毕业设计--四层垂直升降电梯控制系统设计

毕业设计（论文）任务书

题目：垂直升降电梯控制系统设计

一、基本任务及要求：

1. 设计任务

（1）硬件设计垂直升降电梯的控制电路

PLC控制：启动、停止、正转、反转按键；波段开关；楼层指示灯；定时器T。按键控制电梯启、停，正、发转按键控制上下呼叫，波段开关选楼层。

（2）软件设计垂直升降电梯的控制程序，电梯抵达楼层指示灯亮；自动延时5秒；

循环检测楼层呼叫与选层信号；按键控制系统启动、停、上、下移动程序。

（3）机械结构设计设计并绘制电梯机械结构装配图

设计参数：电梯：v=1m/s 、a=0.1m/(s*s)；层高3.5m；载重量：1t。

2. 要求（1）绘制硬件接线框图；电梯系统控制流程框图；电梯机械结构图。

（2）撰写设计说明书（5千字），并附程序清单及其功能注释。

（3）控制程序必须经过调试通过；电梯结构必须有必要的设计计算。

二、进度安排及完成时间：

1.设计时间三周（从2012年12月3日至2012年12月21日）

2.进度安排第一周：布置设计任务；补充相关知识；查阅资料；撰写绪论，确定系统组成方案。第二周：电梯结构设计，确定电梯承载能力，电梯机电传动计算，桥厢结构设计。

硬件电路设计，选择电气元件，设计系统框图、外部电路接线图、参考顺序控制实验。

第三周：软件设计，编写并调试程序。记录存在的问题与解决方法；整理资料；按格式末班撰写设计说明书；上交设计作业（打印稿及电子文档）；并参与答辩。

目录

第1章绪论 (4)

2.1 电梯起源、发展及课题研究的背景 (4)

2.2 PLC在电梯控制中的应用及发展前景 (5)

2.3 设计的主要内容............................... 错误！未定义书签。第2章电梯的综述 (7)

2.1 电梯的定义与简介 (7)

2.2 电梯的主要参数及性能指标 (7)

2.3 电梯的基本结构及组成部件 (10)

第3章总体方案设计 ............................... 错误！未定义书签。

3.1 总体方案的确定............................... 错误！未定义书签。

3.2 设计思想 (12)

3.2.1 控制信号系统 (12)

3.2.2 电梯控制系统实现的功能 (13)

第4章机械结构设计 ............................... 错误！未定义书签。

4.1 曳引驱动（绕绳方式、曳引力、比压） ............. 错误！未定义书签。

4.2 制动器（选择、制动力计算） ................... 错误！未定义书签。0 4.3钢丝绳及其端接装置............................ 错误！未定义书签。

4.3.1钢丝绳的选择与计算...................... 错误！未定义书签。

4.3.2曳引绳的端接装置 ....................... 错误！未定义书签。

4.4 电梯井道基底坑与围壁部分...................... 错误！未定义书签。第5章电梯硬件设计 .. (26)

5.1 电梯的PLC控制设计分析 (26)

5.2 电梯的控制要求 (26)

5.3可编程控制器机型的选择 (28)

5.4 输入输出点的分配............................. 错误！未定义书签。

5.5 PLC外部接线图 (30)

5.6 变频器的参数设计及计算 (30)

5.7 电梯设计流程图 (33)

第6章电梯软件设计 (34)

6.1 PLC的编程语言 (34)

6.2 程序设计常用方法 (34)

6.3系统结构框图 (36)

6.4 梯形图 (38)

6.4.1外召唤信号的登记及消除 (38)

6.4.2内呼指令的登记及消除 (39)

6.4.3平层信号处理 (40)

6.4.4选层定向及反向截梯 (40)

6.4.5内呼指令外召信号的保持 (42)

6.4.6各楼层停车信号 (45)

6.4.7自动开关门 (46)

总结 (48)

参考文献 (49)

第1章绪论

1.1 电梯的起源、发展以及课题研究的背景

追溯电梯的起源，在我国及国外都能找到其雏形。如我国公元前1700多年出现的桔槔，是一种用于提水的升降装置。公元前1100多年出现的轱辘，是一种用于提水或升举重物的升降装置。在古代希腊，于公元前236年出现的阿基米德绞车，是一种升举重物的升降装置。它们的共同特点是都由支架、卷筒、绳索、摇杆、乘物装置几部分组成的最原始、最简单的升降机械，由木（竹）材料制成，靠人力或畜力驱动在很低速度下运行。

