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讲课用电梯基础知识

电梯基础知识

一、电梯发展史

二、电梯分类

三、电梯基本结构

四、曳引系统

五、导向系统

六、轿厢系统

七、层门系统

八、重量平衡系统

九、电气控制系统

十、安全保护系统

1、电梯发展史

1852年，世界上第一台直升梯诞生（卷扬机，最原始的电梯）。

1853年，世界上第一台安全直升梯问世、美国人，伊里沙.奥的

斯先生发明了安全升降机。

（卷扬机，带有齿的安全钳）

1857年，世界上第一台载人电梯问世。

（有了安全系统，安全钳）

1889年，奥的斯成功试制第一台电力驱动蜗杆涡轮减速电梯，电

梯才真正意义上得到推广。

（这时的电梯已经有了现代电梯

的基本雏形）

60-70年代电梯控制技术是：

调压调速（交流单速，交流双速）

80~90年代至今，电梯控制技术是：

调压调频调速（VVVF）

二、电梯分类：

1、按驱动方式分：

交流电梯、直流电梯、液压电梯、齿轮齿条电梯、直线电机驱动电梯等。

2、按用途分：

乘客电梯（小机房电梯，无机房电梯）、载货电梯、病床电梯、观光电梯、杂物梯、汽车电梯、特种电梯（船舶、防暴，及带防护等级的）等多种。

3、按速度分:

低速梯:

V≤1.0m/s

快速梯:

1.0m/s＜V＜2.0m/s（10层以上）

高速梯:

2.0m/s≤V＜3.0m/s（16层以上）

超高速梯:

V≥3.0m/s~10.0m/s以上

4、按操纵方式：

手柄开关操纵、按钮控制、信号控制、集选控制、并联控制、群控控制。

5、常见的几种电梯

（1）钢丝绳鼓轮式电梯：

（卷桶式，强驱）

（2）钢丝绳曳引驱动式电梯：

（摩擦式，曳引式）

（3）液压驱动式电梯：

（分为柱塞直顶式和柱塞侧顶式）

（4）齿轮齿条式电梯：

（一般用于特殊工程电梯）

早些使用阶段：

鼓轮卷扬式传动

电机驱动力矩：

A.轿厢自重

B.轿厢内人或货物重量

C.钢丝绳重量

D.传动机构的摩擦力

现在使用阶段：

曳引式传动

电机驱动力矩：

A.轿厢自重+轿厢内载荷与对重重量之差B.传动机构的摩擦力

三、电梯基本结构（见下图）

注:

