电梯曳引机介绍及基础知识

电梯曳引机是电梯的动力设备，又称电梯主机。功能是输送与传递动力使电梯运行。它由电动机、制动器、联轴器、减速箱、曳引轮、机架和导向轮及附属盘车手轮等组成。导向轮一般装在机架或机架下的承重梁上。盘车手轮有的固定在电机轴上，也有平时挂在附近墙上，使用时再套在电机轴上。
分类
一.按减速方式分类

1.有齿轮曳引机：拖动装置的动力，通过中间减速器传递到曳引轮上的曳引机，其中的减速箱通常采用蜗轮蜗杆传动（也有用斜齿轮传动），这种曳引机用的电动机有交流的，也有直流的，一般用于低速电梯上。曳引比通常为35：2。如果曳引机的电动机动力是通过减速箱传到曳引轮上的，称为有齿轮曳引机，一般用于2.5m/s以下的低中速电梯。
2.无齿轮曳引机：拖动装置的动力，不用中间的减速器而是直接传递到曳引轮上的曳引机。以前这种曳引机大多是直流电动机为动力，国内已经研发出来有自主知识产权的交流永磁同步无齿轮曳引机。曳引比通常是2:1和1:1。载重320kg～2000kg，梯速0.3m/s～4.00m/s。若电动机的动力不通过减速箱而直接传动到曳引轮上则称为无齿轮曳引机，一般用于2.5m/s以上的高速电梯和超高速电梯。
3.柔性传动机构曳引机
二.按驱动电动机分类
1.直流曳引机 又可分为直流有齿曳引机和直流无齿曳引机。
2.交流曳引机 又可分为交流有齿曳引机、交流无齿曳引机和永磁曳引机。其中交流曳引机还可细分为：蜗杆副曳引机、圆柱齿轮副曳引机、行星齿轮副曳引机、其他齿轮副曳引机。
三.按用途分类
⒈双速客货电梯曳引机
⒉VVVF客梯曳引机
⒊杂货曳引机
⒋无机房曳引机
⒌车辆电梯曳引机
四.按速度高低分类
⒈低速度曳引机 (ν<1米/秒)
⒉中速曳引机(快速曳引机)(ν=1米/秒～2米.秒)
⒊高速曳引机(ν=2米/秒～5米/秒)
⒋超高速曳引机(ν>5米/秒)
五.按结构形式分类
⒈卧式曳引机
⒉立式曳引机

