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电梯结构原理. 电梯是垂直运行的电梯 ( 通常也简称为电梯 ) 、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至 2002 年，全球在用电梯约 635 万台，其中垂直电梯约 610 万台，自动扶梯和自动人行道约 25 万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。. 第一部分：电梯的结构原理 第二部分：自动扶梯的结构原理. 第一部分：电梯的结构原理. 一、 电梯的基本概念 二、电梯的基本结构 三、其它. 一、电梯的基本概念.
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电梯结构原理 电梯是垂直运行的电梯(通常也简称为电梯)、倾斜方向运行的自动扶梯、倾斜或水平方向运行的自动人行道的总称。有了电梯，摩天大楼才得以崛起，现代城市才得以长高。据估计，截至2002年，全球在用电梯约635万台，其中垂直电梯约610万台，自动扶梯和自动人行道约25万台。电梯已成为人类现代生活中广泛使用的人员运输工具。人们对电梯安全性、高效性、舒适性的不断追求推动了电梯技术的进步。
第一部分：电梯的结构原理 第二部分：自动扶梯的结构原理
第一部分：电梯的结构原理 一、电梯的基本概念 二、电梯的基本结构 三、其它
一、电梯的基本概念 • 电梯的定义 • 电梯的发展 • 目前国内电梯发展现状 • 电梯行业标准及法规
电梯的定义 • 电梯的定义：电力拖动、具有乘客或载货 轿厢、运 行于垂直或于垂直方向倾斜不大于15°的两侧刚性导轨，运送乘客和（或）货物的固定设备。 动力－电力 固定设备（特种设备） 容器－轿厢 用途－运载乘客、货物 固定路线－刚性轨道
电梯的发展现状 • 最早的电梯－1852年，德国柏林 • 带安全装置的电梯－1854年，OTIS先生在纽约展示第一部带防止坠落装置的电梯 • 第一台载人电梯－1857年 • 第一台蜗轮蜗杆减速电梯－1889年，OTIS公司（鼓轮式） • 第一台曳引式电梯－1903年，OTIS公司 • 我国最早使用电梯－1907年，今上海和平饭店（6层站，OTIS公司提供） • 电力拖动：单速 双速 无极调压调速（交流或直流） 交流变频调压调速（VVVF） • 控制系统：继电器 PLC 微机 群控 智能化
otis • 1854年，在纽约水晶宫展览会上，奥的斯先生公开展示了他的安全升降机。他站在载有木箱、大桶和其它货物的升降机平台上，当平台升至大家都能看到的高度后，他命令砍断绳缆，制动爪立即伸入平台两侧的锯齿状的铁条内，平台安全地停在原地，纹丝不动。此举迎来了观众热烈的掌声，奥的斯先生不断地向观众鞠着躬说道：一切平安，先生们，一切平安。
电梯的发展 • 很久之前，人们就使用一些原始的升降工具运送人和货物。公元前1 100年前后，我国古人发明了辘轳，它采用卷筒的回转运动完成升降动作，因而增加了提升物品的高度。公元前236年，希腊数学家Archimedes设计制作了由绞车和滑轮组构成的起重装置。这些升降工具的驱动力一般是人力或畜力。19世纪初，在欧美开始用蒸汽机作为升降工具的动力。1845年，威廉汤姆逊研制出1台液压驱动的升降机，其液压驱动的介质是水。尽管升降工具被一代代富有革新精神的工程师们进行不断改进，然而被工业界普遍认可的升降机仍未出现，直到1852年世界第1台安全升降机诞生。
目前国内电梯发展现状 • 在用电梯：2002年统计约34.6万多台 • 增长率：5万～6万台/年 • 几个阶段： 1900～1949年：销售进口电梯，1100多台； 1949～1979年：独立研制，约1万台； 1979～现在：建立三资企业，约40万台； 2002年：年产量首次突破6万台。
