淺析電梯曳引機設(shè)計中的安裝與維修

李德生

摘要：電梯成為高層建筑中不可缺少的交通運輸工具，而曳引機則是控制整個電梯運行的關(guān)鍵所在。曳引機的安裝與維修直接決定電梯的安全運行與否？本文在對電梯曳引力原理做出分析同時對曳引機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計進行闡述，并且提出曳引機類型安裝選擇方案，希望能夠?qū)ΡＷC電梯安全有所幫助。

關(guān)鍵詞：電梯；曳引機設(shè)計；安裝

1.引言

電梯最為高層建筑中不可缺少的垂直交通運輸工具，伴隨著高層建筑的發(fā)展，電梯和電梯技術(shù)也成為與生活生產(chǎn)息息相關(guān)的重要一部分。其中曳引機是電梯中的核心部件，其通常是由電動機、制動器、減速機以及底座等組成。高層建筑中由于對電梯安裝電氣設(shè)備空間和電梯性能的要求，曳引機需要滿足以下幾個條件需求：1）滿足電梯平穩(wěn)運行的需求，曳引機在低速輸出時仍有較大的轉(zhuǎn)矩：2）滿足乘坐電梯舒適度的需求，曳引機運行速度不隨電梯的載荷變化而變化，具有良好的調(diào)速性保證電梯的穩(wěn)定勻速運行。3）由于電氣設(shè)備額定電壓的限制，曳引機在啟動的時候要具有小電流啟動的性能；4）曳引機的還滿足后期維護簡單的需求。

2.曳引力原理分析

電梯曳引中的曳引力是由鋼絲繩鎖與曳引輪之間摩擦力供給的。鋼絲繩f與曳引輪槽之間的摩擦系數(shù)和鋼絲繩的包角α之間存在函數(shù)關(guān)系，設(shè)鋼絲繩兩端的拉力為 、 ，并且 > ，那么這個函數(shù)關(guān)系為：

/ = （2-1）

由上式可知，鋼絲繩兩端的拉力比是按照指數(shù)關(guān)系變化的。在電梯運行中鋼絲繩會沿著曳引輪不斷的移動變化，而在這個過程中兩端拉力的比值為曳引系數(shù) ，也被稱作有效曳引力，反應(yīng)曳引能力的大小，在 增加時，曳引能力增加，摩擦力系數(shù)增加，反之則減少。這是較為理想的一種函數(shù)關(guān)系式，但是在實際的電梯運行中電梯轎廂的載荷和位置是不斷的變化的、運行的方向也會不斷的改變，要保證電梯的運行安全就必須要有足夠的曳引力。除此之外，在電梯的運行中鋼絲和曳引輪槽都是不斷的磨損的，這就導致摩擦力的變化，同樣也會導致拉力比的變化。實際的應(yīng)用中這個拉力比是小于曳引系數(shù)的（電梯位于負載125%或者電梯位于最高層空載），考慮鋼絲繩和齒輪槽的磨損以及電梯運行的一些特殊情況，對上式做出改變?yōu)椋?/p>

上式中 與輪槽形狀因磨損而發(fā)生改變的系數(shù) 與轎廂加減速度及電梯特殊情況有關(guān)的系數(shù)。

3.曳引機驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計

3.1曳引機安裝位置確定

電梯的曳引方式有兩種：一是上置式，即將曳引機安裝在樓層井道的上方。這是一種最常用的曳引機安放方式，其優(yōu)點是安裝所需要的面積較小對建筑物所施加的負載也較小，但是其運載能力較低，一般用于建筑物中的載人電梯。二是下置式，即將曳引機安放在建筑物的下端。其優(yōu)點是電梯的運載能力較大，但是其對建筑物施加的負載也會增加，安裝機房所占的空間較大。一般用于大面積的船舶升降電梯中。

3.2曳引比和曳引繩纏繞方式確定

曳引力是通過鋼絲繩和曳引輪之間的摩擦來產(chǎn)生對電梯轎廂的上下運動的。載客電梯中常用的半繞式傳動和全繞式傳動，其曳引比 ，鋼絲繩承重：電梯轎廂總重=1：1。而用于載重較大的貨運電梯中其曳引比常可以達到2：1、3：1甚至于更高。

