 1 a g W 1 a g 2 5 电梯下行稳定阶段的曳引力F5 这个运行阶段 电梯向下作匀速运动 载荷力T1 T2只与轿厢和对重的重量有 关 这时的载荷力为 轿厢侧 T1 P Q 对重侧 T2 W 那么其曳引力为 F1 T1 T2 P Q W 2 6 电梯下行减速阶段的曳引力F6 这个运行阶段 电梯向下作加减运动 载荷力T1 T2受轿厢和对重惯性力的影 响 这个阶段电梯惯性力作用方向与上行加速阶段相同 即曳引力F6与前面 的F1是一样的 这时
5、的载荷力为 轿厢侧 T1 P Q 1 a g 对重侧 T2 W 1 a g 那么其曳引力为 F6 T1 T2 P Q 1 a g W 1 a g 通过以上分析可知 随着电梯载重量大小的 不同 和电梯运行所在阶段的不同 电梯曳 引力不仅有大小的变化 而且还会出现负值 当曳引力为负值时 表明力的方向与轿厢 运行方向相反 力的作用影响电梯的速度 3 曳引力矩的分析 曳引力作用在曳引轮上的力矩 称为曳引力矩 由于曳引力存在正负 所以力 矩也同样有正负 曳引力矩 M F D 2 F 曳引力 D 曳引轮直径 当电梯上行时 其三个阶段 加速 稳定 减速的力矩分别为 M1 F1 D 2 加速阶段 M2 F2
6、D 2 稳定阶段 M3 F3 D 2 减速阶段 当电梯下行时 其三个阶段 加速 稳定 减速的力矩分别为 M1 F4 D 2 加速阶段 M2 F5 D 2 稳定阶段 M3 F6 D 2 减速阶段 因为方向改变 所以加负号 当电梯满载上升时 轿厢向上运行 曳引力和曳引力矩为正 表明力矩的作用 是驱动轿厢 这时电梯的曳引系统输出动力 当电梯满载下降时 轿厢向下运行 曳引力和曳引力矩为负 表明力矩的作用 方向与曳引轮的旋转方向相反 其力矩的作用是控制轿厢速度 这时电梯的 曳引系统是在消耗动力 曳引电机作发电制动运行 若电梯半载运行时 向上为驱动状态 向下为制动状态 若电梯在轻载运行时 向上为制动状态
7、向下为驱动状态 4 绕绳方式 电梯钢丝绳绕绳方式取决于曳引机位置 电梯 载重 电梯速度等条件 选择绕绳方式时要考虑传 动效率及利于钢丝绳寿命的延长 尽量减少绳轮数 量 避免钢丝绳的反向弯曲 包角不大于180 的为单绕 曳引绳绕曳引轮和导向轮一周后再引向对重和轿 厢的为复绕 绕绳比 钢丝绳绕绳倍率 右边插图为我们公 司小机房电梯布置结构 采用了2 1的绕绳比 绕绳比计算 i P Q J P 轿厢重量 Q 电梯载重 J 轿厢绳头板受力 在曳引轮槽中能产生的最大有效曳引力是钢丝绳与轮槽之间的摩擦系数和钢 丝绳绕过曳引轮包角的函数 欧拉公式的 表达的是临界状况 为使电梯在工作状况钢丝绳不打滑 保证有足
8、够的曳引力 就必须满足 T1为受力较大一侧的钢丝绳张力 当轿厢满载时T1为轿厢侧曳引绳张力 当 轿厢空载时T1为对重侧钢丝绳张力 T2为受力较小一侧的钢丝绳张力 当轿厢满载时T2为对重侧曳引绳张力 当 轿厢空载时T2为轿厢侧钢丝绳张力 特殊情况下会出现T1 T2 5 曳引力计算 的大小是曳引轮曳引能力的反映 当f a增大时 对应的有效 摩擦能力增大 无论增大摩擦系数还是增大包角都可以提高曳引能力 对于轿厢装载和紧急制动工况 对于轿厢或对重滞留工况 轿厢或对重压在缓冲器上 驱动主机向下 行或向上行方向旋转 通过限制曳引力防止提升轿厢或对重 钢丝绳在曳引轮上的包角 f 钢丝绳在绳槽中当量摩擦系数
