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1、第一章 绪论,一、电梯的作用及发展趋势 在现代社会和经济活动中，电梯已经成为城市物质文明的一种标志。特别是在高层建筑中，电梯是不可缺少的垂直运输设备。 电梯作为垂直运输的升降设备，其特点是在高层建筑物中所占的面积很小，同时通过电气或其它的控制方式可以将乘客或货物安全、合理、有效地运送到不同的楼层。基于这些优点，在建筑业特别是高层建筑飞速发展的今天，电梯行业也随之进入了新的发展时期。 电梯的存在，使得每幢大型高楼都可以成为一座立体的城市。在纽约的前世界贸易中心大楼中，除每天有5万人上班外，还有8万人次的来访和旅游，通过250台电梯和 75台自动扶梯的设置与正常运行，才使得合理调运人员、充分发挥大
2、楼的功能成为现实。中国第一高楼、坐落在上海浦东的金茂大厦（图1-1），高度为420. 5m，主楼地上88层，建筑面积22万m2 ，集金融、商业、办公和旅游为一体，其中60台电梯、18台扶梯的作用是显而易见的。,20世纪初，美国出现了曳引式电梯，其结构见图1-2。从图中可见，钢丝绳悬挂在曳引轮上，一端与轿厢连接，而另一端与对重连接，随曳引轮的转动，靠钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力，使轿厢与对重做一升一降的相反运动，显然，钢丝绳不用缠绕，因此钢丝绳的长度和股数均不受限制，当然轿厢的载重量以及提升的高度就得到了提高，从而满足了人们对电梯的使用需求。因此，近一百年来，曳引式电梯一直受到重视，并发展沿用至
3、今。,图1-2 曳引式电梯示意图,在之后的几十年里，电梯的自动平层控制系统以及通过变换电动机极数的调速方法来调整电梯运行速度的技术相继研制成功，1933年，世界上第一台运行速度为6m/s的电梯被安装在美国纽约的帝国大厦。 第二次世界大战后，建筑业的发展促使电梯进入了高峰发展时期，代表新技术的电子技术被广泛应用于电梯领域的同时，陆续出现了群控电梯、超高速电梯。 随着电力电子技术的发展，晶闸管变流装置越来越多地用于电梯系统，使电梯的拖动系统简化，性能提高。同时交流调压调速系统的研制与开发，使交流电梯的调速性能有了明显的改善。进入20世纪80年代，通过控制电动机定子供电电压与频率调整电梯运行速度的调
4、压调频技术研制成功，出现了交流变压变频（VVVF）调速电梯，开拓了电梯拖动的新领域。1993年，日本生产了12.5m/s的世界最高速交流变压变频调速电梯，结束了直流电梯独占高速电梯领域的历史。,电梯发展到今天，在使用需求和新技术应用方面都进入到了全面发展时期。据电梯行业信息介绍，目前国际上电梯的新技术应用包括以下几方面： 1、全数字识别乘客技术（所有乘客进入电梯前进行识别，其中包括眼球识别、指纹识别）。 2、数字智能型安全控制技术（通过乘客识别系统或者IC卡以及数码监控设备，拒绝外来人员进入）。 3、第四代无机房电梯技术（速度可以达到2.0M/S以上，最高可以使用在30层以上）。 4、双向安全
5、保护技术（双向安全钳、双向限速器，在欧洲必须使用，中国正在被普遍使用）。 5、快速安装技术（改变过去的电梯安装方法，能够快速组装）。 6、节能技术（采用节能技术，使电梯更节约能源）。,7、数字监控技术（完全采用计算机进行电梯监控与控制）。 8、无线远程控制及报警装置（当电梯产生故障时，电梯可以通过无线装置给手机发送故障信息，并通过手机发送信号对电梯进行简单控制。）。 可见，随着智能化、信息化建筑的兴起与完善，对电梯的要求不只停留在完成垂直运输的基本功能，还应以人为本，提高舒适度，特别是从电梯运行的控制智能化角度考虑，电梯的优质服务不再是单一的“时间最短”问题，而是要采用模糊理论、神经网络、专家