曳引繩的繞繩方式和曳引繩的選擇也能很大程度上改變鋼絲繩和曳引輪的摩擦力。電梯的曳引繩的繞繩方式是和曳引機的安裝位置、電梯轎廂的載重以及電梯的運行額定速度等緊密聯(lián)系的，在選擇繞繩方式也要充分考慮到這些因素對其影響，在保證最佳的傳動比的同時減少輪組和曳引繩的數(shù)量。全繞式傳動和半繞式傳動雖然是曳引比都是1：1，但是半繞式傳動的電梯運行額定速度較全繞式傳動而言相對較低。這也決定了低速載客電梯用半繞式傳動而高速載客電梯選用全繞式傳動。

3.3曳引繩的選擇確定

由于電梯曳引中特殊的工作環(huán)境，使得曳引繩也需要選擇特殊的鋼絲繩。首先是對鋼絲繩強度的要求，載客電梯的安全性是優(yōu)先考慮，另外曳引用的鋼絲繩在工作中彎折次數(shù)較多，因此一般選擇特級鋼絲。其次是對其耐磨性和抗扭轉(zhuǎn)性的要求，電梯中所用的鋼絲繩一般是多股的，其股與絲的捻向和捻法對鋼絲繩的影響較大。通常選用右交互捻的鋼絲繩。還有就是對其繩芯的要求，需要其具有很好的撓性，天然纖維芯是最優(yōu)的選擇。

4.曳引機的類型安裝選擇

4.1常用的兩種曳引機的區(qū)別

電梯中常用的曳引機有兩種：有齒輪曳引機和無齒輪曳引機。有齒輪曳引機是借助于機械齒輪裝置來達到驅(qū)動電梯運行的目的。其主要的結(jié)構(gòu)有曳引電動機、蝸輪、蝸桿、制動器、曳引繩輪、機座等，其廣泛用于運行速度v≤2.0m/s的各種貨梯、客梯、雜物梯，有著強的運載能力。這種曳引機有一個很大的缺點就是運行噪聲較大，需要安裝蝸輪副作減速傳動裝置來控制電梯穩(wěn)定運行和降噪。這也就導致其需要的安裝面積大，需設(shè)置專用的安裝機房。無齒輪曳引機其與有齒輪曳引機最本質(zhì)的區(qū)別是缺少機械齒輪機構(gòu)。通過將曳引輪直接安裝在電機傳動軸上來達到驅(qū)動電梯運動。在運行的時候噪聲小，并且平穩(wěn)，但是其運載能力不高，對于工業(yè)上要求載重量的電梯中無法普及使用。這種曳引機具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝面積小，一般不需要專用的機房設(shè)備，在對面積有較高要求的樓層建筑中應(yīng)用廣泛。并且伴隨變頻技術(shù)的普及和發(fā)展，永磁電機也應(yīng)用到曳引機中，這可以在既降低安裝面積，又能保證很高的傳動效率。

曳引機的

4.2曳引機選擇的要求

曳引機的選擇是根據(jù)曳引機有關(guān)額定參數(shù)所得電梯的運行速度、電梯額定速度以及曳引機安裝空間的要求來確定的。應(yīng)滿足《GB7588‐2003 電梯制造與安裝安全規(guī)范》中12.6中電梯速度的要求，即：當電源為額定頻率，電動機施以額定電壓時，電梯的速度不得大于額定速度的105%，宜不小于額定速度的92%；另外還需要滿足：1）電梯的直線運行部件的總載荷折算至曳引機主軸的載荷應(yīng)不大于曳引機主軸最大允許負荷；2）曳引機的額定功率應(yīng)大于其容量估算；3）電梯在額定載荷下折合電機轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于曳引機的額定輸出轉(zhuǎn)矩；4）電梯曳引電機起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)不大于曳引機的最大輸出轉(zhuǎn)矩。

5.結(jié)語

曳引機作為電梯的核心部件，其設(shè)計安裝與維修直接決定電梯運行安全，本文在對曳引機設(shè)計分析的基礎(chǔ)上，具體提出曳引機安裝位置、曳引比、曳引繩的選擇和繞繩方式、以及兩種曳引機的選擇。此外還需要重視電梯運行中的日常維護，防止由于維護不到位發(fā)生的電梯事故。

參考文獻：

[1]趙紅星.電梯曳引系統(tǒng)的分析與設(shè)計探討[J].科技資訊，2010，04：117.

[2]葛菁. 電梯用無齒輪曳引機設(shè)計研究[D].上海交通大學，2013.

[3]梅承誼.曳引式電梯系統(tǒng)動態(tài)特性參數(shù)研究[D].上海交通大學，2007.

[4] GB7588-2003.電梯制造與安裝規(guī)范[S].