工作原理
曳引式电梯曳引驱动关系如图所示。安装在机房的电动机与减速箱、制动器等组成曳引机，是曳引驱动的动力。曳引钢丝绳通过曳引轮一端连接轿厢，一端连接对重装置。为使井道中的轿厢与对重各自沿井道中导轨运行而不相蹭，曳引机上放置一导向轮使二者分开。轿厢与对重装置的重力使曳引钢丝绳压紧在曳引轮槽内产生摩擦力。这样，电动机转动带动曳引轮转动，驱动钢丝绳，拖动轿厢和对重作相对运动。即轿厢上升，对重下降；对重上升，轿厢下降。于是，轿厢在井道中沿导轨上、下往复运行，电梯执行垂直运送任务。
轿厢与对重能作相对运动是靠曳引绳和曳引轮间的摩擦力来实现的。这种力就叫曳引力或驱动力。运行中电梯轿厢的载荷和轿厢的位置以及运行方向都在变化。为使电梯在各种情况下都有足够的曳引力，国家标准GB 7588—2003《电梯制造与安装安全规范》规定：
曳引条件必须满足：T1/T2≤efα
式中：T1/T2——为载有125%额定载荷的轿厢位于最低层站及空轿厢位于最高层站的两种情况下，曳引轮两边的曳引绳较大静拉力与较小静拉力之比。
C1——与加速度、减速度及电梯特殊安装情况有关的系数，一般称为动力系数
C2——由于磨损导致曳引轮槽断面变化的影响系数（对半圆或切口槽：C2=1，对V型槽：C2=1．2）。
efα中，f为曳引绳在曳引槽中的当量摩擦系数，α为曳引绳在曳引导轮上的包角。efα称为曳引系数。它限定了T1/T2的比值，efα越大，则表明了T1/T2允许值和T1—T2允许值越大，也就表明电梯曳引能力越大。因此，一台电梯的曳引系数代表了该台电梯的曳引能力。
安装
安装步骤
(1)当承重梁在机房楼板下面时，一般需要做一个比曳引机底盘大30mm左右、厚度为250～300mm的钢筋混凝土底座，底座上预埋好固定曳引机的螺栓。在混凝土底座下面，承重梁的上面应放臵减振橡胶垫，曳引机应固定在混凝土底座上。
混凝土底座与曳引机由压板和挡板固定在一起。
(2)当承重梁在机房楼板上面时，可将曳引机底盘的钢底座与承重梁螺栓连接为一体，如需减振，则应制作减振装臵。具体方法是制作两块与曳引机底座大小相同、厚20mm左右的钢板，在它们中间放臵减振橡胶垫。上面的钢板与曳引机用螺栓连接，下面的钢板与承重梁焊接在一起。为防止位移，上钢板和曳引机底盘还需设臵压板和挡板。
(3)承重梁安臵在机房内高出机房楼板600mm的钢筋混凝土台上时，应在台上放臵挡板和减振橡胶垫，并装好上、下连接钢板。在钢板上固定曳引机，并用压板与挡板定位。
(4)曳引轮安装位臵的校正。在曳引机上方固定一根水平铅丝，从这根水平铁丝上悬挂两根垂线对准楼面木板上的轿厢架中心点和对重中心点，再根据曳引绳中心计算出曳引轮节圆直径，然后在水平铅丝上相应位臵悬挂另一根铅垂线。最后再通过这些标准线对曳引机进行校正。
安装的技术要求
(1)曳引轮位臵偏差：前、后(向着对重)方向不应超过±2mm，左右方向不应超过±1mm。(2)曳引轮铅垂度误差不大于2．0mm。
(3)曳引轮与导向轮或复绕轮的平行度误差不大于±1mm。
影响因素
平衡系数
由于曳引力是轿厢与对重的重力共同通过曳引绳作用于曳引轮绳槽上产生的，对重是曳引绳与曳引轮绳槽产生摩擦力的必要条件。有了它，就易于使轿厢重量与有效载荷的重量保持平衡，这样也可以在电梯运行时，降低传动装置功率消耗。因此对重又称平衡重，相对于轿厢悬挂在曳引轮的另一端，起到平衡轿厢重量的作用。
当轿厢侧重量与对重侧重量相等时，T1=T2，若不考虑钢丝绳重量的变化，曳引机只需克服各种摩擦阻力就能轻松的运行。但实际上轿厢的重量随着货物（乘客）的变化而变化，因此固定的对重不可能在各种载荷下都完全平衡轿厢的重量。因此对重的轻重匹配将直接影响到曳引力和传动功率。
为使电梯满载和空载情况下，其负载转矩绝对值基本相等，国标规定平衡系数K=0.4～0.5，即对重平衡40%～50%额定载荷。故对重侧的总重量应等于轿厢自重加上0.4～0.5倍的额定载重量。此0.4～0.5即为平衡系数。
当K=0.5时，电梯在半载时，其负载转矩为零。轿厢与对重完全平衡，电梯处于最佳工作状态。而电梯负载自空载（空载）至额定载荷（满载）之间变化时，反映在曳引轮上的转矩变化只有土50%，减少了能量消耗，降低了曳引机的负担。
当量摩擦系数f与绳槽形状
曳引绳与曳引轮不同形状绳槽接触时，所产生的摩擦力是不同的，摩擦力越大则曳引力越大。从使用来看有几种：半圆槽、V型槽、半圆型带切口槽。半圆槽f最小，用于复绕式曳引轮。V型轮f最大，并随着开口角的减小而增大，但同时磨损也增大，而对曳引绳磨损并卡绳。随着磨损会趋于半圆槽。半圆切口槽f介于二者之间，而其基本不随磨损而变化，应用较广。钢丝绳在绳槽内的润滑也直接影响摩擦系数，只可用绳内油芯的轻微润滑，不可在绳外涂润滑油，以免降低摩擦系数，造成打滑现象，降低曳引力。
曳引绳在曳引轮上的包角
包角是指曳引钢丝绳经过绳槽内所接触的弧度。表示包角越大摩擦力越大，即曳引力也随之增大，提高了电梯的安全性。增大包角主要采用两种方法，一是采用2：1的曳引比，使包角增至180°。另一种是复绕式（为α1 α2）。
电梯曳引钢丝绳的绕绳方式主要取决于曳引条件，额定载重量和额定速度等因素。它有多种。这些绕法也可看成是不同传动方式，不同绕法就有不同的传动速比，也叫曳引比，它是由电梯运行时曳引轮节圆的线速度与轿厢运行速度之比。钢丝绳在曳引轮上绕的次数可分单绕和复绕，单绕时钢丝绳在曳引轮上只绕过一次，其包角小于或等于180°，而复绕时钢丝绳在曳引轮上绕过二次，其包角大于180°。
制动器