目前国内电梯发展现状 • 据统计，我国在用电梯34.6多万台，每年还以约5万～6万台的速度增长。电梯服务中国已有100多年历史，而我国在用电梯数量的快速增长却发生在改革开放以后，目前我国电梯技术水平已与世界同步。100多年来，中国电梯行业的发展经历了以下几个阶段：①对进口电梯的销售、安装、维保阶段(1900～1949年)，这一阶段我国电梯拥有量仅约1100多台；②独立自主，艰苦研制、生产阶段（1950～1979年），这一阶段我国共生产、安装电梯约1万台；③建立三资企业，行业快速发展阶段（自1980年至今），这一阶段我国共生产、安装电梯约40万台。目前，我国已成为世界最大的新装电梯市场和最大的电梯生产国。
国际最新应用技术： • 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（主机必须与导轨和轿厢分离，完全没有共振共鸣，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（改边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。）
奥的斯公司Odyssey集垂直运输与水平运输的复合运输系统 该系统采用直线电机驱动，在一个井道内设置多台轿厢。轿厢在计算机导航系统控制下，可以在轨道网络内交换各自运行路线。该系统节省了井道占用的空间，解决了超高层建筑电梯钢丝绳和电缆重量太大的问题，尤其适合于具有同一底楼的多塔形高层建筑群中前往空中大厅的穿梭直驶电梯。 • 彩色大屏幕液晶楼层显示器 这类显示器可以以高分辨率的彩色平面或三维图像显示电梯的楼层信息（如位置、运行方向），还可以显示实时的载荷、故障状态等。通过控制中心的设置还可以显示日期、时间、问候语、楼层指南、广告等，甚至还可以与远程计算机和寻呼系统联接发布天气预报、新闻等。有的显示器又增加了触摸查询功能。该装置缓解了陌生乘客在轿厢内面对面对视时的尴尬、无趣的局面，降低了乘客乘梯时心理等待焦虑感。
电梯行业主体标准 • GB7588-2003 电梯制造与安装安全规范 • GB/T10058—1997电梯技术条件 • GBT10059-1997电梯试验方法 • GB10060-93电梯安装验收规范 • JG5017-1996液压电梯 • GB50182-93电气装置安装工程电梯电气装置施工及验收规范 • GB50310-2002电梯工程施工质量验收规范 • GB/T7024-1997 电梯、自动扶梯、自动人行道术语
二、电梯基本结构 • 电梯主参数及分类 • 电梯结构组成
电梯分类 电梯规格和型号：一般包括用途、额定载重量、额定速度、 拖动方式、控制方式、门的型式、轿厢尺寸等信息。
八个系统 曳引系统－井道和机房 导向系统－井道和机房 轿厢－井道 门系统－井道 重量平衡系统－井道 电力拖动系统 电气控制系统 安全保护系统 电梯基本结构 ◇◇◇ 八个系统 • 曳引系统－井道和机房 • 导向系统－井道和机房 • 轿厢－井道 • 门系统－井道 • 重量平衡系统－井道 • 电力拖动系统 • 电气控制系统 • 安全保护系统 ◇◇ 两个基本要求 • 安全可靠－安全性和可靠性 • 方便舒适－舒适感 （速度和 振动） ◇ 电梯依附的建筑物 • 机房 • 井道
电梯依附的建筑物－机房和井道 • 电梯的工作条件 ★海拔高度 ★机房内空气温度 ★运行地点的相对湿度和平均温度 ★供电电压 ★环境不含腐蚀性和易燃性气体及导电性尘埃
电梯依附建筑物－机房 • 机房结构和尺寸－考虑控制柜、曳引机、 限速器安装和通道 • 机房通风和照明 • 机房防护要求 • 机房受力要求－机房地板受力 －机房承重梁处集中受力 －机房吊钩受力
电梯依附的建筑物－井道 • 井道材料及结构－整体钢筋混凝土、钢筋混凝土 圈梁＋砖、钢结构 • 井道尺寸－适应相应载重量的轿厢尺寸 • 顶层高度和轿厢顶部间隙 • 底坑深度 • 通风和照明 • 井道承受载荷－导轨撑架传递 井道壁 －安全钳或缓冲器动作传递 底坑 －无机房电梯井道受载有特别要求
