機電一體化畢業(yè)論文 模型電梯系統(tǒng)設(shè)計

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1、 上海電視大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計題目： 模型電梯系統(tǒng)設(shè)計 分校（站、點）： 嘉 定 年級、專業(yè)： 06機電一體化技術(shù)（PLC） 教育層次： 專 科 學(xué)生姓名： 學(xué)

2、號： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 2009年5月30日 目 錄 內(nèi)容摘要………………………………………………………………………………3 引言……………………………………………………………………………………4 一、綜述………………………………………………………………………………4 二、方案設(shè)計…………………………………………………………………………6 三、總體設(shè)計……………………………

3、……………………………………………8 四、具體設(shè)計………………………………………………………………………11 五、電梯前沿……………………………………………………………………….15 （一）電梯的發(fā)展動態(tài)………………………………………………………………17 （二）電梯發(fā)展展望…………………………………………………………………17 （三）電梯節(jié)能降耗市場潛力巨大…………………………………………………15 參考文獻……………………………………………………………………………18 致謝…………………………………………………………………………………19

4、 內(nèi)容摘要 隨著經(jīng)濟社會的迅速發(fā)展，微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和自動控制技術(shù)也得到了迅速發(fā)展，交流變頻調(diào)速技術(shù)已進入了一個嶄新的高科技時代，它的應(yīng)用越來越廣泛。而電梯作為現(xiàn)代高層建筑的交通工具，與人們的生活緊密相關(guān)，隨著人們對其要求的提高，電梯得到了快速發(fā)展，其拖動技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速，本文在已有的模型電梯的基礎(chǔ)上，采用PLC對電梯進行控制，通過合理的選擇和設(shè)計，提高了電梯的控制水平，并改善了電梯運行的舒適感，使電梯達到了較為理想的控制效果。 關(guān)鍵詞： 曳引機 電動機等 模型電梯 變頻器

5、 模型電梯系統(tǒng)設(shè)計 20世紀70年代以后，隨著電力電子的不斷發(fā)展，交流電動機的調(diào)速技術(shù)漸趨成熟，設(shè)備價格日益降低，已開始應(yīng)用。電梯進入人們的生活已經(jīng)150年了。1854年，在紐約水晶宮舉行的世界博覽會上，美國人伊萊沙格雷夫斯奧的斯第一次向世人展示了他的發(fā)明。他站在裝滿貨物的升降梯平臺上，命令助手將平臺拉升到觀眾都能看得到的高度，然后發(fā)出信號，令助手用利斧砍斷了升降梯的提拉纜繩。令人驚訝的是，升降梯并沒有墜毀，而是牢牢地固定在半空中——奧的斯先生發(fā)明的升降梯安全裝置發(fā)揮了作用?！耙磺邪踩?，先生們。”站在升降梯平臺上的奧的斯先生向周圍觀看的人們揮手致意。誰也不會想到，這就

6、是人類歷史上第一部安全升降梯。 一、綜述 （一）電梯的發(fā)展歷程 1887年，美國奧梯斯公司制造出世界上第一臺電梯，這是一臺以直流電動機傳動的電梯。它被裝設(shè)在1889年紐約德瑪利斯大廈。這座古老的電梯，每分鐘只能走10米左右。當(dāng)初設(shè)計的電梯純粹是為了省力。 1900年，以交流電動機傳動的電梯開始問世。1902年，瑞士的迅達公司研制成功了世界上第一臺按鈕式自動電梯，采用全自動的控制方式，提高了電梯的輸送能力和安全性。 隨著超高層建筑的出現(xiàn)，電梯的設(shè)計、工藝不斷得到提高，電梯的品種也逐漸增多。1900年，美國奧梯斯公司制成了世界上第一臺電動扶梯。1950年又制成了安裝在高層建筑外面的觀光電

7、梯，使乘客能在電梯運行中清楚地眺望四周的景色。 中國最早的一部電梯出現(xiàn)在上海，是由美國奧的斯公司于1901年安裝的。1932年由美國奧的斯公司安裝在天津利順德酒店的電梯至今還在安全運轉(zhuǎn)著。1951年，黨中央提出要在天安門安裝一臺由我國自行制造的電梯，天津從慶生電機廠榮接此任，四個月后不辱使命，順利地完成了任務(wù)。十一屆三中全會后，沐浴著改革開放的春風(fēng)，我國電梯業(yè)進入了高速發(fā)展的時期。如今，在我國任何一個城市，電梯都在被廣泛應(yīng)用著。電梯給人們的生活帶來了便利，也為我國現(xiàn)代化建設(shè)的加速發(fā)展提供了強大的保障。 （二）電動機的發(fā)展 2008年我國電動機、發(fā)電機及發(fā)電機組出口額為95.99億美元，比

8、上年同期增長28.18%。12月， 電動機、發(fā)電機及發(fā)電機組出口額為7.44億美元。重點產(chǎn)品出口數(shù)量和金額：2008年， 裝有點燃式活塞內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)電機組出口數(shù)量976.47萬個，，同比增長19.4%，出口金額為12.96億美元，同比增長41.1%；多相交流電動機，750W＜P≤75KW出口數(shù)量485.20萬個，同比增長5.74%，出口金額為8.22億美元，同比增長26.01%。2009年5月，我國出口電動機及發(fā)電機20961萬臺，較上月增長1.3%，較上年同期減少35.6%；出口金額為40979.4萬美元，環(huán)比下降0.3%，同比下降29.2%。2009年1-5月，我國電動機及發(fā)電機的累計出