不同种类的电梯结构会略有不同,详细内容请依据各梯

种的介绍材料

国标、GB7588-2003我国的电梯制造与安装安全规范

四、曳引系统

曳引系统主要是指曳引机，曳引机是整个电梯的驱动系统，一般由电动机、制动器、松闸装置、减速箱（无齿轮曳引机没有）、盘车装置、曳引轮和导向轮等组成，

其功能是：

将电能转换成机械能直接或间接带动曳引轮转动，通过钢丝绳（或钢带等）带动轿厢上下运动。

曳引机：

电梯的驱动装置导向轮：

起导向作用

有齿轮曳引机

无齿轮曳引机

绕绳法共有4种：

曳引比（绕绳法）1：

1曳引比（绕绳法）2：

1

曳引比（绕绳法）3：

1曳引比（绕绳法）4：

1

2：

1无机房绕绳方式2：

1有机房绕绳方式

3：

1绕绳方式4：

1绕绳方

五、导向系统

导轨、导轨支架，加上导靴组成电梯的导向系统，是确保电梯轿厢（对重）按预定轨迹，做上下垂直运动的重要导向部件；故称为导向系统。

导向系统的组成：

1、导轨，2、导轨连接件，3、导轨支架，4、导轨底座，5导靴等

常用导轨型号：

T75,T89,T90、T114,T127,TK5A（空心导轨）

常用导轨型号的选择：

通常按电梯载重量的大小，电梯速度的高低来选择导轨的型号，也就是导轨的大小。

导轨支架：

是固定导轨的部件，按照国标要求，每根导轨上面至少要有两档导轨支架，并且各档导轨支架之间的距离不应大于2.5m。

导轨支架采用钢质材料、板材压弯或角钢焊接成型。

导轨支架的固定：

导轨支架应牢固的固定在电梯井道内壁。

导轨支架的固定方法：

预埋钢板焊接法、穿墙螺栓固定法，膨胀螺栓固定法、或墙壁留洞水泥埋设固定法。

与墙面的连接采用膨胀螺栓固定法；

六、轿架、轿厢系统：

1、轿架：

轿架结构图

轿架多为型材或钢板压弯成型，由螺栓组装成框架结构，其中包含：

上梁、下梁、立柱、外轿底、拉条等；还包括：

轿厢悬吊、导靴、安全钳等部件；主要承载轿厢自重及载重之受力部件。

外形为框架结构，内装轿厢，故称之为轿架。

导靴：

导靴是电梯导向机构的组成之一，导靴的凹形槽与导轨的凸形工作面配合，使轿厢或对重沿着导轨上下移动实现导向功能。

通常，导靴与导轨间存在摩擦。

导靴被安装在轿厢上梁和底部安全钳座的下面，与导轨接触处，一般安装在轿架的四角位置，每台电梯的轿厢共安装4套。

对重导靴安装在上、下横梁两侧端部、每台电梯的对重共安装4套导靴。

以固定轿厢或对重按导轨方向运行。

安全钳：

安全钳是电梯的重要机械安全保护装置之一；

作用：

轿厢或对重向下运动时发生打滑、断绳、失控等而出现超速时，限速器产生提拉联动，拉杆被提起，使安全钳锲块产生向上升或水平移动，同时使曳引机和制动器断电，使轿厢减速并被安全钳制停在导轨上；

安全钳分类：

安全钳有两种形式1、瞬时式安全钳，2、渐进式安全钳

当电梯额度速度v＜0.63m/s、可以使用瞬时式安全钳

当电梯额度速度v＞0.63m/s、应当使用瞬时式安全钳

2、轿厢：

轿厢主要由轿顶，轿壁，轿底，轿门等部件组成，以上部件一般均由钢板剪裁、压弯并用螺栓组装成形，供人员上下及运载货物之用。

为了保证运载人员及货物的安全由上诉部件组装成封闭的厢形故称之为轿厢。

轿厢外部图片

轿厢要严格按国家标准GB-7588求要制作，一般按载重量制作成各种规格：

乘客电梯：

320㎏、450㎏、630㎏、800㎏、1000㎏、1250㎏、1600㎏、等（观光梯，小机房电梯，无机房电梯均按此执行）

载货电梯：

500㎏、1000㎏、2000㎏、3000㎏、5000㎏等

轿厢应设称量装置一般安装在轿底下部，以检验轿内人员进出的重量，按要求把检出重量的信号传输到电梯控制系统，系统接收到信号后分析判断并作出正确选择或正常运行或停止运行，避免超载。

（当群控时此信号会有很多作用）

轿厢顶部按标准要求应设置轿顶防护栏，防止检修人员进入轿顶后发生意外坠落事故。

轿厢可用好多种材料制作，一般有钢板静电喷涂，发纹不锈钢，镜面不锈钢、蚀刻不锈钢，木材等。

非标选用多种特殊材料。

七、层门系统

层门设置在层站入口处，每层楼电梯入口处设一层门，故称为层门。

层门由3部分组成，层门装置，层门板，层门底坎等。

电梯层门主要有两大类：

滑动门和旋转门，目前普遍采用是滑动门。

滑动门按其开门方向又可分为中分式、旁开式和直分式三种。

中分式的门扇一般为2扇，分别由中间向两侧方向开启。

旁开式门扇在开关门过程中的运行方向是相同的，由左向右或由右向左。

直分式门又称闸门，门分2扇，上下方向运行。

所有层门均装有强迫关门机构，当电梯不在本层时层门会被机构强迫关门，以防出现人员坠入电梯井道内等安全隐患。

电梯的轿门由门扇、门滑轮、门地坎、门导轨架、光幕等部件组成，由门机带动开关门。

开关轿门的同时并带动层门开关。

电梯的层门和轿门均应是封闭无孔的。

门扇一般用薄钢板压折而成中间辅以加强筋。

不论是轿门和层门，其机械强度均应满足国家标准GB-7588求要：

当门在锁住位置上，用300N的力垂直作用在门扇的任何位置，且均匀分布在5cm的圆形或方形面积上，其弹性变形应不大于15mm，当外力消失后，应无永久变形，且启闭正常。