1889年美国的奥梯斯电梯公司首先使用电动机作为电梯动力,这才出现名副其实的电梯,并使电梯趋于实用化。1900年还出现了第一台自动扶梯。1949年出现了群控电梯,首批4—6台群控电梯在纽约的联合国大厦被使用。1955年出现了小型计算机(真空管)控制电梯。1962年美国出现了速度达8米/秒的超高速电梯。1963年一些先进工业国只成了无触点半导体逻辑控制电梯。1967年可控硅应用于电梯，使电梯的拖动系统筒化，性能提高。1971年集成电路被应用于电梯。第二年又出现了数控电梯。1976年微处理机开始用于电梯，使电梯的电气控制进入了一个新的发展时期。

由于早期的电梯及电气控制方式存在故障率较高、可靠性差、接线复杂、一旦完成不易更改等缺点，所以需要开发一种安全、高效的控制方式。可编程控制器（即PLC）既保留了传统继电气控制系统的简单易懂，而且具备控制精度高、可靠性好、控制程序可随工艺改变、易于与计算机接口连接、维修方便等诸多高品质性能。因此，PLC在电梯控制领域得到了广泛而深入的运用。

如今，电梯已成为人们进出高层建筑不可或缺的交通工具，随着时代的发展，科技的进步，人们对电梯在运行时的平稳性、高速性、准确性、高效性等一系列静、动态性能提出了更高的要求。电梯今后的发展将主要呈现以下趋势:超高速电梯、大型超载重电梯用导轨、新型自动扶梯导轨和无机房电梯导轨。

此外，人们要求电梯节能、电磁兼容性强、噪声低、长寿命、采用绿色装潢材料、与建筑物协调等，甚至有人设想在大楼顶部的机房利用太阳能作为电梯驱动补充能源等等，而这些都会对电梯导轨的运行技术不断提出新的要求。

电梯是将机械原理应用、电气技术、微处理器技术、系统工程学、人体工程学及空气动力学等多学科和技术集于一体的机电设备，它是建筑物中的永久性垂直交通工具。电梯作为一种较为复杂的机电一全化设备，它由多许机械构件和电子、电气、大规模集

成电路组成的微型计算系统及声、光控制部件所组成。那么电梯到底有哪些功能呢？我们从按下电梯的按钮到完成电梯的运行并走出电梯轿厢，实际上已包含了电梯的许多功能，如：电梯的定向选层、电梯的起动、加速、稳速运行、到站减速、平层停车、开关门。还有检修功能、安全保护功能、消防功能、楼层显示等。

从电梯控制统的实现方法分，电梯的控制系统经历了继电器控制、可编程序控制（PLC）、单片微机控制、多微机控制多种形式。继电器控制系统是80年代最广泛的一种电梯控制方式，有控制逻辑线路简单、直接、易于理解和掌握的优点，但由于该类系统是由众多继电器、接触器构成，使用一段时间后其接触点往往接触不良，所以电梯故障高，众多的继电器、接触器动作噪声较大，整个控制柜体积大。随着多微机系统在电梯控制系统中的应用，电梯控制发生了限大的变化，因为微机在电梯中的应用不仅取代了大部分继电器和选层器，整个系统更加可靠，灵活性更加提高，功能大增强了。但微机的集成度高，功能项目固化，一般维修人员及工程人员修改或增加不了其功能。如要修改或增加其功能要找回生厂家或用专用的工具。可编程序控制器取代继电器构成的电梯控制系统，可以实现由继电器实现的逻辑控制功能，而且触点少、可靠高、故障率低、维修方便、噪声小最主要的是可编程序控制系统的"可编程"功能，使得当改变电梯的控制功能时，只要更改程序即可。而PLC的编程语言需不尽相同，但都有通俗易懂，便于自学的优点一般维修及工程人员都能掌握,PLC电梯控制系统比较适用于小高层的楼房.