9、口量為89583萬臺，同比降幅達42.9%；出口金額總計190467.9萬美元，同比減少29.8%。我國5月電動機及發(fā)電機出口基本與上月持平，出口量實現(xiàn)環(huán)比微增，出口金額則略有下降。但與2008年同期相比，電動機及發(fā)電機出口仍呈大幅下滑趨勢?？梢?，由于當(dāng)前的國際市場需求尚未復(fù)蘇，此類產(chǎn)品的出口形勢依然較為嚴峻。在近日財政部、國家稅務(wù)總局發(fā)布的《關(guān)于進一步提高部分商品出口退稅率的通知》中，玩具用電動機等微電動機零件、＞350MVA交流發(fā)電機零件的出口退稅率被上調(diào)至17%。這將有助于增加出口企業(yè)的利潤空間，提高出口產(chǎn)品的價格競爭力，幫助出口企業(yè)渡過難關(guān)。 節(jié)能減排在中國已成風(fēng)潮，這個概念在各個領(lǐng)

10、域都極受關(guān)注，尤其是作為節(jié)能減排工作重點的工業(yè)領(lǐng)域。其中，電機系統(tǒng)由于節(jié)能潛力巨大，用電量約占全國用電量的60%，我國80%以上的電機產(chǎn)品效率比國外先進水平低2-5個百分點，已被國家相關(guān)部門列為“十一五”十大節(jié)能工程之一，其目標是到2010年將中小型電動機的效率從87%提升到90-92%。目前我國約有10億臺電動機在運營，約有6成的電動機在低于設(shè)計額定負荷60%的負荷狀態(tài)下運行，導(dǎo)致高達30%的用電被浪費掉。中國目前在整個中小型電動機產(chǎn)量中，高效電動機市場份額目前只有10%。估算我國電動機的總裝機容量已達5億多千瓦，年耗電量達8000-10000億千瓦時，約占全國總用電量的60％，占工業(yè)耗電量

11、的75％左右。從全球范圍看，電動機的用電量平均占世界各國社會總用電量的一半以上，占工業(yè)用電量的70％左右。因此，電機系統(tǒng)效率的提高，對節(jié)約電能意義十分重大。早在2002年，我國就制定了中小型三相異步電動機的能效標準，后又在2006年進行了修訂，專門加入了能效等級和能效限定值的內(nèi)容，中小型三相異步電動機的能效標識已于2008年6月1日正式實施。標準將中小型三相異步電動機的能效等級分為3級，其中3級為能效限定值、2級為節(jié)能。從標準的指標來看，與歐洲的規(guī)定基本持平，但與指標更為嚴格的北美相比，還有一定的差距。美國、加拿大等國的能效限定值相當(dāng)于我們目前的節(jié)能等級。由于目前電動機的購置者絕大多數(shù)不是電動

12、機的最終用戶，而是泵、風(fēng)機、壓縮機、機床等動力設(shè)備制造商以及電機分銷商和零售供應(yīng)商，他們往往并不關(guān)心節(jié)能，而是價格和可使用性。強制企業(yè)停止低效電動機的生產(chǎn)，強制機電制造商提高出產(chǎn)機電設(shè)備的能耗標準，將大大化解我國資源和環(huán)境壓力，并帶來巨大的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益。電動機強制性能效標準的制定和實施是推動電動機能效水平提高的有力手段之一。目前世界上已制定電動機強制性能效標準的國家和地區(qū)有澳大利亞、加拿大、巴西和美國等。歐洲已經(jīng)決定，從2011年起，提高能效限定值門檻。我國的標準里，也有一個目標能效限定值，規(guī)定標準實施后4年，即2011年7月1日起，現(xiàn)在的節(jié)能標準（2級）將會變成能效限定值。因

13、為節(jié)能是整個電動機發(fā)展的趨勢。 本研究咨詢報告在大量周密的市場調(diào)研基礎(chǔ)上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計局、國家發(fā)改委、國務(wù)院發(fā)展研究中心、國家海關(guān)總署、國家商務(wù)部、中國工業(yè)聯(lián)合會、中國機械工業(yè)聯(lián)合會、中國通用機械工業(yè)協(xié)會、中國電器工業(yè)協(xié)會、國內(nèi)外相關(guān)刊物雜志的基礎(chǔ)信息以及電動機科研單位等公布和提供的大量資料，結(jié)合公司對電動機相關(guān)企業(yè)和終端市場的實地調(diào)查，對我國電動機行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景、市場競爭格局與形勢、贏利水平與企業(yè)發(fā)展、投資策略與風(fēng)險預(yù)警、發(fā)展趨勢與規(guī)劃建議等進行深入研究，并重點分析了電動機行業(yè)的前景與風(fēng)險。報告揭示了電動機市場潛在需求與潛在機會，為戰(zhàn)略投資者選擇恰當(dāng)?shù)耐顿Y時機和公司領(lǐng)導(dǎo)層做戰(zhàn)略規(guī)

14、劃提供準確的市場情報信息及科學(xué)的決策依據(jù)，同時對銀行信貸部門也具有極大的參考價值。 二、方案設(shè)計 （一）電梯的組成 電梯是機電合一的大型復(fù)雜產(chǎn)品,機械部分相當(dāng)于人的軀體,電器部分相當(dāng)于人的神經(jīng).機與電的高度合一,使電梯成了現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的綜和產(chǎn)品.對于電梯的結(jié)構(gòu)而言,傳統(tǒng)的方法是分為機械部分和電氣部分,但以功能系統(tǒng)來描述,則更能反映電梯的特點.下面簡單介紹電梯機械部分的結(jié)構(gòu),而我們的主要目的是怎樣來控制它. 1.曳引系統(tǒng) 曳引系統(tǒng)由曳引機、曳引鋼絲繩、導(dǎo)向輪及反繩輪等組成。曳引機由電動機、聯(lián)軸器、制動器、減速箱、機座、曳引輪等組成，它是電梯的動力源。曳引鋼絲繩的兩端分別連接轎廂和對重