井道顶部空间和底坑的尺寸要求 • 1．井道顶部空间，当对重完全压实在缓冲器上时，应同时满足以下三个条件： • （1）轿厢导轨长度应能提供≥0.1+0.035V2(m)的进一步制导行程。 • （2）井道顶部最底部件与轿顶站人空间底平面的垂直距离≥1.0+0.035 V2(m)。 • （3）井道顶部最底部件与固定在轿厢顶上的设备的最高部件之间的距离≥0.3+0.035V2(m) • 井道顶部最底部件与导靴或滚轮，钢丝绳附件和垂直滑动门的横梁或部件的最高部分之间的距离≥0.1+0.035V2(m) • 同时，轿厢上方应有一个足够的空间，能放进一个不小于0.5米×0.6米×0.8米的距形体。 • 2．当轿厢完全压实在缓冲器上时，应同时满足： • （1）对重轨导长度应能提供一个≥0.1+0.035V2(m)的进一步制导行程。 • 当电梯减速度能被监控时，这个数值可以减小： • V＜4m/s时，可减少原数值的1/2 • V＞4m/s时，可减少原数值的2/3 • 无论哪种情况，0.035V2的值，均不得小于0.25米。 • （2）底坑内应有能放进一个不小于0.5米×0.6米×1.0米的距形体。 • （3）底坑的底部与轿厢最低部分间的净空距离应不小于0.5米。该底部与导靴或滚轮、安全钳楔块、护脚板或垂直滑动门的部件间的净距离不超过0.1米。
电梯运行基本要求和评价指标 • 电梯运行基本要求－安全可靠、方便舒适 • 电梯运行曲线 • 电梯运行优劣评价指标 ★速度特性 ★噪音 ★平层精度 ★可靠性 ★安全性
曳引系统及平衡系统－曳引系统构件 • 曳引系统组成－曳引机输出传递动力，通过曳引绳驱动轿厢和对重 主要构件：曳引机 曳引钢丝绳 导向轮、反绳轮 绳头组合
曳引系统及平衡系统－曳引力 • 曳引系数－efα • 曳引力计算－T1/T2（2003版标准附录M） T1/T2≤ efα－用于轿厢装载和紧急情况 T1/T2≥ efα－用于轿厢滞留工况 • 影响曳引力因素：绳槽形状 包角 润滑情况 • 曳引传动方式：常见1：1，2：1，通力在广州新机场有 4：1货梯
曳引系统及平衡系统－曳引传动形式 • 即曳引钢丝绳的绕绳方式－考虑 ★曳引力 ★额定载重量 ★额定速度 • 曳引传动方式：1：1；2：1（通力有 4：1） • 尽量避免钢丝绳的反向弯曲
曳引传动方式 • 曳引钢丝绳的绕法 • （1）1∶1绕法 轿厢的升降速度与钢丝绳线速度一样。钢丝绳所受力等于所悬挂重量的总和。 • （2）2∶1绕法 轿厢的升降速度是钢丝绳线速度的一半。钢丝绳所受力等于所悬挂重量总和的一半。 • 2．曳引钢丝绳的绕式 • （1）全绕式 每根钢丝绳在曳引轮上绕过二次，需要两个对应的绳槽。 • （2）半绕式 每根钢丝绳在曳引轮上只绕一次，只需一个对应绳槽。半绕式电梯，曳引钢丝绳在曳引轮上最大包角为180°，一般不小于150°。
曳引系统及平衡系统－曳引机 • 有齿轮曳引机－蜗轮蜗杆、斜齿轮、行星齿轮 • 无齿轮曳引机 • 曳引机组成－一般有： 电动机 制动器 减速箱 曳引轮 手动盘车装置
曳引系统及平衡系统－曳引机制动器 • 应该是机电式制动器，必须是常闭式 • 制动器制动力矩：125％额定载荷下行失电使轿厢以不大于gn的平均减速度可靠制停 • 不允许用带式制动器 • 蜗轮蜗感曳引机常见制动器：电磁制动器 • 《电梯检验规程》对制动器强调规定： ★制动器机械部件分两组装设（铁心视为机械部件，线圈不是） ★有两个独立的电气装置切断制动器电流 ★必须有一个符合要求的电气安全装置在盘车操作前动作。（有些厂家用光电开关，盘车手轮一旦移位就动作）
电梯的紧急操作装置 • 紧急操作装置有两种，一种是针对曳引式有减速器的电梯或者移动装有额定载重量的轿厢所需的操作力不大于400N时，采用的人工手动紧急操作装置，即盘车手轮与制动器扳手；另一种是针对无减速器的电梯或者移动装有额定载重量的轿厢所需的操作力大于400N时，采用的紧急电动运行的电气操作装置。
GB7588-2003中第1 2．5．1．1条电气安全装置 • GB7588-2003中第1 2．5．1．1条对于可拆卸的盘车手轮比GB7588-1 995还增加了内容：·一个符合14．1．2规定的电气安全装置最迟应在盘车手轮装上电磁驱动主机时被动作”。此电气安全装置在GB7588-2003标准附录A<电气安全装置一览表》中被称之为·检查可拆卸盘车手轮的位置”的装置。我国在用电梯还没有此装置，按照GB7588-2003中上述条款的要求，新的电梯产品就必须装设该电气安全装置了，这个装置的作用是防止在盘车过程中驱动主机起动伤害盘车人。以前曾发生过因忘记关闭电源开关进行人工盘车， 电梯突然起动致使盘车人受伤的事故，因此电梯安装此电气安全装置是非常有必要的。