6、系统等方法，以期实现单梯与群控管理的最佳模式、合理的配置与使用、远程监控与故障诊断、节能以及减少环境污染等。 乘电梯去太空这一设想是前苏联科学家在1985年提出来的，后来一些科学家相继提出了各种解决方案。2000年，美国国家宇航局(NASA)描述了建造太空电梯的概念，这需要极细的碳纤维制成的缆绳并能延伸到地球赤道上方3. 5万km。为使这条缆绳突破地心引力的影响，太空中的另一端必须与一个质量巨大的天体相连。这一天体向外太空旋转的力量与地心引力抗衡，将使缆绳紧绷，允许电磁轿厢在缆绳中心的隧道穿行。普通人乘电梯登上太空这个梦想未来将实现。,二、电梯的分类 根据国家标准GB/T70241997电梯、
7、自动扶梯、自动人行道术语，电梯的定义为：服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。 显然，电梯是一种间歇动作的、沿垂直方向运行的、由电力驱动的、完成方便载人或运送货物任务的升降设备，在建筑设备中属于起重机械。而在机场、车站、大型商厦等公共场所普遍使用的自动扶梯和自动人行道，按专业定义则属于一种在倾斜或水平方向上完成连续运输任务的输送机械，它只是电梯家族中的一个分支。目前，美、日、英、法等国家则习惯于将电梯、自动扶梯和自动人行道都归为垂直运输设备。,由于建筑物的用途不同，客、货流量也不同，故需配置
8、各种类型的电梯，因此各个国家对电梯的分类也采用不同方法。根据我国的行业习惯，大致归纳如下： 按速度分类 1低速电梯（也称丙梯） 电梯运行的额定速度在1 m/s以下，如0.25 m/s、0.5 m/s、0.75 m/s，常用于10层以下的建筑物。 2快速电梯（也称乙梯） 电梯运行的额定速度在1 m/s2 m/s之间，如1.5 m/s、1.75 m/s，常用于10层以上的建筑物内。 3高速电梯（也称甲梯） 运行的额定速度在2 m/s，如2 m/s、2.5m/s，3 m/s，常用于16层以上的建筑物内。 4超高速电梯 电梯运行的额定速度超过5m/s，甚至更高。常用于楼高超过100m的建筑物内。 随着
9、电梯速度的提高，以往对高、中、低速电梯速度限值的划分也将作相应的提高和调整。,（二）按用途分类 1乘客电梯 为运送乘客而设计的电梯，主要用于宾馆、饭店、办公大楼及高层住宅（见图1-3）。在安全设施、运行舒适、轿厢通风及装饰等方面要求较高。通常分有司机/无司机操作两种。 图1-3 乘客电梯 2住宅电梯 供住宅楼使用，主要运送乘客，也可运送家用物件或其他生活物件。多为有司机操作（见图1-4）。 图1-4 住宅电梯 3观光电梯 观光侧轿厢壁透明，装饰豪华、活泼，运行于大厅中央或高层大楼的外墙上，供游客、乘客观光的电梯（见图1-5）。 图1-5 观光电梯 4载货电梯为运送货物而设计的电梯，轿厢的有效面
10、积和载重量较大（见图1-6），因装卸人员常常需要随梯上下，故要求安全性好，结构牢固。 图1-6 载货电梯 ）5客货电梯 主要用于运送乘客，但也可运送货物。它与乘客电梯的区别主要在于轿厢内部的装饰结构有所不同。,6医用（病床）电梯 专为医院设计的用于运送病人、医疗器械和救护设备的电梯（见图1-7），轿厢窄而深，要求有较高的运行稳定性，有专职司机操纵。 图1-7 医用电梯 7杂物（服务）电梯 供图书馆、办公楼、饭店等运送图书、文件、食品等（见图1-8）。轿厢的有效面积和载重量均较小，不容许人员进入及乘坐，门外按钮操作。 图1-8 杂物电梯 8汽车电梯 用于多层、高层车库中的各种客、货、轿车的垂直运
11、输（见图1-9）。轿厢面积较大，构造牢固。 图1-9 车辆电梯 a）车辆电梯 （b）立体车库9自动扶梯 与地面成3035的倾斜角，在一定方向上以较慢的速度连续运行，多用于机场、车站、商场、多功能大厦中（见图1-10），是具有一定装饰性的代步运输工具。 图1-10 自动扶梯 10自动人行道 在一定的水平或倾斜方向上连续运行（见图1-11），常用于大型车站、机场等处，是自动扶梯的变形。 图1-11 自动人行道 11其他电梯 除上述几种电梯外，还有一些特殊用途的电梯。如：在施工现场运送施工材料及施工人员的建筑施工梯；在发生火灾时，用于运送乘客、消防人员及消防器材的消防梯；供特殊工作环境下使用的特殊梯