15、（或者兩端固定在機房上），依靠鋼絲繩與曳引輪繩槽之間的摩擦力來驅(qū)動轎廂升降。導(dǎo)向輪的作用是分開轎廂和對重的間距，采用復(fù)繞型時還可增加曳引能力。導(dǎo)向輪安裝在曳引機架上或承重梁上。當(dāng)鋼絲繩的繞繩比大于1時，在轎廂頂和對重架上應(yīng)增設(shè)反繩輪。反繩輪的個數(shù)可以是1個、2個甚至3個，這與曳引比有關(guān)。 2.導(dǎo)向系統(tǒng) 導(dǎo)向系統(tǒng)由導(dǎo)軌、導(dǎo)靴和導(dǎo)軌架等組成。它的作用是限制轎廂和對重的活動自由度，使轎廂和對重只能沿著導(dǎo)軌作升降運動。導(dǎo)軌固定在導(dǎo)軌架上，導(dǎo)軌架是承重導(dǎo)軌的組件，與井道壁聯(lián)接。導(dǎo)靴裝在轎廂和對重架上，與導(dǎo)軌配合，強制轎廂和對重的運動服從于導(dǎo)軌的直立方向。 3.門系統(tǒng) 門系統(tǒng)由轎廂門、層門、開門機

16、、聯(lián)動機構(gòu)、門鎖等組成。轎廂門設(shè)在轎廂入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴和門刀等組成。層門設(shè)在層站入口，由門扇、門導(dǎo)軌架、門靴、門鎖裝置及應(yīng)急開鎖裝置組成。開門機設(shè)在轎廂上，是轎廂門和層門啟閉的動力源 4.轎廂 轎廂用以運送乘客或貨物的電梯組件。它是由轎廂架和轎廂體組成。轎廂架是轎廂體的承重構(gòu)架，由橫梁、立柱、底梁和斜拉桿等組成。轎廂體由轎廂底、轎廂壁、轎廂頂及照明、通風(fēng)裝置、轎廂裝飾件和轎內(nèi)操縱按鈕板等組成。轎廂體空間的大小由額定載重量或額定載客人數(shù)決定。 5.重量平衡系統(tǒng) 重量平衡系統(tǒng)由對重和重量補償裝置組成。對重由對重架和對重塊組成。對重將平衡轎廂自重和部分的額定載重。重量補償裝置是補

17、償高層電梯中轎廂與對重側(cè)曳引鋼絲繩長度變化對電梯平衡設(shè)計影響的裝置。 6.電力拖動系統(tǒng) 電力拖動系統(tǒng)由曳引電機、供電系統(tǒng)、速度反饋裝置、調(diào)速裝置等組成，對電梯實行速度控制。曳引電機是電梯的動力源，根據(jù)電梯配置可采用交流電機或直流電機。供電系統(tǒng)是為電機提供電源的裝置。速度反饋裝置是為調(diào)速系統(tǒng)提供電梯運行速度信號。一般采用測速發(fā)電機或速度脈沖發(fā)生器，與電機相聯(lián)。調(diào)速裝置對曳引電機實行調(diào)速控制。 7.電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)由操縱裝置、位置顯示裝置、控制屏、平層裝置、選層器等組成,它的作用是對電梯的運行實行操縱和控制。操縱裝置包括轎廂內(nèi)的按鈕操作箱或手柄開關(guān)箱、層站召喚按鈕、轎頂和機房中的

18、檢修或應(yīng)急操縱箱控制屏安裝在機房中，由各類電氣控制元件組成，是電梯實行電氣控制的集中組件。位置顯示是指轎內(nèi)和層站的指層燈。層站上一般能顯示電梯運行方向或轎廂所在的層站。選層器能起到指示和反饋轎廂位置、決定運行方向、發(fā)出加減速信號等作用。 8.安全保護系統(tǒng) 安全保護系統(tǒng)包括機械和電氣的各類保護系統(tǒng)，可保護電梯安全使用。機械方面的有：限速器和安全鉗起超速保護作用；緩沖器起沖頂和撞底保護作用；還有切斷總電源的極限保護等。電氣方面的安全保護在電梯的各個運行環(huán)節(jié)都有。 n單元電梯的組。 （三） 電梯的方案確定 1.層樓繼電器電路的實現(xiàn) 要對電梯進行控制，首要的問題就是反映電梯實際所在的位置

19、（樓層）。層樓繼電器回路就是完成這一功能的。每一層對應(yīng)一個層樓繼電器，電梯在哪一層，對應(yīng)樓層的層樓繼電器就會動作。 由于PLC具有數(shù)據(jù)傳動、算術(shù)計算、數(shù)據(jù)比較處理等功能，所以用PLC很容易實現(xiàn)層樓電路：啟用一數(shù)據(jù)寄存器D0，電梯在最下層端站時可將1送入D0，最上層端站時，將最高層數(shù)送入D0中存放的始終是層數(shù)；然后，將D0分別與1、2、、3、……相比較，等于幾就說明電梯在幾層，這時驅(qū)動對應(yīng)的層樓繼電器，實現(xiàn)層樓電路。 2.指令和召喚回路 指令和召喚回路的作用是：將轎內(nèi)指令和廳外召喚信號記憶并指示，當(dāng)電梯響應(yīng)后自動將其消除。 記憶和消除可用PLC的SET和RST指令實現(xiàn)。 （1） 指令回

20、路 指令回路體形圖 （2） 召喚回路 由于除兩個端站外，其他各層均有兩個召喚（上召、下召），而且召喚的響應(yīng)是順向響應(yīng)。另外若電梯在直行駛運行時不響應(yīng)召喚，此時召喚應(yīng)保留。所以召喚回路與電梯的運行方向以及是否直駛密切相關(guān)，為此在召喚回路中加入了反映直駛和方向監(jiān)視的繼電器M1和M2召喚回路梯形圖。 3.選向回路 選向回路的作用，是根據(jù)目前電梯的位置和指令、召喚的情況，決定電梯的運行方向。 電梯方向的選擇，實際就是將指令和召喚的位置與電梯實際位置相比較，若前者在上（位置的上下）電梯則選擇向上，相反則選擇向下。方向的實現(xiàn)：首先由層樓繼電器形成選向鏈，然后將每層的指令和召喚對應(yīng)接入。 實際