电梯采用的是机一电摩擦型常闭式制动器，所谓常闭式制动器，指机械不工作时制动器制动，机械运转时松闸。电梯制动时，依靠机械力的作用，使制动带与制动轮摩擦而产生制动力矩；电梯运行时，依靠电磁力使制动器松闸，因此又称电磁制动器。根据制动器产生电磁力的线圈工作电流，分为交流电磁制动器和直流电磁制动器。由于直流电磁制动器制动平稳，体积小，工作可靠，电梯多采用直流电磁制动器。因此这种制动器的全称是常闭式直流电磁制动器。
制动器是保证电梯安全运行的基本装置，对电梯制动器的要求是：能产生足够的制动力矩，而且制动力矩大小应与曳引机转向无关；制动时对曳引电动机的轴和减速箱的蜗杆轴不应产生附加载荷；当制动器松闸或制动时，要求平稳，而且能满足频繁起、制动的工作要求；制动器应有足够的刚性和强度；制动带有较高的耐磨性和耐热性；结构简单、紧凑、易于调整；应有人工松闸装置；噪声小。
制动器功能基本要求：
①当电梯动力电源失电或控制电路电源失电时，制动器能立即进行制动。
②当轿厢载有125%额定载荷并以额定速度运行时，制动器应能使曳引机停止运转。
③电梯正常运行时，制动器应在持续通电情况下保持松开状态；断开制动器的释放电路后，电梯应无附加延迟地被有效制动。
④切断制动器的电流，至少应用两个独立的电气装置来实现。电梯停止时，如果其中一个接触器的主触点未打开，最迟到下一次运行方向改变时，应防止电梯再运行。
⑤装有手动盘车手轮的电梯曳引机，应能用手松开制动器并需要一持续力去保持其松开状态。
制动器的构造及其工作原理
制动器的工作原理：当电梯处于静止状态时，曳引电动机、电磁制动器的线圈中均无电流通过，这时因电磁铁芯间没有吸引力、制动瓦块在制动弹簧压力作用下，将制动轮抱紧，保证电机不旋转；当曳引电动机通电旋转的瞬间，制动电磁铁中的线圈同时通上电流，电磁铁芯迅速磁化吸合，带动制动臂使其制动弹簧受作用力，制动瓦块张开，与制动轮完全脱离，电梯得以运行；当电梯轿厢到达所需停站时，曳引电动机失电、制动电磁铁中的线圈也同时失电，电磁铁芯中的磁力迅速消失，铁芯在制动弹簧的作用下通过制动臂复位，使制动瓦块再次将制动轮抱住，电梯停止工作。

减速器
减速器被用于有齿轮曳引机上。安装在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间。
减速器（箱）的种类及其特点：蜗杆减速器是由带主动轴的蜗杆与安装在壳体轴承上带从动轴的蜗轮组成，其速比可在18～120范围内，蜗轮的齿数不少于30，其效率不如齿轮减速器，但其结构紧凑，外型尺寸不大。
蜗杆减速器特点：传动比大，噪音小、传动平稳，而且当由蜗轮传动蜗杆时，反效率低，有一定的自锁能力；可以增加电梯制动力矩，增加电梯停车时的安全性。