八、重量平衡系统：

功能：

使轿厢与对重间的重量差保持在某一个限额系数之内，减少电梯曳引电动机功率的损耗，保证电梯曳引力的正常传动，减少钢丝绳与曳引轮之间不必要磨损，从而延长钢丝绳的使用寿命。

对重的组成：

由对重架和对重块及对重导靴组成对重系统。

对重主要由对重架和对重块组成，其重量与轿厢满载时的重量成一定比例，与轿厢间的重量差具有一个恒定的最大值，又称平衡重。

对重重量=轿厢自重+额定载重量的40-50%、40-45%之间配平最好。

一般对重块按50%给配，原因有两个，1、对重块的比重不一定够标准，2、轿厢重量可能小，给轿厢留量。

重量平衡补偿装置：

平衡补偿装置（常叫补偿链）主要平衡掉电梯运行中，曳引钢丝绳在轿厢与对重间产生的重量差，平衡曳引绳在轿厢与对重间，由长度变化对电梯平衡产生的影响。

这个装置一般设计用平衡链或平衡钢丝绳来完成。

对重架外形图

平衡系数的测定方法：

1、电流法或转速法：

在轿厢内装入试验用标准砝码，其重量为额定载重量的40%-50%，然后使电梯按额定速度上下运行数次，在机房内用钳型电流表或转速表测定并记录轿厢每次上下方向的电流值或转速值，比较上、下运行的电流或转速差值应不大于5%。

2、经验法：

（手感法）

3、即由人工扳动手轮，测定平衡系数。

把电梯开到井道中间位置与对重平行，用手扳动曳引机上的盘车手轮，用感觉判定轿厢与对重间的重量是否平衡。

此方法1:

1曳引方式比较好用。

4、3、电流载荷曲线图

在轿厢内装入试验用标准砝码，并逐渐加载测定轿厢上下行与对重同一水平位置时的电流值，作出电流载荷曲线图，相交点即是平衡系数。

特别注意做平衡系数时必须保证轿厢上所有的附属装置安装完毕。

九、电气控制系统：

主要由控制柜、轿内操纵盘、厅外呼梯盒、轿顶接线箱、轿顶检修箱、底坑检修盒、随行电缆等组成控制系统。

控制柜：

电梯控制柜一般设在机房，安装在曳引机旁边，是电梯的电气装置和信号控制中心。

电梯的所有运行及信号的处理都由它来完成。

目前，电梯控制柜大多由PLC和变频器组成或由全电脑板控制。

控制柜的电源由机房的总电源开关引入，电梯控制信号线由电线管或线槽引出，进入井道再由扁型或圆型随行电缆传输。

由控制柜接触器引出的驱动电力线，用电线管送至曳引机的电动机接线端子。

电气原理图几个主要回路、电源供电回路、驱动主回路、安全回路、厅门锁回路、门机回路、主印板输出/输入回路、轿厢印板输出/输入回路。

电梯的运行过程：

电梯运行一次，上或下，电梯关门、起动、加速、稳定运行、减速、制动、平层、开门、完成一次循环，称为电梯运行一次。

控制柜操纵盘呼梯盒

轿内操纵盘：

轿厢内在轿门旁设置有轿厢操纵盘（箱），操纵盘上装有选层按钮、楼层显示器、开关门按钮，紧急救援开关－警铃按钮，装有对讲机等供乘客使用；在操纵箱的下面有一小门由钥匙锁控制，内有检修、慢上慢下按钮、直驶按钮、风扇电源开关、照明电源开关、司机／自动、消防/消防员操作，独立运行开关等供专业技术人员使用。