21、決定電梯的運行方向有以下三中情況。 （1） 自然選向 如上分析，電梯自動判斷并選擇方向。 （2） 強迫選向 若電梯工作在司機方式，可通過操縱箱上的向上或鄉(xiāng)下按鈕，來干預(yù)電梯的運行方向，即強迫使其向上或向下。 （3） 檢修選向 若電梯工作在檢修方式，同樣可以使用向上或向下按鈕，使電梯以檢修的速度向上或向下運行。 4.選層電路 電梯運行中，為什么會有些樓層停，在有些樓層不停，這是由選層電路決定的。選層意味著要減速（換速）準備平層停車。電梯的選層分指令選層和召喚選層，即因某層有召喚或有該層的指令使電梯在該層是否停車。其中指令選層是絕對的，若電梯運行正常，指令一定能使電梯在該層

22、減速停車。召喚選層是有條件的，一是召喚選層必須滿足同向，即與電梯的運行方向一致，這就是所謂的“順向載車”；二是直駛時可將召喚屏蔽，即電梯直駛時，即使同向的召喚也不能使電梯減速停車。 5.電梯的運行線路 運行線路是電梯控制系統(tǒng)的核心。電梯是由曳引電動機拖動（主回路），主回路的工作受運行線路的控制，以形成的速度曲線，決定電梯何時啟動加速，何時運行，何時減速，何時平層停車。所以電梯的主要性能指標（額定速度、舒適感、平層精度等）有運行線路決定。 （1） 啟動 電梯的啟動，方向是首要條件，門鎖（廳門橋門是否關(guān)好）等安全因素也是必要的。 （2） 減速 當(dāng)電梯選中某層，意味著將在該層停車，達到換

23、速點就應(yīng)減速，為平層停車做準備。 （3） 平層停車 當(dāng)減速運行到平層點時，說明轎門門檻基本平齊，可以停車。即將主回路曳引電動機電源斷開，并實施電磁抱閘。一般平層感應(yīng)器置于轎廂頂上，當(dāng)上、下平層感應(yīng)器全部動作后，表示已到平層點了。 三、總體設(shè)計 （一）、電梯工作原理 電梯是機械、電氣緊密結(jié)合的大型機電產(chǎn)品。主要由機房、井道、橋廂、門系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)組成，進道中安裝有導(dǎo)軌，橋廂和對重由曳引鋼絲繩連接，曳引鋼絲繩掛在曳引輪上，曳引輪由曳引電動機拖動。橋廂和對重都裝有各自的導(dǎo)靴，導(dǎo)靴卡在導(dǎo)軌上。曳引輪運轉(zhuǎn)帶動橋廂和對重沿各自導(dǎo)軌做上下相對運動，橋廂上升，對重下降。這樣可通過控制曳引電動機來

24、控制橋廂的啟動、加速、運行、減速、平層停車，實現(xiàn)對電梯運行的控制。圖1為1：1傳動方式電梯的原理示意圖。 （二）工作過程 1.開始時，電梯處于任意一層。 2.當(dāng)有外呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門打開，延時3S后自動關(guān)門。 3.當(dāng)有內(nèi)呼梯信號到來時，轎廂響應(yīng)該呼梯隊信號，到達該樓層時，轎廂停止運行，轎廂門打開，延時3S自動關(guān)門。 4.電梯轎廂運行過程中，轎廂上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信號均不響應(yīng)，但如果反向外呼梯信號前方向無其它內(nèi)、外呼梯信號時，則電梯響應(yīng)該外呼梯信號。例如，電梯轎廂在一樓，將要運行到三樓，在此過程中

25、可以響應(yīng)二層向上外呼梯信號，但不響應(yīng)二層向下外呼梯信號。同時，如果電梯到達三層，如果四層沒有任何呼梯信號，則電梯 可以響應(yīng)三層向下外呼梯信號。否則，電梯轎廂將繼續(xù)運行至四樓，然后向下運行響應(yīng)三層向下外呼梯信號。 5.梯應(yīng)具有最遠反向外呼梯響應(yīng)功能。例如，電梯轎廂在一樓，而同時有二層向下外呼梯，三層向下外呼梯，四層向下外呼梯，則電梯轎廂光去四樓響應(yīng)四層向下外呼梯信號。 6.電梯未平層或運行時，開門按鈕和關(guān)門按鈕均不起作用。平層且電梯轎廂停止運行后，按開門按鈕轎廂門打開，按關(guān)門鈕轎廂門關(guān)閉。 （三）電梯的基本結(jié)構(gòu) 1.機房部分： 包括曳引機、限速器、極限開關(guān)、控制柜與信號柜、機械選層器以

26、及電源接線板等設(shè)備。 2.井道部分： 包括導(dǎo)軌、對重裝置、緩沖器、限速器鋼絲繩張緊裝置、隨行電纜等。 3.廳門部分： 包括廳門、召喚按鈕廂、樓層顯示裝置等。 4.轎廂部分： 包括轎廂、安全鉗、導(dǎo)靴、自動開門機、平層裝置、操縱廂、轎廂內(nèi)指層燈、轎廂照明等。 四、具體設(shè)計 （一）電梯轎門的控制 電梯的門有兩種，一是轎門，即轎廂的門，門電路通常指轎廂的門控制線路。轎門是主動的，它由專門的門電動機拖動，實現(xiàn)門的開、關(guān)。門電路的主回路。另一種門是廳門，即各層門廳的門。門廳是被動門，不能自動開、關(guān)，只能由轎門帶動實現(xiàn)開、關(guān)。一般情況下，當(dāng)轎廂到達某層停車后，轎廂門上帶有門刀，會自