1.2 PLC在电梯控制中的应用以及发展前景

目前，在电梯的控制方式上，主要有继电器控制、PLC控制和微型计算机控制三种。而PlC实际上是一种专用计算机，它采用巡回扫描的方式分时处理各项任务，而且依靠程序运行，这就保证只有正确的程序才能运行，否则电梯不会工作；又由于PLC中的内部辅助继电器及保持继电器等实际上是PLC系统内存工作单元，即无线圈又无触点，使用次数不受限制，属无触点运行，因此，它比继电器控制有着明显的优越性，运行寿命更长，工作更加可靠安全，自动化水平更高。PLC控制是三种控制方式中最具有可靠性、实用性和灵活性的控制方式，它更适合于用在电梯的技术改造和控制系统的更新换代，是电梯控制系统中理想的控制新技术。

随着科技的进步，电梯也更加安全、舒适。然而，人们的追求并没有就此停止下来，仍在不断地进行研究改进。绿色是和平，绿色是天然，绿色是和谐。电梯是载人的机电设备，要实现“绿色”，也就是强调电梯更舒适、更安全地为人类的生产和生活服务，强调电梯与环境的协调与和谐。

而且PLC控制更加智能化、更加安全，而且与环境的协调和平衡，包括以下几个方面：视觉协调、消除电磁辐射、舒适感。

对现代化电梯性能的衡量，主要着重于可靠性、安全性和乘坐的舒适性。此外，对经济性、能耗、噪声等级和电磁干扰程度等方面也有相应要求。随着时代的发展，对人在与外界隔离封闭的电梯轿厢内，心理上的压抑感和恐惧感也有所考虑。因此，提倡对电梯进行豪华性装修，比如：轿厢内用镜面不锈钢装潢、在观光电梯井道设置宇宙空间或深海景象：进而主张电梯、扶梯应与大自然相协调，在扶梯的周围种植花草；在轿厢壁和顶棚装饰某些图案甚至是有变化的图案，并且在色彩调配上要令人赏心悦目；在轿厢内播放优美的音乐，用以减少烦躁；在轿厢内播放电视节目，乘客可收看天气预报、新闻等。

1.3设计的主要内容

在电梯的控制中其控制量多、逻辑性强、随机性大是其主要特点，对于PLC控制设计来说，电梯控制系统具有很强的实用性和典型性，研究、分析电梯的逻辑关系，进而实现控制，对于理解和学习PLC都具有很好的意义。

控制电梯运行的PLC系统要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以西门子公司的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的开关门，升降，加、减速，平层，起动、制动控制。要求其达到结构简单、运行效率高、平层精度高、使其能够易于理解与掌握。最后再通过西门子PLC调试软件进行调速，满足设计所需要的要求。

第2章电梯的综述

2.1电梯的定义与简介

一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。

服务于规定楼层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。

近几年来，随着国际社会对环保认识的关注，各大电梯公司现在在其电梯表面基本都采用了粉末涂料喷涂，这是一种新型环保无溶剂的涂料，并且各种性能皆优于油漆。

2.2电梯的主要参数及性能指标

1.性能指标：

（1）安全性

电梯时运送乘客的，即使载货电梯通常也有人相伴随，因此对电梯的第一要求就是安全。电梯的安全与设计、制造、安装调试及检修各环节都有密切联系，任何一个环节出了问题，都可能造成不安全的隐患，以致造成事故。

（2）可靠性

电梯的可靠性很重要，如果一部电梯工作起来经常出故障，就会影响人们正常的生产与生活，给人们造成很大的不便，不可靠也是事故的隐患，常常是不安全的起因。要想提高可靠性，首先应提高构成电梯的各个零部件的可靠性，只有每个零部件都是可靠的，整个电梯才能使可靠的。

（3）停站的准确性

停站准确性又称平层准确度，平层精度。GB/T10058-1997《电梯技术条件》对轿厢的平层准确度规定如下：

电梯类型额定速度（m/s）平层准确度（m/s）

交流双速电梯0.25或0.5 ≤±15 0.75或1.0 ≤±30

交直流快速电梯 1.5—2.0 ≤±15

交直流高速电梯≥2.0 ≤±5

电梯轿厢的平层准确度与电梯的额定速度，电梯的负载情况有密切关系。负载重，则惯性大，提速高惯性也大。因此检查平层准确度时，分别以空载，满载，上下运行，到达同一层站停测量平衡误差，取其最大值做平层站的平层准确度。