9、T1 T2 曳引轮两侧悬挂钢丝绳绳上的拉力 曳引轮两边钢丝绳较大静张力与较小静张力之比 一般考虑如下两种工况 轿厢载有125 的额定载荷 且位于最底层站 空载的轿厢位于最高层站 e 自然对数底 e 2 71828 5 1 T1及T2的计算 5 1 1 轿厢装载工况 T1 T2的静态比值应按照轿厢装载有125 额定载荷并考虑轿厢在井道的不同位置 时的最不利情况进行计算 5 1 2 紧急制动工况 T1 T2的动态比值应按照轿厢空载或装载有额定载荷时轿厢在井道的不同位置时 的最不利情况进行计算 每一个运动部件都应正确考虑其减速度和钢丝绳倍 率 任何情况下 减速度不应小于下面数值 对于正常情况 为0
10、5m ss 对于使用了减行程缓冲器的情况 为0 8m ss 5 1 3 轿厢滞留工况 T1 T2的静态比值应按照轿厢装载有125 额定载荷并考虑轿厢在井道的不同位置 时的最不利情况进行计算 5 2当量摩擦系数 5 2 1绳槽类型 5 2 1 1 半圆槽和带切口的半圆槽 说明 式中 下部切口角度值 槽的角度值 摩擦系数 f 当量摩擦系数 最大不应超过105 1 83弧度 由制造商根据槽的设计提供 任何情况下 其值不应小于25 0 44弧度 5 2 2 V形槽 当槽未进行附加的硬化处理时 为了限制由于磨损而导致曳引 条件的恶化 下部切口是必要 的 式中 下部切口角度值 槽的角度值 摩擦系数 f 当
11、量摩擦系数 最大不应超过105 1 83 弧 度 任何情况下 值不应 小于35 0 61弧度 5 3摩擦系数 使用以下数值 a 对于装载工况 0 1 b 对于紧急制动工况 0 1 1 v 10 c 对于滞留工况 0 2 式中 摩擦系数 v 与轿厢额定速度对应的绳速 6 提高曳引力的措施 要增加曳引力 就必须要提高摩擦系数和增大包角 6 1 改变曳引轮绳槽形状及绳槽材料 提高摩擦系数 6 2 增大曳引绳在曳引轮上的包角 6 2 1 减小曳引轮和导向轮间的水平距离 6 2 2 增大曳引轮和导向轮间的垂直距离 6 2 3 使平衡系数为0 4 0 5 电梯不超过额定载荷 6 2 4 曳引绳不能过度润滑
12、 6 2 5 增大曳引轮直径 6 2 4 采用复绕型式 对于复绕型式 在安装时 每根曳引钢丝绳按照次序占据相邻的两 个绳槽 且应保证复绕轮绳槽中心线与曳引轮绳槽中心线之间叉开0 5 个绳槽间距 复绕型式一般用在高速梯上 曳引轮绳槽型式常用半圆 槽 6 3增加轿厢自重 增加轿厢自重可以提高电梯曳引能力 其实是降低了 的比值 轿厢自重的增加必然会造成材料上的浪费 因此通过增加轿厢自重 的办法来提高电梯曳引能力是一种不得已的处理办法 一般可以作为 解决现场曳引打滑时的应急措施 7 钢丝绳在曳引轮槽中的比压 钢丝绳在绳槽中的比压将直接影响钢丝绳的磨损 因此应予以控制 比压p的计算值应该满足 p 12