27、動插入廳門的門鎖中，使門鎖打開。此時廳門的轎門的帶動下實現(xiàn)開、關(guān)，所以電梯若沒到該層，其廳門處于鎖閉狀態(tài)，不能打開，這是安全保障的要求。門電路和控制系統(tǒng)的聯(lián)系就在于這一點，由各廳門和橋門的門鎖電氣限位開關(guān)的常開觸點串聯(lián)后，作為門鎖信號，表示全部門安全關(guān)閉，可正常運行，否則不能運行。 （二）、曳引機(TRACTION MACHINE) 曳引機為電梯運行提供動力,分為有齒輪曳引機(用于中低速度電梯)和無齒輪電梯(用于高速電梯).它由電動機,制動器,制動聯(lián)軸器,減速箱(無齒輪曳引機沒有減速箱),曳引機,編碼和底座組成.曳引機通過曳引鋼絲繩經(jīng)導(dǎo)向輪將轎廂和對重裝置聯(lián)結(jié),并且聯(lián)結(jié)點在重力的中心,

28、使得驅(qū)動時消除了轎廂和對重對導(dǎo)軌的水平負荷力,減少了摩擦和運行振動及噪音.曳引機的輸出轉(zhuǎn)矩通過曳引鋼絲繩傳送給電梯轎廂,驅(qū)動力是通過曳引繩與繩輪之間的摩擦力產(chǎn)生的.曳引拖動的一個內(nèi)在的安全特點是當(dāng)轎廂或?qū)χ厝我贿叾椎资?電梯就會失去曳引力.也就是說,曳引機可以繼續(xù)運轉(zhuǎn),但驅(qū)動力不會傳到鋼絲繩上.因此,無論是轎廂還是對重都不會被提升到進道頂部而沖頂. 1.電梯曳引機的分類 （1）電梯曳引機有多種類型，按照傳動形式分,有以下幾種： ①渦輪付曳引機--用交流或直流電機驅(qū)動,通過齒輪減速裝置將電機的驅(qū)動力傳遞到曳引輪.渦輪減速機具有噪音低,振動小,運行平穩(wěn)之優(yōu)點.但其傳動效率低,適用于速度為2.

29、0M/S及以下的電梯.這種減速機能產(chǎn)生很大的齒輪減速比,因此就可以使得曳引機功率不變而體積更加小巧.而且由于在相同的箱體中可以利用多種減速比的組合,因而可以產(chǎn)生多種規(guī)格.齒輪減速裝置由黃銅渦輪和鋼制渦桿構(gòu)成,驅(qū)動曳引輪可以裝在右手方也可以裝在左手方,渦桿可以裝在渦輪下方也可以裝在上方. ②斜齒輪曳引機--斜齒輪減速裝置內(nèi)摩擦系數(shù)小,傳到效率高.驅(qū)動電機有交流和直流兩種.多用交流電機驅(qū)動.其最大特點是傳動效率高,節(jié)能.限制噪音是這種機器的主要技術(shù)關(guān)鍵. ③行星齒輪曳引機--多用交流電機驅(qū)動.具有體積小,結(jié)構(gòu)緊湊,傳動效率高等優(yōu)點. ④無齒輪曳引機--這種電機是將曳引輪直接安裝在電機軸上.這

30、種曳引機可以用于較高樓層的建筑,提升速度可達15M/S （2）按供電形式分主要有: ①直流無齒輪曳引機 無齒輪曳引機最早用于電梯曳引的是直流電機,具有可以準確地控制加速,減速,最高速度及準確之特點. （3）交流永磁同步無齒輪曳引機 稀土永磁材料的發(fā)展使制造交流永磁同步無齒輪曳引機成為現(xiàn)實.交流永磁同步電機突出特點是功率因數(shù)幾乎等于1,在同等參數(shù)下,永磁同步電機功率增大,輸出轉(zhuǎn)矩也就提高了.通過與電機同軸的驅(qū)動曳引輪實現(xiàn)直接驅(qū)動,勿需減速機.具有傳動效率高,振動與噪音小,結(jié)構(gòu)簡單,易維護之特點. 2.曳引機的組成 （1）電動機(Motor) 電梯用電動機應(yīng)具有斷續(xù)周期性工作,頻繁

31、啟動,正反方向運轉(zhuǎn),較大的啟動轉(zhuǎn)矩,較硬的機械特性,較小的啟動電流等特性.分為交流電動機和直流電動機兩種.交流電動機分為異步電動機,同步電動機,永磁同步電動機.根據(jù)GB12974-91<<交流電梯電動機通用技術(shù)條件>>,我國對交流電梯電動機的額定頻率,額定電壓,額定功率作如下規(guī)定: ①額定頻率,額定電壓分別為50HZ,380V. ②額定功率為:4,5.5,7.5,11,15,18.5,22,30,37KW. ③電動機極數(shù)分為單極4極,雙速4/16極或4/18極,4/24極. ④電動機的軸向串動量不大于3MM. 交流電動機所需功率可用下面經(jīng)驗公式計算出(1-K平)QV/102η. K

32、平:電梯對重平衡系數(shù),取0.4~0.5. Q:電梯額定載重,單位千克(KG). V:電梯額定速度,單位米/秒(m/s). η:電梯機械總效率,有齒輪取0.5~0.1.,無齒輪取1.05~0.1. 直流電動機為他激式,一般采用可控硅整流裝置供電 （三）曳引機電機功率計算 計算公式： N=[QV（1-Kp）]102η 式中： N：電機功率 Q：電梯額定載重量，值： 15 kg V：電梯額定速度，值： 0.1 m/s Kp：電梯平衡系數(shù)，取值： 0.45 η：曳引機傳動總效率，取值： 0.55 [QV（1-Kp）]102η = 1.47 kw 經(jīng)計算曳引機電機選型時，功率應(yīng)