（4）振动、噪声及电磁干扰：现代电梯是为乘客创造舒适的生活和工作环境。因侧要求电梯运行平稳，安静，无电磁干扰。

（5）舒适感和快速感

电梯作为一种交通工具，对于快速性的要求是必不可少的，快速可以节省时间，这对于快节奏的现代生活中的乘客是很重要的。但是加速度和减速度的过分增大的不合理变化又会造成乘客的不适感。因此在电梯设计时就要兼顾快速性和舒适感这两个互相矛盾的因素。

（6）节能：现代电梯应该合理的选择拖动方式，以达到节能的目的

2.主要参数：

1）额定载重量（kg）：制造和设计规定的电梯载重量。

2）轿厢尺寸（mm）：宽×深×高。

3）轿厢形式：有单或双面开门及其它特殊要求等，以及对轿顶、轿底、轿壁的处理，颜色的选择，对电风扇、电话的要求等。

4）轿门形式：有栅栏门、封闭式中分门、封闭式双拆门、封闭式双拆中分门等。

5）开门宽度（mm）：轿厢门和厅门完全开启的净宽度。

6）开门方向：人在厅外面对厅门，门向左方向的为左开门，门向右方向开启的为右开门，两扇门分别向左右两边开启者为中开门，也称为中分门。

7）曳引方式：常用的有半绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。半绕2：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝运行速度的一半。全绕1：1吊索法，轿厢的运行速度等于钢丝的运行速度。

8）额定速度（m/s）：制造和设计所规定的电梯运行速度。

9）电气控制系统：包括控制方式、拖动系统的形式等。如交流电机拖动或直流电机拖动，轿内按钮控制或集选控制等。

10）停层站数（站）：凡在建筑物内各层楼用于出入轿厢的地点均称为站。

11）提升高度（mm）：由底层端站楼面至层顶端站楼面之间的垂直距离。

12）顶层高度（mm）:由顶层端站楼面至机房楼板或隔音层楼板下最突出构件之的垂直距离。电梯的运行速度越快，顶层高度一般越高。

13）底坑深度（mm）：由层底端站楼面至井道底面之间的垂直距离。电梯的运行速度越快，底坑一般越深。

14）井道深度（mm）：由井道底面至机房楼房或隔音层楼房板下最突出构件之间的垂直距离。

15）井道尺寸（mm）：宽×深。

2.3电梯的结构及组成部件

电梯是机电一体化产品。其机械部分好比是人的躯体，电气部分相当于人的神经，控制部分相当于人的大脑。各部分通过控制部分调度，密切协同，使电梯可靠运行。尽管电梯的品种繁多，但目前使用的电梯绝大多数为电力拖动、钢丝绳拽引式结构，其机械部分由拽引系统，轿厢和门系统，平衡系统，导向系统以及机械安全保护装置组成；而电气控制部分由电力拖动系统，运行逻辑功能控制系统和电气安全保护等系统组成。电梯的基本结构如图2-1所示。

图2-1 电梯的基本结构

1—控制柜(屏) 2一拽引机3—拽引钢丝绳4—限速器5—限速器钢绳

6—限速器张紧装置7—轿厢8—安全钳9—轿厢门安全触板10—导轨

11—对重12—厅门13—缓冲器

1、拽引系统

电梯拽系统的功能是输出动力和传递动力，驱动电梯运行。主要由拽引机，拽引钢丝绳，导向轮和反绳轮组成。拽引机为电梯的运行提供动力，由电动机，拽引轮，连轴器，减速箱，和电磁制动器组成。拽引钢丝的两端分别连轿厢和对重，依靠钢丝绳和拽引轮之间的摩擦来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型还可以增加拽引力。

2、导向系统

导向系统由导轨，导靴和导轨架组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使得轿厢和对重只能沿着导轨做升降运动。

3、门系统

门系统有轿厢门，层门，开门，连动机构等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇，门导轨架，等组成，层门设在层站入口处。开门机设在轿厢上，是轿厢和层门的动力源。

4、轿厢

轿厢是运送乘客或者货物的电梯组件。它是有轿厢架和轿厢体组成的。轿厢架是轿厢体的承重机构，由横梁，立柱，底梁，和斜拉杆等组成。轿厢体由厢底，轿厢壁，轿厢顶以及照明通风装置，轿厢装饰件和轿厢内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量和额定客人数决定

5、重量平衡系统

重量平衡系统由对重和重量补偿装置组成。对重由对重架和对重块组成。对重将平衡轿厢自重和部分额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧拽引钢丝绳长度变化对电梯的平衡设计影响的装置。