并可添加电梯语音报站、电梯读刷卡功能、多媒体显示、楼宇或小区电梯管理、远程电梯监控等功能。

呼梯盒：

电梯在每站层门外设有呼梯盒，安装在层门旁，有上下两个呼梯按钮（上、下两端为单钮）楼层显示、供乘客呼叫电梯使用。

轿顶接线盒：

安装在轿厢顶部的接线盒，通过电缆与控制柜、操纵盘等连接的电信接线用的盒。

轿顶检修箱：

安装在轿厢顶部的检修箱，通过电缆与控制柜、操纵盘等连接，箱上装有照明灯、电源插座、急停按钮、上下行按钮、快、慢车转换开关等、可操纵轿厢上下行的电信号控制箱。

底坑检修箱：

安装在电梯底坑位置的通过电缆与控制柜连接的可操纵轿厢上下行的电信号控制箱。

（功能与轿顶检修箱类似）

随行电缆：

一端连接机房内的控制柜另一端连接轿厢操纵盘的并随轿厢上下运行的多芯电缆，称为随行电缆。

外形多为扁或圆形。

十、安全保护系统：

安全保护系统的基本构成：

限速器，安全钳、上下终端限位开关或监测装置、缓冲器、轿厢超载装置、门锁电气-机械联锁装置、限速器断绳开关、涨紧轮断绳开关、及漏电保护开关等组成电梯安全运行保护系统。

安全应急处理系统：

轿厢内警铃，电话，对讲机，安全窗，安全门，紧急盘车装置，停电应急装置等组成电梯不正常停止应急处理系统。

门保护装置：

门锁电子检测装置或关门力限制器，安全触板等组成门安全保护装置。

不安全运行：

超载运行，安全回路短接封闭运行，厅、轿门未关闭运行，限速器失效状态运行，电动机错、断相运行等均属不安全运行。

非正常停止：

电梯因停电，主控制回路错断项故障，安全回路断路故障，安全钳误动作等，限速器动作等引起电梯在运行中突然停止。

失控：

电梯在运行过程中由于意外原因如制动器失效或曳引绳严重打滑或曳引绳断裂等导致正常的制动手段已无法使电梯停止运动。

终端越位：

电梯在顶层端站或底层端站越出正常的平层位置继续运行，常发生在平层控制装置出现故障时。

冲顶或蹲底：

由于意外原因电梯端站不减速或端站监控装置失灵导致电梯直接冲顶或蹲底。

关门障碍：

电梯在关门时，受到人或物的阻碍，使门无法关闭。

限速器与安全钳：

限速器与安全钳作为电梯超速或失控时的联动保护装置。

限速器是超速后操纵安全钳的装置。

而安全钳则是以机械动作将电梯强行制停在导轨上的机构。

工作原理：

限速器安装在井道上方的机房，通过钢丝绳与安装在轿厢上横梁两侧的安全钳立拉杆相连，电梯的运行速度通过限速器钢丝绳反映到限速器的转速上，为保证限速器的速度反映准确，在井道底坑设有涨紧装置，保证钢丝绳与限速器绳轮间有足够的摩擦力，并保证有足够的拉力来拉动安全钳。

当电梯在上下正常运行时，钢丝绳将电梯的升降运动转化为限速器的旋转运动，当旋转速度超出限速器的额定动作速度时，限速器动作，同时切断电气控制回路并拉动安全钳使其楔子块动作，把轿厢卡在导轨上将其不能运行。