33、大于1.47kw （四）曳引機選型與電動機轉(zhuǎn)速限值計算 1.曳引機選型： 按曳引機功率計算及電梯載重、速度要求，我們選用常熟電梯曳引機有限公司生產(chǎn)的 J1.1JV曳引機，其主要參數(shù)為： 載重： 15 kg 速度： 0.1 m/s 減速比： 57/2 繩輪節(jié)圓直徑： 5 mm 繩槽： 55mm 半圓切口 電機功率： 2 kw 極數(shù)： 6 極 額定轉(zhuǎn)速： 950 轉(zhuǎn)/分 此型號電機功率符合電梯運行需要。 2.電動機轉(zhuǎn)速限值計算： 曳引輪轉(zhuǎn)速允許在-8%-5%之間波動： （1）曳引輪轉(zhuǎn)速限值計算公式：n=60V/πD 式中： n： 曳引輪線速度 V： 電梯額定速度

34、，值為： 0.1 m/s π： 圓周率，值為： 3.14 D： 曳引輪節(jié)圓直徑，值為： 0.76 M 求出：n= 25.142474 轉(zhuǎn)/分 （2）電動機轉(zhuǎn)速n1限值計算： n1=i*n 式中： i： 曳引機減速比，值為： 57/2 所以： n1=75/2*25.14= 943 轉(zhuǎn)/分 電動機最低允許值nmin=950*（1-8%）= 874 轉(zhuǎn)/分 電動機最高允許值nmax=950*（1+5%）= 997.5 轉(zhuǎn)/分 因為：nmin≤n1≤nmax 所以曳引機電機選型轉(zhuǎn)速符合電梯運行要求。 （五）曳引條件的驗算 電梯主要參數(shù)： 轎廂重量： 18 kg 額定載重量

35、： 15 kg 對重重量24.45 kg 鋼絲繩重量： 1.2 kg 補償繩重量： 0 kg 隨行電纜重量： 0.36 kg 半圓繩槽切口角： 1.8491111 106 度 1.曳引條件計算公式 （T1/T2）C1C2≤efα 式中，T1、T2的取值分三種工況計算。 C1： 加速系數(shù)，1M/S電梯取值： 1.2 C2： 對于半圓切口槽，取值： 1 e： 自然對數(shù)的底，其值： 2.718 f： 曳引繩在繩槽中的當(dāng)量摩擦系數(shù) f 值的計算： f=[4μ（1-sinβ/2）]（π-β-sinβ） 式中，μ： 鋼絲繩與曳引輪槽的摩擦系數(shù)，球墨鑄鐵曳引輪值： 0.09

36、β： 半圓槽的切口角，值為：1.849111 所以f= 0.2203997 α： 曳引繩在曳引輪上的包角，其值2.7911111 160 度 計算得： efα= 1.8499526 2.卷筒驅(qū)動的計算 早期電梯的驅(qū)動，除了液壓驅(qū)動之外都是卷筒驅(qū)動。這種卷筒驅(qū)動常用兩組懸掛的鋼絲繩，每組鋼絲繩的一端固定在卷筒上，另一端與轎箱或?qū)χ叵噙B。一組鋼線繩按順時針方向繞在卷筒上，而另一組鋼絲繩按反時針方向繞在卷筒上。因此，當(dāng)一組鋼絲繩繞出卷筒時，另一組鋼絲繩繞入卷筒。卷筒驅(qū)動電梯主要有以下幾方面的問題有提升高度低；額定載重低；電梯行程不同，必須配用不同的卷筒；導(dǎo)軌承受的側(cè)向力大；鋼絲繩有過繞和

37、反繞的危險；能耗大。2、分三種工況計算：分三種工況計算：1；1和2；1繞線法。 （1）當(dāng)電梯載有125%額定載荷，轎廂位于最低層站，曳引輪兩邊的曳引繩中較大靜拉力， 與較小靜拉力之比： T1=轎廂自重+1.25*額定載荷+曳引繩鋼絲繩總重量= 3795 kg T2=對重自重+補償裝置總重量+隨行電纜重量= 2481 kg 鋼絲繩在曳引輪中不打滑的條件需要符合歐拉公式 (T1/T2)C1C2= 1.835550181 因為(T1/T1)C1C2≤efα 所以在工況(1)下，鋼絲繩在繩槽中不會打滑。 （2）當(dāng)空轎廂位于最高層站時，曳引輪兩邊的曳引繩中較大靜拉力與較小靜拉力之比。

38、 （見圖）。此時： T1=對重裝置總重量+曳引鋼絲繩總重量= 2565 kg T2=轎廂自重+補償裝置總重量+隨行電纜重量= 1836 kg 鋼絲繩在曳引輪中不打滑的條件需要符合歐拉公式 （T1/T2）C1C2= 1.676470588 因為(T1/T1)C1C2≤efα 所以在工況（2）下，鋼絲繩在繩槽中不會打滑。 （3）當(dāng)對重完全壓實在緩沖器上，空轎廂應(yīng)不能被提升。 此時： T1=轎廂自重+被償裝置總重量+隨行電纜總重量= 1836 kg T2=曳引鋼絲繩重量= 1.2 kg 應(yīng)符合公式：T1/T2＞ef1α 而這時的f值應(yīng)接f的2倍計算： 所以，ef1α = 3

39、.422324689 T1/T2 = 15.3 經(jīng)驗算，T1/T2＞ef1α 所以在工況（3），空轎廂不能被提升。 (六) 變頻器 參數(shù)設(shè)置原則:(1)為減小啟動沖擊及增加調(diào)速的舒適感，其速度環(huán)的比例系數(shù)宜小些，而積分時間常數(shù)宜大些;(2)為了提高運行效率，快車頻率應(yīng)選為工頻，而爬行頻率要盡可能低些，以減小停車沖擊;(3)零速一般設(shè)置為Oft，帶速抱閘將影響舒適感;(4)變頻器其他常用參數(shù)可根據(jù)電網(wǎng)電壓和電機銘牌數(shù)據(jù)直接輸入。 1.變頻器容量計算 變頻器的功率可根據(jù)曳引機電機功率、電梯運行速度、電梯載重與配重進行選取。設(shè)電梯曳引機電機功率為P1電梯運行速度為v，電梯自重為w1，電