如何装设”检查可拆卸盘车手轮位置”的电气安全装置 • 1.装一个与轴安全罩相联动的电气安全开关，这个开关就是“检查可拆卸盘车手轮位置”的安全装置。曳引系统正常工作时，装在轴安全罩上的电气安全开关处于一种稳态，当装盘车手轮时，须先将轴安全罩拆下，这时电气安全开关由原来的稳态变成另一种稳态，曳引系统不能工作，从而达到在断开驱动主机状态下进行盘车的目的。 • 2.是在曳引电动机端盖上，装设一只电气安全开关，正常状态下该开关处于闭合状态接通电路。当装上盘车手轮验证位置开关，触点必须始终处于可靠断开的状态。 • 3.有些厂家用光电开关等，盘车手轮一旦移位就动作
曳引系统及平衡系统－对重与补偿装置 • 补偿装置：减少由钢丝绳和随行电缆长度 变化引起的曳引轮两侧的张力差 • 补偿装置种类：单位重量和根数由钢丝绳确定。 提升高度H：≥30米：需配置补偿装置 30m≤H＜70m：补偿链 70m≤H≤140m：补偿缆 H≥140m：补偿绳（带张紧装置） • 电梯额定速度超过2.5m/s时，应使用带张紧轮的补偿绳。 张紧轮的节圆直径与补偿绳的公称直径之比应不小于30。 电梯额定速度超过3.5m/s时，应增设一个防跳装置。 • 对重重量：W=P+KQ P：轿厢自重，Q：额定载重量 K：平衡系数 Wd：随行电缆重量 • 平衡系数：K＝0.4~0.5
电梯的基本机械结构－轿厢 • 轿厢组成：轿厢架、轿厢体 • 轿厢架：上梁、立柱、底梁、斜拉条 • 轿厢体：轿底、轿壁、轿顶 • 轿厢空间：轿厢有效面积应符合标准要求 轿厢入口和内部净高度≥2m 额定载重量和最大有效面积关系 乘客人数与最小有限面积关系
轿厢－有效面积 • GB7588-2003对电梯轿厢有效面积和额定载重量有明确的规定 • 轿厢有效面积计算：指轿门关闭后轿厢内尺寸的投影面积（不计扶手，考虑轿门口处面积） • 因为要计轿门口处面积，有的厂家大开门双开门电梯面积超标容易超标，厂家很多厂家采取在轿厢两侧加防护壁措施减少轿厢面积通过检验的。
轿厢－汽车电梯有效面积 • GB7588-2003中第8.2.2规定汽车电梯额定载重量按单位有效面积≥200kg/m2 • 这里关键是：如何理解非商业用汽车电梯 “非商业用汽车电梯”中的“非商业用”修饰限制的是“汽车”而非“电梯”，因此可以理解“非商业用汽车电梯是指轿厢尺寸适于运载私人汽车的电梯”。
汽车电梯有效面积 • 以奔驰SL600为例： 其长×宽×高＝4498×1811×1303（mm），自重为2026kg， 所需轿厢内净尺寸为：长×宽×高＝5100×2300×1800(mm)， 有效面积为11.73m2
汽车电梯有效面积 • 如按GB7588-2003中8.2.1的要求： 则此面积轿厢的额定载重量＝6706kg 如果按此载重量要求进行设计配套，必然会严重浪费资源； • 如果按GB7588-2003的8.2.3要求： 则该面积轿厢的额定载重量＝2346(kg) 一般小轿车的自重小于2500kg，显然已经满足了一般私人汽车的重量要求。
汽车电梯有效面积 • 从另一方面考虑：同类型的车辆（如普通桑塔纳轿车）既可以用来作为家用轿车又可以作为商业用车（出租车），如果因此使用电梯时就有不同的标准，这显然是不合理的；而且标准中也没有给出与“非商业用汽车电梯”相对的其他汽车电梯的定义和规定。 • 根据目前市场使用情况，可以认为“非商业用汽车电梯”可以定义为“轿厢尺寸适于运载自重在一定范围的小轿车的电梯”。
有效面积超标的载货电梯 • 《GB7588-2003标准》对有效面积超标的载货电梯有严格的限制：（第8.2.2条） ★机械结构强度和刚度按面积达到的实际载重量（当量载重量）设计 ★有超载装置 ★安全钳、缓冲器容量按当量载重量设计 ★专职司机 ★特定货物装满轿厢不超过额定载重量 ★还要考虑搬运装置的质量
轿厢－称重装置 • 称重装置：向控制系统输出轿厢载荷信号 • 称重装置分类: ★按安装位置：轿底承重、上梁称重、机房称重 ★按电子元件：微动开关、差动变压器、压力传感器 ★弹性元件：橡胶、弹簧