联轴器
联轴器是连接曳引电动机轴与减速器蜗杆轴的装置，用以传递由一根轴延续到另一根轴上的扭矩，又是制动器装置的制动轮。在曳引电动机轴端与减速器蜗杆轴端的会合处。
电动机轴与减速器蜗杆轴是在同一轴线上，当电动机旋转时带动蜗杆轴也旋转，但是两者是两个不同的部件，需要用合适的方法把它们连接在同一轴线上，保持一定要求的同轴度。
联轴器的种类：
刚性联轴器：对于蜗杆轴采用滑动轴承的结构，一般采用刚性联轴器，因为此时轴与轴承的配合间隙较大，刚性联轴器有助于蜗杆轴的稳定转动。刚性联轴器要求两轴之间有高度的同心度，连接后不同心度不应大于0.02mm。
弹性联轴器：由于联轴器中的橡胶块在传递力矩时会发生弹性变形，从而能在一定范围内自动调节电动机轴与蜗杆轴之间的同轴度，因此允许安装时有较大的同心度（允差0．1mm），使安装与维修方便，同时，弹性联轴器对传动中的振动具有减缓作用。
曳引电动机
电梯的曳引电动机有交流电动机和直流电动机，曳引电动机是驱动电梯上下运行的动力源。电梯是典型的位能性负载。根据电梯的工作性质，电梯曳引电动机应具有以下特点：
1、能频繁地起动和制动：电梯在运行中每小时起制动次数常超过100次，最高可达到每小时180～240次，因此，电梯专用电动机应能够频繁起、制动，其工作方式为断续周期性工作制。
2、起动电流较小：在电梯用交流电动机的鼠笼式转子的设计与制造上，虽然仍采用低电阻系数材料制作导条，但是转子的短路环却用高电阻系数材料制作，使转子绕组电阻有所提高。这样，一方面降低了起动电流，使起动电流降为额定电流的2．5～3．5倍左右，从而增加了每小时允许的起动次数；另一方面，由于只是转子短路端环电阻较大，利于热量直接散发，综合效果使电动机的温升有所下降。而且保证了足够的起动转矩，一般为额定转矩的2．5倍左右。不过，与普通交流电动机相比，其机械特性硬度和效率有所下降，转差率也提高到0．1～0．2。机械特性变软，使调速范围增大，而且在堵转力矩下工作时，也不致烧毁电机。
3、电动机运行噪声低：为了降低电动机运行噪声，采用滑动轴承。此外，适当加大定子铁芯的有效外径，并在定子铁芯冲片形状等方面均作合理处理。

曳引轮
曳引轮是曳引机上的绳轮，也称曳引绳轮或驱绳轮。是电梯传递曳引动力的装置，利用曳引钢丝绳与曳引轮缘上绳槽的摩擦力传递动力，装在减速器中的蜗轮轴上。如是无齿轮曳引机，装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。
（1）曳引轮的材料及结构要求
①材料及工艺要求：由于曳引轮要承受轿厢、载重量、对重等装置的全部动静载荷，因此要求曳引轮强度大、韧性好、耐磨损、耐冲击，所以在材料上多用QT60—2球墨铸铁。为了减少曳引钢丝绳在曳引轮绳槽内的磨损，除了选择合适的绳槽槽型外，对绳槽的工作表面的粗糙度、硬度应有合理的要求。
②曳引轮的直径：曳引轮的直径要大于钢丝绳直径的40倍。在实际中，一般都取45～55倍，有时还大于60倍。因为为了减小曳引机体积增大，减速器的减速比增大，因此其直径大小应适宜。
③曳引轮的构造型式：整体曳引轮分成两部分构成，中间为轮筒（鼓），外面制成轮圈式绳槽切削在轮圈上，外轮圈与内轮筒套装，并用铰制螺栓连结在一起成为一个曳引轮整体。其曳引轮的轴就是减速器内的蜗轮轴。（2）曳引轮绳槽形状：曳弓旧区动电梯运行的曳引力是依靠曳引绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力产生的。

曳引钢丝绳
曳引钢丝绳也称曳引绳，电梯专用钢丝绳联接轿厢和对重，并靠曳引机驱动使轿厢升降。它承载着轿厢、对重装置、额定载重量等重量的总和。曳引机在机房穿绕曳引轮、导向轮，一端联接轿厢，另一端联接对重装置。
曳引钢丝绳的结构、材料要求
曳引钢丝绳一般为圆形股状结构，主要由钢丝、绳股和绳芯组成。钢丝绳股由若干根钢丝捻成，钢丝是钢丝绳的基本强度单元；绳股由钢丝捻成的每股绳直径相同的钢丝绳，股数多，疲劳强度就高。电梯用一般是6股和8股。绳芯是被绳股的缠绕的挠性芯棒，通常由纤维剑麻或聚烯烃类（聚丙烯或聚乙烯）的合成纤维制成，能起到支承和固定绳的作用，且能贮存润滑剂。钢丝绳中的钢丝的材料由含碳量为0．4%～1%的优质钢制成，为了防止脆性，材料中的硫、磷等杂质的含量不应大于0．035%。
钢丝绳的更换准则
一般可以从以下四个方面来考虑：大量出现断裂的钢丝绳。磨损与钢丝绳的断裂同时产生和发展。表面和内部产生腐蚀，特别是内产腐蚀，可以用磁力探伤机检查。钢丝绳使用的时间已相当长。当然不能随使用频率而一概而论，一般安全期最少要有一年，如已经用3～5年就值得考虑，要正确地判定时间，还需从定期检查的记录中进行分析判断。断丝在各绳股之间均布。在一个捻距内的最大断丝数超过32根（约为钢丝绳总丝数的20%）。断丝集中在一或二个绳股中。在一个捻距内的最大断丝数超过16根（约为钢丝绳总丝数的10%）。曳引绳磨损后其直径小于或等于原钢丝绳公称直径的90%。曳引绳表面的钢丝有较大磨损或腐蚀。