40、梯載重為W2配重為W3重力加速度為g，變頻器功率為P。在最大載重下，電梯上升所需曳引功率為P2: P2=[(W1+W2-W3)g+F1]v 其中F1=K (W1+W2-W3) g+＆為摩擦力，＆可忽略不計。 電機功率P1，變頻器功率P應(yīng)接近于電機功率P1，相對于P2留有較大裕量，可取P≈l.5P2 2.變頻器制動電阻參數(shù)的計算 由于電梯為位能負載，電梯運行過程中產(chǎn)生再生能量，所以變頻調(diào)速裝置應(yīng)具有制動功能.帶有逆變功能的變頻調(diào)速裝置通過逆變器雖然能夠?qū)⒃偕芰炕仞侂娋W(wǎng)，但成本太高.采用能耗制動方式通過制動單元將再生能量消耗在制動電阻上，成本較低而且具有良好的使用效果.能耗制動電阻R1

41、的大小應(yīng)使制動電流1的值不超過變頻器額定電流的一半，即 I1=Uo /R1≤I/2 其中Uo為額定情況下變頻器的直流母線電壓.由于制動電阻的工作不是連續(xù)長期工作，因此其功率可以大大小于通電時消耗的功率. 零件清單 序號 名 稱 單位 數(shù)量 備 注 1 電梯井道 臺 1 2 電梯底座 臺 1 3 松下FP1系列C40—— AFP12 417C-F型可編程控制器， 個 1 安裝在電氣控制板上 4 擴展單元FP1-E16（8輸入、8輸出） 個 1 安裝在電氣控制板上 5 VFNC1S—2004P—W型變頻器 只 1

42、安裝在電氣控制板上 6 到層提示電鈴 個 1 安裝在電氣控制板上 7 曳引電動機 臺 1 安裝在電梯架頂部 8 蝸輪減速器（15：1） 臺 1 安裝在電梯架頂部 9 連軸器 只 1 安裝在電梯架頂部 10 電磁制動器 只 1 安裝在電梯架頂部 11 曳引輪 只 1 安裝在電梯架頂部 12 導(dǎo)向輪 只 2 安裝在電梯架頂部 13 限速器 只 1 安裝在電梯架頂部 14 旋轉(zhuǎn)編碼器 只 1 安裝在電梯架頂部 15 導(dǎo)軌 條 4 安裝在井道上 16 對重裝置 個 1 安裝在導(dǎo)軌上 17

43、重塊 塊 5 放在底盤包裝箱內(nèi) 18 彈簧緩沖器 只 2 安裝在電梯底座上 19 綱絲索 根 7 安裝在井道中 20 限速器鋼索張緊裝置（重塊） 個 1 安裝在電梯底座上 21 超載裝置 套 1 安裝在轎廂頂部 22 隨行電纜 條 1 安裝在井道中 23 永磁感應(yīng)器 只 1 安裝在井道中 24 樓層召喚盒 塊 4 安裝在各樓層外部 25 轎廂內(nèi)操縱盒 塊 1 安裝在電梯底座外部 26 樓層顯示屏 個 5 安裝在各樓層及底座外部 27 層門機構(gòu) 扇 4 安裝在各樓層外部 28 轎廂 只

44、 1 安裝在導(dǎo)軌上 29 安全鉗 對 2 安裝在轎廂架底部 30 導(dǎo)靴 只 2 安裝在轎廂架頂部 31 門機裝置 套 1 安裝在轎廂上 五、電梯的前沿 （一）電梯的發(fā)展動態(tài) 隨著現(xiàn)代建筑的發(fā)展，日益增高的高層建筑已成為現(xiàn)代都市的重要標志，作為高層建筑的垂直運載工具—電梯得到了快速發(fā)展。 1.電梯技術(shù)發(fā)展概況 (1).電梯的速度要求越來越快，高速、超高速電梯的數(shù)量愈來愈多。 (2).電梯的拖動技術(shù)有了較大的發(fā)展，直流電梯由于能耗大、維修量大等缺點。逐步被交流電梯所替代，液壓電梯由于運行平穩(wěn)，機房位置靈活等特點，使得在低樓層場合得到愈來愈廣泛的應(yīng)用。交

45、流拖動電梯更是得到迅速的發(fā)展，己由以前的變級調(diào)速(AC-VP)發(fā)展成為調(diào)壓調(diào)速(AC-VV)及調(diào)頻調(diào)壓調(diào)速(AC-VVV F)，使得電梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人們的生理要求，電梯的舒適感大為改善。 (3).電梯的邏輯控制己從過去簡單的繼電器—接觸器控制發(fā)展為可編程序控制(PLC)和微機控制，控制方式也從手柄控制、信號控制發(fā)展為集選控制、并聯(lián)控制、群控等，電梯可靠性得到很大提高。 (4).電梯的管理功能不斷加強，電梯廣泛采用微機控制技術(shù)，不斷滿足用戶的使用功能要求。如緊急停車操作、消防員專用、防搗亂系統(tǒng)等。 (5).智能群控管理得到廣泛應(yīng)用。 (6).機械傳動方面，由于國際

46、上機械加工水平的不斷提高，使斜齒傳動和行星齒輪傳動在電梯上的應(yīng)用日益廣泛，已使電梯的傳動形式多樣化。 （二）電梯發(fā)展展望 (1).結(jié)構(gòu)不斷緊湊化，體積不斷輕型化、小巧化隨著新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝的發(fā)展，電梯的機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單化、體積小型化、材料輕型化、工藝先進化、外觀漂亮化。同時，無機房電梯在新世紀將會有較大速度發(fā)展。 (2).技術(shù)含量更高，性能更好 電梯行業(yè)技術(shù)發(fā)展非常迅速，幾年前推出的具有先進性能、高舒適性的VV VF電梯，如今已成為電梯行業(yè)的標準配置，因為永磁同步無齒輪曳引機具有更節(jié)能、更潔掙、更安全、更安靜、更經(jīng)濟的特點，所以永磁同步曳引機逐步成為新型曳引機的主流:由于