13、5 4v 1 v V为与轿厢额定速度相对应的曳引钢丝绳的线速度 V形槽可以大大提高曳引能力 但钢丝绳受到很大的挤压应力 磨损快 寿命短 带切口的半圆槽 减少切口角 可以减小比压 减小比压另外的途径是减 小钢丝绳静张力 增大曳引轮直径 增粗钢丝绳直径 减小比压的同时会影 响电梯曳引能力 这两者往往相互制约 要综合考虑 8 曳引轮绳槽磨损的原因 8 1 曳引轮本身 8 1 1曳引轮节径大小 8 1 2 轮槽形状 8 1 3曳引轮材质及物理特性 材质均匀性 槽面硬度差异 8 1 4轮槽的加工精度 尤其各槽的节圆直径精度 8 2钢丝绳的材料 构造及物理性能 8 3电梯运行高度 8 4载荷 钢丝绳拉力大
14、小 曳引轮两侧钢丝绳的拉力差 各钢丝绳间的张力差 8 5曳引机及其他部件的技术参数 轿厢加减速度 绳轮曳引能力 绳的线速度及其振动 8 6环境和保养 腐蚀 润滑 9 曳引力计算实例 说明 1 2 3 4 为滑轮的速度系数 例如 2 2 vcar 式中 a 轿厢制动减速度 绝对值 单位为米每秒平方 m s2 FRcar 井道上的摩擦力 轿厢侧轴承的效率和导轨摩擦力等 单位为牛顿 N FRcwt 井道上的摩擦力 对重侧轴承的效率和导轨摩擦力等 单位为牛顿 N gn 标准重力加速度 9 81 m s2 H 提升高度 单位为米 m iPcar 轿厢侧具有相同转速 vpulley 的滑轮的数量 不包括导
15、向轮 iPcwt 对重侧具有相同转速 vpulley 的滑轮的数量 不包括导向轮 iPTD 张紧装置的滑轮数量 mDP 轿厢和 或 对重侧导向轮惯量的折算质量JDP vpulley v R 单位为千克 kg mPcar 轿厢侧滑轮惯量的折算质量JPcar vpulley v R 单位为千克 kg mPcwt 对重侧滑轮惯量的折算质量JPcwt vpulley v R 单位为千克 kg mPTD 张紧装置的一个滑轮惯量的折算质量JPTD R2 单位为千克 kg MComp 张紧装置 包括滑轮 的质量 单位为千克 kg MCR 补偿绳 链 的实际质量 0 5H y nc 补偿装置单位长度的质量 单
16、位为 千克 kg MCRcar 轿厢侧的MCR MCRcwt 对重侧的MCR Mcwt 对重 包括滑轮 的质量 单位为千克 kg MSR 悬挂钢丝绳的实际质量 0 5H y ns 悬挂钢丝绳单位长度的重量 单位为 千克 kg MSRcar 轿厢侧的MSR 在驱动主机下置的情况下 从驱动主机到井道顶层空间滑 轮的悬挂钢丝绳质量称为MSR1car 从井道顶层空间滑轮到轿厢的悬挂钢丝绳质量称为 MSR2car 当轿厢在最高层站时 MSR2car 0 MSRcwt 对重侧的MSR 在驱动主机下置的情况下 从驱动主机到井道顶层空间滑 轮的悬挂钢丝绳质量称为MSR1cwt 从井道顶层空间滑轮到对重的悬挂钢丝绳质量称为 MSR2cwt 当对重在最高层站时 MSR2cwt 0 MTrav 随行电缆的实际质量 0 25H 0 5y nt 随行电缆单位长度的质量 kg nc 补偿绳 链 的数量 ns 悬挂钢丝绳的数量 nt 随行电缆的数量 P 空载轿厢质量 单位为千克 kg Q 额定载重量 单位为千克 kg T1 T2 曳引轮两侧悬挂钢丝绳拉力 r 悬挂比 vpulley 滑轮节圆的线速度 单位为米每秒