使轿厢安全的制停。

限速器动作过程：

超速开关（第一动作速度）首先动作，切断电梯安全回路或控制回路使曳引机上的电磁制动器失电制动；

如电梯继续向下加速运行，则限速器进而卡住钢丝绳，提起安全钳联动拉杠，迫使安全钳动作，将电梯强行制停在导轨上，同时轿厢上横梁上的安全钳开关被断开，切断安全回路；

对重一般不设置安全钳，但当在特殊情况下（如井道下方有人能达到的建筑物或空间存在时），则必须设置对重安全钳。

动作原理与轿厢限速器安全钳一样。

限速器的一般技术要求：

动作速度≥115%的额定速度

限速器涨紧轮应有导向装置，并设有断绳开关（非自动复位）

限速器的种类：

一般采用离心式限速器，以旋转所产生的离心力来反映电梯的实际运行速度，常用的有甩块式和甩球式。

于１９９９年开始欧洲ＥＮ８１标准要求安全钳对上行方向的超速也起保护作用，即安全钳具有双向动作功能。

见图。

安全钳的种类：

安全钳一般分瞬时式和渐进式安全钳两种。

瞬时式安全钳的钳座是简单的整体式结构，因此又称刚性安全钳，由于钳座是刚性的，锲块从夹持导轨到电梯制停，时间极短瞬时制停轿厢，因而称之为瞬时式安全钳。

但此种安全钳因瞬时制停，制停距离极小，会造成很大的冲击力，必须严格限制电梯的运行速度，所以它只适宜速度≤0.63米/秒的电梯。

渐进式安全钳，又称为弹性安全钳，由于钳座是弹性的，锲块从夹持导轨到电梯制停时，钳座受力张开，使锲块与钳座斜面发生位移，从而大大缓冲了制动时的冲击力。

对于渐进式安全钳来说，可以通过限制制停距离来控制减速度，一般制停距离规定有最小值与最大值，最小值限制了减速度，而最大值限制了电梯的滑行距离，适宜于任何速度的电梯。

安全钳的楔块型式：

常见的有偏心式、单锲块式、滚子式及双锲块式等，其中双锲块式在作用过程中轿厢两侧受力均匀，对导轨的损伤较小，因此应用最为广泛，目前大都采用此种型式。

安全钳的制停距离及制停减速度：

制停距离指限速器夹绳钳动作起至轿厢被制停在导轨上止，轿厢所滑行的距离，这段距离由下列两部分组成：

限速器钢丝绳被夹持时的滑移距离，即拉杆被提起到钳块夹住导轨不动后，钳座相对于钳块的滑移距离。

制停减速度是电梯被安全钳制停过程中的平均减速度，过大的制停减速度会造成剧烈的冲击，人体及电梯结构均受到损伤，因此必须加以限制，其值应≤0.2-1g。

缓冲器：

缓冲器是电梯的最后一道安全保护装置，当电梯失控冲顶或蹲底时，缓冲器将吸收和消耗电梯的冲击能量，使电梯安全减速并停止在底坑。

缓冲器安装在井道的底坑里，轿厢和对重各配有1-2个。

缓冲器类型:

缓冲器分蓄能型和耗能型2种

蓄能型缓冲器即弹簧式缓冲器，使用速度范围≤1米/秒。

耗能型缓冲器即油压缓冲器，适用于任何速度的电梯。

蓄能型缓冲器常见的有弹簧，聚氨脂等。

聚氨脂缓冲器弹簧缓冲器

耗能型缓冲器：

耗能型缓冲器即液压式缓冲器，其工作原理为，当轿厢或对重撞击缓冲器时，柱塞向下运动，压缩油缸内的油，将电梯的动能传递给液压油，使液压油通过环行节流孔喷向柱塞腔，液压油通过环行节流孔时，由于流动面积突然缩小，形成涡流，使液体内的质点相互碰撞、摩擦而产生热量将电梯的冲击动能消耗掉，从而保证电梯安全可靠的减速停车。

当轿厢或对重离开缓冲器时，柱塞在复位弹簧力的作用下，恢复到正常的工作状态，而液压油则重新回流到油缸内。

液压式缓冲器

工作性能要求：

在电梯以额定载荷及115%额定速度下，缓冲时的平均减速度应≤g（9.8米/秒2），最大减速度≤2.5g（24.5米/秒2）的持续时间不超过1/25秒，同时规定了缓冲器的最大缓冲速度及最小缓冲行程。

结构示意图：

电梯与建筑物之间的关系：

电梯一般是安装在固定的建筑物内的运输设备，它与建筑物有着密切的关系，为保证电梯的顺利安装，电梯制造单位与建筑施工单位应明确职责，互相提供所需的信息（井道尺寸、顶层高度、底坑深度、井道开口、机房尺寸等等）。

所有设计均要满足国家的相关标准。

（目前执行的标准：

GB7588-2003）