47、永磁技術(shù)的先進性，將來很有可能取代VVVF技術(shù)。另外，網(wǎng)絡(luò)控制和智能群控系統(tǒng).以其控制的先進性、快速性、準確性和可靠性亦是電梯的發(fā)展潮流。 (3).安裝更方便、更快捷高效、安全、可重復(fù)使用的無腳手架安裝，將是高層電梯安裝的主要方式;隨著新技術(shù)的開發(fā)、應(yīng)用，電梯的硬件系統(tǒng)給安裝帶來更大的方便，使電梯安裝更快、效率更高。此外，電梯的雙向安全裝置、無底坑、無線控制、綠色環(huán)?！踩?、環(huán)保、節(jié)能、舒適，也將是未來電梯的重要發(fā)展方向。 （三）電梯節(jié)能降耗市場潛力巨大 近年，由于國際、國內(nèi)能源日趨緊張，能源價格也一路飄升，國內(nèi)電價也漲了不少，甚至在許多時間，特別是用電高峰許多城市采取了拉閘限電，影響企

48、事單位的正常工作，造成較大的經(jīng)濟損失，而如果在全國90萬臺電梯全部開展電節(jié)能降耗工作，按每臺電梯節(jié)能30%，那將是一個很大的數(shù)字，具有很大的經(jīng)濟效益和社會效益。 良好的經(jīng)濟效益和巨大的市場給電梯節(jié)能降耗工作帶來強大動力，近年，圍繞電梯節(jié)能技術(shù)創(chuàng)新，很多企業(yè)和相關(guān)單位投入了大量的人力物力，不但開發(fā)出一批具有市場價值的節(jié)能技術(shù)與產(chǎn)品，而且也確實在積極推動電梯產(chǎn)品及行業(yè)的良性發(fā)展，巨大的市場空間和良好經(jīng)濟效益讓眾多的電梯節(jié)能技術(shù)及時推廣應(yīng)用，可以說市場的認知與符合市場經(jīng)濟規(guī)律的利益推動，也將是推動電梯節(jié)能工作的有序快速發(fā)展的動力。 參考文獻： [1]GB7588《電梯制造與安裝安全規(guī)范》；

49、 [2]GB10058《電梯技術(shù)條件》； [3]GB10059《電梯試驗方法》； [4]GB10060《電梯安裝驗收規(guī)范》； [5]GB8903《電梯用鋼絲繩》； [6]JG/T 5072.1《電梯T型導(dǎo)軌》； [7]《機械工程手冊》第67篇第8章電梯（機械工程手冊編輯委員會編）； [8]《機械技術(shù)手冊》上冊（日本機械學(xué)會編）； [9]《電機工程手冊》第五卷（機械工程手冊電機工程手冊編輯委員會編）。 [10]汪曉平.可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航，北京：人民郵電出版社，2004-7 [11]郁漢琪.機床電氣及可編程控制器實驗、課程設(shè)計指導(dǎo)書，高等教育出版社2001。

50、 致謝 本設(shè)計基本上達到了設(shè)計目，通過合理的設(shè)備選型、參數(shù)設(shè)置和軟件設(shè)計，提高了電梯運行的可靠性。 通過本次設(shè)計，我的知識領(lǐng)域得到進一步擴展，專業(yè)技能得到進一步提高，同時增強了分析和解決工程實際的綜合能力。另外，也培養(yǎng)了自己嚴肅認真的科學(xué)態(tài)度和嚴謹求實的工作作風(fēng)。 本設(shè)計中有很多的不足處如：電梯的超載問題等。由于本人學(xué)習(xí)不精暫時不能完成。文中也可能出現(xiàn)很多錯誤，望各位老師指出糾正。在以后的工作學(xué)習(xí)中我會努力學(xué)習(xí)！ 當(dāng)我寫完這篇畢業(yè)論文的時候，有一種如釋重負的感覺，在經(jīng)歷了找工作的焦灼、寫論文的煎熬之后，感覺好像一切都塵埃落定，想起了那句傷感的歌詞：“Time to say

51、 goodbye.” 感謝我學(xué)院所有的老師們,在這片凈土讀書三年半，無形中塑造了我生命的氣質(zhì)、生活的方式，也練就了我樂觀的心態(tài)和一顆感恩的心。尊敬的導(dǎo)師夏麟先生是我學(xué)術(shù)上的引路人，感激之情無以言表，只能在日后的工作和學(xué)習(xí)中踏實做人、勤奮做事，做出一番成績來回報他對我的恩惠。 在畢業(yè)前最后的時光，仍舊要感謝我生命中出現(xiàn)的那些十分重要的老師、同學(xué)們，以及我結(jié)識的朋友們。他們不僅在學(xué)術(shù)上給予我指點，同時也是我生活中一起同行的人，在交往的過程中我們建立信任、彼此鼓勵、互相支持與幫助。 當(dāng)然，在我求學(xué)期間，還要感謝我深愛的父母親一直以來對我無怨無悔的付出、支持、關(guān)愛、尊重和信任，在我學(xué)習(xí)、生活、感情、工作上遇到困難時，是您們幫我抵御風(fēng)霜，謝謝您們。我是幸運而幸福的，我知足并且義無反顧的在大家的關(guān)愛下堅持自己的信念和理想一路前行。 最后再一次感謝所有在畢業(yè)設(shè)計中曾經(jīng)幫助過我的良師益友，以及在設(shè)計中被我引用或參考的論著的作者。謝謝！