6、电力拖动系统

电力拖动系统由拽引电机，供电系统，速度反馈装置，调速装置等组成，它的作用是对电梯进行速度控制。拽引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或者直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈系统是为调速系统提供电梯运行速度信号。一般采用测速发电机或速度脉冲发生器与电机相连。调速装置对拽引电机进行速度控制。

7、电气控制系统

电梯的电气控制系统由控制装置，操纵装置，平层装置，和位置显示装置等部分组成。其中控制装置根据电梯的运行逻辑功能要求，控制电梯的运行，设置在机房中的控制柜上。操纵装置是由轿厢内的按钮箱和厅门的召唤箱按钮来操纵电梯的运行的。平层装置是发出平层控制信号，使电梯轿厢准确平层的控制装置。所谓平层，是指轿厢在接近某一楼层的停靠站时，欲使轿厢地坎与厅门地坎达到同一平面的操作。位置显示装置是用来显示电梯所在楼层位置的轿内和厅门的指示灯，厅门指示灯还用尖头指示电梯的运行方向。

8、安全保护系统

安全保护系统包括机械的和电气的各种保护系统，可保护电梯安全的使用。机械方面的有：限速器和安全钳起超速保护作用，缓冲器起冲顶和撞底保护作用，还有切断总电源的极限保护装置。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节中都有体现。

第3章总体方案设计

3.1 总体方案的确定

本文介绍一种电梯PLC控制系统。电梯是垂直方向的运输设备，是高层建筑中不可缺少的交通运输设备。它靠电力，拖动一个可以载人或物的轿厢，在建筑的井道内导轨上做垂直升降运动，在人们生活中起着举足轻重的作用。而控制电梯运行的PLC系统也要求越来越高，要求达到电梯运行的“稳、准、快”的运行目的。该系统主要由PLC、逻辑控制电路组成。其中包括交流异步电动机、继电器、接触器、行程开关、按钮、发光指示器和变频器组成为一体的控制系统。本机控制单元采用以西门子的可编程控制器PLC对机器进行全过程控制。

整个系统通过PLC、逻辑控制电路对电梯的升降；加、减速；平层；起动、制动控制。其结构简单、运行效率高、平层精度高、易于理解与掌握。

电梯PLC的控制系统和其他类型的电梯控制系统一样主要由信号控制系统和拖动控制系统两部分组成。图3-1为电梯PLC控制系统的基本结构图，主要硬件包括PLC主机及扩展、机械系统、轿厢操纵盘、厅外呼梯盘、指层器、门机、调速装置与主拖动系统等。系统控制核心为PLC主机、操纵盘、呼梯盘、井道及安全保护信号通过PLC输入接口送入PLC，存储在存储器及召唤指示灯等

发出显示信号，向拖动和门机控制系统发出控制信号。

图3-1 电梯PLC控制系统的基本结构图

3.2 设计思想

3.2.1.信号控制系统

电梯信号控制基本由PLC软件实现。电梯信号控制系统如图3-2所示，输入到PLC 的控制信号有：运行方式选择（如自动、有/无司机、检修、消防运行方式等）、运行控制、轿内指令、层站召唤、安全保护信息、旋转编码器、光电脉冲、开关门及限位信号、门区和平层信号等。

图3-2 电梯PLC信号控制系统框图

3.2.2.电梯控制系统实现的功能

电梯的控制系统实现如下功能：

1)行车方向由内选信号决定,顺向优先执行;

2)行车途中如遇呼梯信号时,顺向截车,反向不截车;

3)内选信号、呼梯信号具有记忆功能,执行后解除。

4)内选信号、呼梯信号、行车方向、行车楼层位置均由信号灯指示

5)停层时可延时自动开门、手动开门、(关门过程中)本层顺向呼梯开门;

6)有内选信号时延时自动关门,关门后延时自动行车;

7)无内选时延时5s自动关门，但不能自动行车;

8)行车时不能手动开门或本层呼梯开门,开门不能行车。

第4章机械结构设计

4.1 曳引驱动（绕绳方式，曳引力，比压）

根据电梯使用的不同要求，电梯的驱动可以采用曳引驱动，液压驱动，卷筒驱动及齿轮齿条，螺杆驱动等方式，现在运用最广泛的是曳引驱动。

曳引驱动是采用曳引轮作为驱动部件。钢丝绳悬吊在曳引轮上，一端悬挂轿厢，另一端悬吊对重装置，由钢丝绳和曳引轮槽之间的摩擦力产生曳引力驱动轿厢做上下运动。

一绕绳方式

电梯曳引钢丝绳的绕绳方式主要取决与曳引机组的位置，轿厢的额定载重量和额定速度等条件。在选择确定绕绳方式时应考虑有较高的传动效率,合理的能耗以及有利于钢丝绳使用寿命的延长.特别注意,应尽量减少绳轮数量,避免钢丝绳的反向弯曲.