永磁曳引机
1、高效节能、驱动系统动态性能好：采用多极低速直接驱动的永磁同步曳引机，无需庞大的机械传动效率仅为70%左右的蜗轮、蜗杆减速齿轮箱；与感应电动机相比，无需从电网汲取无功电流，因而功率因数高；因没有激磁绕组没有激磁损耗，故发热小，因而无需风扇、无风摩耗，效率高；采用磁场定向矢量变换控制，具有和直流电动机一样优良的转矩控制特性，起、制动电流明显低于感应电动机，所需电动机功率和变频器容量都得到减小。
2、运行平稳、噪声低：低速直接驱动，故轴承噪声低，无风扇、无蜗轮蜗杆噪声。噪声一般可低5～10分贝，减小对环境噪声污染。
3、节省建筑空间：无庞大减速齿轮箱、无激磁绕组、采用高性能钕铁硼永磁材料，故电机体积小，重量轻，可缩小机房或无需机房。
4、使用寿命长、安全可靠：电机无需电刷和集电环，故使用寿命长，且无齿轮箱的油气，对环境污染少。
5、运行维护费用少 ：无刷、无减速箱、维护简单。
相对于有齿轮式曳引机，永磁同步曳引机具节能环保之绝对优势，此于欧洲日本早有认知，近来于中国业界亦多有论述。除以上客户端能明显体认之优点外，于安全性之层面：因结构简化，具刚性直轴制动的特点，提供全时上下行超速保护能力外，利用永磁电机的反电动势特点，实现蜗轮蜗杆之自锁功能，为电梯系统与乘客提供多层安全防护。于应用面之层面：因永磁同步曳引机小型化及薄型化特点，对电梯配置安排及与建筑物间整合空间的搭配性，大大提升，相信对建筑设计师提供更大的弹性设计空间，间接改善人于建物空间中之使用机能与品质。
工作条件
海拔高度不超过1000米
机房内空气温度应该保持在5摄氏度到40摄氏度
环境空气中不含有腐蚀性，易燃性的气体
供电电压波动于额定值偏差不超过百分之正负7，工作频率波动与额定值偏差不超过百分之正负1机房要求有良好的照明的消防设备。

安装
搁机梁采用普通工字钢或槽钢，其强度必须符合电梯标准的有关规定，安装水平度1/1000。曳引机底座与安装平面等结合处在拧紧螺栓前必须用塞尺检查是否存在间隙，如有间隙用垫片垫实，任何形式的间隙都将影响曳引机或电梯的运行功能。

润滑
加注润滑油时应加之油表指示位置，过少的油量会导致润滑困难，过多可能会导致渗油。使用矿物油时第一次换油应在新机运行400小时左右进行，如使用合成油则应在运行700小时左右换油。以后根据曳引机的运行状况每隔2000-3000小时（最长不超过12-18月）更换矿物油，每隔3000-4000小时（最长应不超过24-36月）
更换合成油。

检查
润滑油是否加至油标位置
手动松闸，手动盘车看曳引机运转是否；灵活
按要求接线，开机运转（此项工作必须在加油20分钟后进行，否则易损坏轴承）。检查曳引机运转是否正常（重点检查也紧急噪音及振动）

维修
曳引机外表面应保持清洁，防止尘垢，定期用干净的棉丝擦拭制动轮和曳引轮工作面
定期检查制动器的工作情况，如有必要应及时调整及更换，并注意电磁圈身为不超过90k
定期检查曳引轮的磨损情况。
按照曳引机使用维护说明进行定期维护保养。