12、，如防爆、耐热、防腐等；用于运送矿井内的人员及货物的矿井梯；为地下火车站和山坡站倾斜安装的集观光和运输为一体的斜运梯；能将地下机库中几十吨甚至上百吨的飞机，垂直提升到机场跑道上的运机梯以及随着高层建筑的发展变化所出现的用于维护高层楼宇的吊篮设备（见图1-12）。,图1-3 乘客电梯,图1-4 住宅电梯,图1-5 观光电梯,图1-6 载货电梯,图1-7 医用电梯,图1-8 杂物电梯,图1-9 车辆电梯 （a）车辆电梯 （b）立体车库,图1-10 自动扶梯,图1-11 自动人行道,图1-12 用于维护高层楼宇的吊篮设备,（三）按拖动方式分类 1交流电梯 用交流感应电动机作为驱动力的电梯。根据拖动方
13、式又可分为交流单速、双速、三速电梯,交流调速电梯，交流调压调速电梯以及性能优越、安全可靠、速度可与直流电梯媲美的交流调频调压调速电梯。 2.直流电梯 用直流电动机作为驱动力的电梯。根据有无减速箱，分为有齿与无齿直流电梯。此类电梯的速度较快，一般在2ms以上。 3.液压电梯 靠液压传动的原理，利用电动泵驱动液体流动，由柱塞使轿厢升降的电梯(见图1-13)。梯速一般为1ms以下。 图1-13 液压电梯 4.齿轮齿条电梯 采用电动机齿轮传动机构，将导轨加工成齿条，轿厢装上与齿条啮合的齿轮，由电动机带动齿轮旋转完成轿厢的升降运动的电梯。 5螺杆式电梯 将直项式电梯的柱塞加工成矩形螺纹，再将带有推力轴承
14、的大螺母安装于油缸顶，然后通过电机经减速机（或皮带）带动大螺母旋转，从而使螺杆顶升轿厢上升或下降的电梯。 6直线电机驱动的电梯 用直线电机作为动力源，是目前具有最新驱动方式的电梯。,（四）按有无司机分类 1有司机电梯 必须由专职司机操作而完成电梯运行的电梯。 2无司机电梯 不需专门司机操作，由乘客自己按动需去楼层的按钮后，电梯自动运行到达目的层楼的电梯。此类电梯具有集选功能。 3有/无司机电梯 此类电梯可改变控制电路。平时由乘客自己操纵电梯运行，遇客流量大或必要时，改由司机操纵。,（五）按控制方式分类 1手柄操纵控制电梯 由电梯司机在桥厢内控制操纵箱手柄开关，实现电梯的起动、上升、下降、平层、
15、停止的运行状态。此类控制多用于货梯，目前使用较少。 2按钮控制电梯 它是一种简单的自动控制电梯，具有自动平层功能，常用于服务梯或货梯。因按钮箱所在位置的不同分为两种控制方式。 (1)轿外按钮控制 电梯由安装在各楼层厅门口的按钮箱进行操纵。操纵内容通常为召唤电梯、指令运行方向和停靠楼层。当电梯接受了某一层楼的操纵指令后，在未完成此指令前是不接受其他楼层的操纵指令的。 (2)轿内按钮控制 按钮箱在轿厢内，电梯只接受轿厢内的按钮指令，层站的召唤按钮只能点亮轿内指示灯（或起动电铃），不能截停和操纵轿厢。 3信号控制电梯 它是一种自动控制程度较高的电梯。除具有自动平层、自动开门功能外，还具有轿厢命令登记
16、、层站召唤登记、自动停层、顺向截停和自动换向等功能。司机只要将需停站的层楼按钮逐一按下，再按下启动按钮，电梯就自动关门运行，直到预先登记的指令全部执行完毕。在运行中，电梯能被符合运行方向的层站召唤信号截停。采用这种控制方式的常为有司机客梯或客货两用梯。 4集选控制电梯 它是一种在信号控制基础上发展起来的全自动控制的电梯。与信号控制的区别在于能实现无司机操纵。其主要特点是：把轿厢内选层信号和各层外呼信号集合起来，自动决定上、下运行方向，顺序应答。这类电梯在轿厢上设有称重装置，以免电梯超载。轿门上设有保护装置，以防乘客出入轿厢时被轧伤。 集选控制又分为双向集选和单向集选。双向集选控制的电梯，无论在上行或下行时，对层站的召唤按钮指令全部应答。而单向集选控制的电梯，只能应答层站单一方向（上或下）的召唤信号。一般下集选控制方式用得较多，如住宅楼内。,5并联控制电梯 23台电梯的控制线路并联起来进行逻辑控制，共用层站外召唤按钮，电梯本身具有集选功能