曳引机的位置通常设在井道的上部,或者井道底部的旁侧,或者井道底部的地下室内.前者有利于采用最简单的绕绳方式,可节省电力损耗,减少作用在建筑结构上的载荷;后者的设置方法是建筑物的支承结构承载大,投资费用多。因此在任何情况下，应尽可能避免采用这种方案。

图4—1，4—2是几种典型的绕绳方式。图4—1是曳引机上置方式，图4—2是曳引机下置方式。曳引绳挂在曳引轮和导向轮上且曳引绳对曳引轮的最大保教不大于180°的绕绳方式称为单绕，或称半绕；曳引绳绕曳引轮和导向轮一周后才被引向轿厢和对重的绕绳方式称为复绕，或称全绕。复绕方式增加了曳引绳在曳引轮上的包角，提高了摩擦力。

（一）曳引机上置方式

曳引机组位于井道上部的称为上置式：

图2—1（a）是单绕，钢丝绳倍i=1的绕绳方式；

图2—1（b）是单绕，钢丝绳倍i=2的绕绳方式；

图2—1（c）是单绕，钢丝绳倍i=3的绕绳方式；

图2—1（d）是复绕，钢丝绳倍i=1的绕绳方式；

图2—1（e）是单绕，钢丝绳倍i=4的绕绳方式；

（二）曳引机下置方式

曳引机组位于井道底部的旁侧,或者井道底部的地下室的称为下置式：

图2—2（a）是单绕，钢丝绳倍i=1的绕绳方式；

图2—2（b）是单绕，钢丝绳倍i=2的绕绳方式；

图2—2（c）是单绕，钢丝绳倍i=2的绕绳方式；

图2—2（d）是复绕，钢丝绳倍i=1的绕绳方式；

（a）（b）

（c）（d）

( e )

图4—1 曳引机上置的钢丝绳绕绳方式

（a）（b）

（c）（d）

图4—2 曳引机上置的钢丝绳绕绳方式

因为本设计电梯的载重量和速度都不是很高，通过比较选择如图4—1（a ）的绕绳方式。这种绕绳方式可以尽量避免钢丝绳的反向弯曲，从而有利于延长钢丝绳的使用寿命，并且这种绕绳方式的传动效率较高。

二 曳引力的计算

以钢丝绳曳引的电梯其轿厢和对重是用曳引钢丝绳绕着曳引轮并且悬挂在曳引轮上的,利用他们之间的摩擦力使轿厢上下运动。常用的曳引轮绳槽形式有半圆槽,带切口半圆槽,V 形槽.钢丝绳的缠绕方式分为半绕式(包角小于180度)和全绕式(最大包角可达330度)。曳引轮直径要大于钢丝绳直径的40倍,一般在45~55倍之间。取曳引轮的直径为650mm 。

导向轮既用来调整钢丝绳与曳引轮之间的包角大小,也调整轿厢与对重的相对位置。导向轮用于半绕式时,称为过桥轮;用于全绕式时,称为抗绳式。导向轮和曳引轮一样,选用耐磨的铸铁。导向轮的绳槽为圆槽，槽深应大于D/3(D 为钢丝绳直径);槽的圆弧半径比钢丝绳半径放大1/20。导向轮直径也必须满足钢丝绳直径的40倍以上.其特点为:心轴固定,轮壳中有滚动轴承,心轴两端用U 型螺钉或心轴座双头螺栓,螺母固定。取导向轮直径520mm 。

已知客梯额定载重量为1000kg ，额定速度为1m/s ，轿厢系统重量设为1400Kg ，钢丝绳倍率i =1，钢丝绳直径为13mm ，钢丝绳的数目为5，曳引轮的直径为650mm ，绳槽形状为带切口的V 型槽，对重为:

G =P + ?×Q = 1400 + 0.5×1000 = 1900Kg （平衡系数 ?＝0.5） G 对重重量；

P 额定自重 1400 Kg ； Q 额定载重 1000 Kg ；

如图4—3由曳引轮和导向轮的几何位置关系，可计算得到钢丝绳在曳引轮上的包角。

1000700

t an =

=

H

l ?

