第二章 電梯的機械系統

  第二節 曳引驅動系統

三、曳引驅動系統的構成部件及其結構原理

1、曳引機

曳引機是曳引驅動系統的動力源，是曳引驅動系統的核心部件。曳引機的類別、參數尺寸決定著電梯額定載重量和額定運行速度，決定著電梯的安全、可靠、舒適性和節能效果。因此各電梯制造廠對曳引機的選用都比較重視。由于我國生產的電梯類別、規格品種齊全，與其配套使用的曳引機類別、規格品種繁多，分類也比較復雜，一般從下列角度分類。

（1）曳引機的分類

1）按曳引電動機的類別分類

① 采用交流電動機驅動的曳引機。

② 采用直流電動機驅動的曳引機（20世紀80 年代末后不再生產）。

③ 采用永磁同步電動機驅動的曳引機。

2）按有無減速器分類

① 有減速器（以下簡稱有齒）的曳引機。

② 無減速器（以下簡稱無齒）的曳引機。

（2）有減速器曳引機在電梯產品中的應用及其結構原理

1）有齒曳引機在電梯產品中的應用

有齒曳引機20世紀末前用在額定運行速度V＜2..5 m/s的客、貨、住宅、病床電梯上。

2）有齒曳引機的結構原理

有齒曳引機由曳引電動機、減速器、制動器、曳引繩輪構成。為了減小曳引機運行過程中的噪聲和提高平穩性，多采用蝸輪副作為有齒曳引機的減速傳動裝置。20世紀80年代末前國內生產的曳引機均采用阿基米德齒型蝸輪副作為減速傳動裝置，采用這種蝸輪付的曳引機運行效率約為70％左右。20世紀80年代末后開始采用K型齒型、慚開線齒型蝸輪副作為減速傳動裝置后，曳引機運行效率提高到80％以上。與此同時國外也出現采用星型齒輪減速器、斜齒輪減速器的曳引機等情況。

20世紀80年代中期前國內生產的有齒曳引機多采用下置式曳引機（蝸桿在蝸輪下方），這種曳引機的漏油問題一直是困繞廣大電梯從業人員的問題。這種傳統老式曳引機的外形結構示意圖如圖2-3ａ）所示。20世紀80年代中期后國內成功設計并批量生產出上置式曳引機（蝸桿在蝸輪上方），上置式曳引機的誕生徹底解決了傳統老式曳引機的漏油問題，這種上置式曳引機的外形結構示意圖如圖2-3ｂ）所示。

圖2-3   有齒曳引機外形結構示意圖

3）有齒曳引機的電梯額定運行速度

電梯的額定運行速度V 等主要參數取決于曳引電動機的功率P、轉速n 、蝸桿與蝸輪的減速比i _j 、曳引輪的直徑Ｄ以及曳引比（曳引方式）i _y的關系可用公式（2-1）表示：

V = π·Ｄ·n /60 ·i_ｙ·i _j                        （2-1）

式中： V--- 電梯額定運行速度（m/s）；

               Ｄ -- 曳引輪直徑（m）；

i _y-- 曳引比（曳引方式）；

i _j — 減速比；

n -- 曳引電動機轉速（r/min）。

例：若有一臺有齒曳引機的曳引輪直徑D為0.62 m，電動機的實際平均轉速n為960 r/min，減速比i _j為61:2，曳引比（曳引方式）i _y為2:1，求電梯的運行速度？

解：已知D = 0.62 m，減速比 i _j = 61:2，曳引比（曳引方式）i _y =2:1，電動機的實際平均轉速n = 960 r/min，代入公式（2-1）得：

V = πＤn /60 i _y i _i  = 3.14×0.62×960/60×61/2×2/1≈0.5 m/s

答：該電梯的運行速度約為0.5 m/s。

4）有齒曳引機的曳引電動機功率

曳引電動機是曳引驅動電梯的動力源。由于曳引電動機的運行工況比較復雜。需要頻繁起動、制動、正轉、反轉，而且負載變化大，經常工作在重復短時狀態、電動狀態、再生制動狀態下。 因此要求曳引電動機不但要適應頻繁起動、制動、正轉、反轉、負載變化大的要求，而且要求起動電流小、起動力矩大、機械特性硬、噪聲小，當供電電源電壓在±7％的范圍內變化時，還能正常起動和運行。因此曳引電動機是電機制造廠專門為電梯產品配套設計制造的專用電動機。電梯用交流感應電動機的結構形式和基本參數尺寸，應符合GB/T12974-1991《交流電梯電動機通用技術條件》的規定。對于采用有齒曳引機的交流感應曳引電動機的額定功率，一般按公式（2-2）計算：

P = （1-K_P）Q V/ 102η                  （2-2）           

             式中：P ---曳引電動機額定功率（kw）；

K_{P -----} 電梯平衡系數（一般取0.4～0.5）；

            Q--- 電梯額定載重量（kw）；

V--- 電梯額定運行速度 （m/s）；

η--- 電梯機械總效率。對于采用蝸輪副作為減速裝置的有齒曳引機

（由于齒型不同電梯的機械總效率也有區別，一般取0.5～0.55）。

    例：若有一臺額定載重量Q為2000 kg、額定運行速度V為0.5 m、平衡系數K_P為0.45，曳引機的減速器采用阿基米德齒型蝸輪副的交流雙速梯，求曳引電動機的功率為多少kw？

解：已知Q = 2000 kg ，V = 0.5 m/S， K_P =0.45（取），η= 0.5（取）。代入公式（2-2）得：

P = （1-K_P）Q V/ 102η=（1-0.45）×2000×0.5/102×0.5≈10.7kw

答：曳引電動機的功率為10.7kw，取11 kw。

5）有齒曳引機的制動器

有齒和無齒曳引機都必須設置制動器。一般有齒曳引機制動器的結構示意圖如圖2-6所示。這種制動器由直流電磁線圈、電磁鐵芯（左右各一只）、閘瓦架和閘瓦及閘皮、制動輪（它屬于曳引機的一個部件）、抱閘彈簧等構成。當直流電磁線圈接通直流電源時，在直流電磁線圈周圍空間產生一個電磁場，在該電磁場力作用下，兩只電磁鐵芯吸合，與電磁鐵芯有機械連接關系的閘瓦架擠壓抱閘彈簧，鉚接在閘瓦上的閘皮離開制動輪，制動器松閘，曳引機可以正反向運行。斷開電磁線圈的直流電源時，電磁線圈產生的磁場消失，依靠抱閘彈簧的反作用力，鉚接在閘瓦上的閘皮緊抱制動輪，制動器施閘，曳引機停止運行，起安全保護作用。不同拖動方式的電梯制動器所起的安全保護作用略有區別：

①交流雙速梯的制動器有控制平層準確度和防止電梯溜車的作用；

②對于零速（接近于零）平層施閘停靠的直流電梯也有控制平層準確度和防止電梯溜車的作用；

③對于零速平層停靠施閘的ACVV電梯、VVVF電梯主要是防止電梯溜車的作用。

但是不管那類電梯的制動器，均應具有當電梯失電時使電梯在標準或規范規定的距離范圍內制停電梯的作用。標準還規定制動器必須設有兩組獨立的制動機構、兩只鐵芯、兩組閘瓦架和閘瓦及閘皮、兩只制動彈簧等要求。而且若一組制動機構失去作用，另一組制動機構應能有效地制停電梯。

  圖2-6   有齒曳引機電磁式直流制動器結構示意圖