得?=35°

α=180-?=145°

当轿厢位于最低层且载有125%的额定载荷时

图4-3

T 1/T 2=(1.251000+1400)/1900=1.3947 当空载轿厢位于最高层站时 T 1/T 2=1900/1400=1.3571

因此,后一种工况T1/T2比前一种工况要好,因而打滑的危险较小。轿厢的制动减速度1.3m/s2,则C1为

C 1= (g+0.1)/(g-0.1)=1.0206 (g=9.8） 对于带切口的V 型槽C2=1 按第一种工况验算 T 1/T 2 ×C 1 ×C 2 =1.3947×1.0206×1= 1.4234

切口槽的切口角β取95°，摩擦系数μ取0.09，则当量摩擦系数 f = 4 ×0.09(1-sin47.5)/(π-95π/180-sin95°) = 0.2169 e f α = e0.2169×145×π/180 = 1.7309 所以，T 1/T 2 C 1C 2 < e f α 拽力足够。 三 比压计算 最大许用比压为

[p]=(1.25+4v)/(1+v)=(12.5+41.0)/(1+1.0)=8.25N/mm2 丝绳的最大静张力

T=（1000+1400×9.8/5=4704N

切口槽边缘的最大比压 按β95°,δ180°计算

p=8×4704cos47.50/650×13×(π-95/180π-sin95)= 7.5831N/mm 2 p<[p],所以比压满足要求。 四 电机的选择 1、计算负载转矩

最大不平衡重量为

T s=1000+1400-1900=500kg

故负载转矩为

M s = T s×D/4×1/ηg=500×0.52×9.8/4×0.75=595.84Nm

式中

D曳引轮直径

η减速箱传动效率

2、计算摩擦转矩

Mf=μR r=0.1×20880.5×0.035=73.0818Nm

式中:

μ电机轴承摩擦系数;

R轴上总载荷

r电机轴承处的轴半径。

3、计算启动转矩

直线运动部分的转动惯量为

J1=1/4×5180×0.76×1/4=246.05 kgm2

旋转体转动惯量为

J2=354/4=88.5kgm2

总的转动惯量为

J=J1+J2=88.5+246.05=334.55kgm2

曳引轮的角加速度为

ε=32/0.65=9.836 1/s2

最大加速转矩为

M D=Jε=334.55×9.836=3290.6557Nm

4、计算启动转矩

M=Ms + Mf + MD=595.84 +73.0818+3290.6557=3959.5975Nm 5、电机容量选择

N=QV(1- ?)/102ηi

= 1000 ×1.0(1-0.5)/102×0.65×1 = 7.6431kW

式中:

Q额定载重量;

V曳引轮节径线速度;

电梯平衡系数?一般取04~0.5 ；

η电梯机械传动总效率取0.65；

i钢丝绳绕绳倍率。

本设计选用11kW电机 额定转速为1000r/min,则额定转矩为

Me=9555×18/1000=1719.9Nm

则M/Me=3959.6/1719.9=2.302

因此，选用11kW的电机容量足够。

五减速器得选择

目前速度不大于2.5m/s的有齿轮曳引机得减速器大多采用涡轮蜗杆 其主要优点是

1 传动平稳，运行噪声低;

2 结构紧凑，外形尺寸小;

3 传动零件少，因而减少了维修和更换零件的次数;

4 具有较好的抗冲击载荷特性。

因此，本设计也采用涡轮蜗杆传动。

4.2 制动器(选择，制动力计算)

电梯制动系统应具有一个机电式的制动器 当主电路断电或控制电路断电时制动器必须动作。切断制动器电流 至少应由两个独立的电器装置来实现。制动器的制动作用应由导向的压缩弹簧或重锤来实现。制动力矩应足以使以额定速度运行并载有125%额定负载的轿厢制停。制动器的松开可由电磁或电液操纵。为了处理电梯的应急 也可设计一种手动紧急操纵装置 这种装置只需用一个恒力就能使制动器保持松开状态以便借用盘车手轮将轿厢移动到一个层站。

如图4—4为卧式电磁制动器的机械原理图