四层透明电梯模型的主要结构及组成详解

电梯的主要结构及组成

该电梯采用四层教学电梯，根据最常见的升降式客梯结构，主要结构由以下部分组成：

电梯机房部分：曳引减速机、曳引电动机、制动器、曳引轮、限速器、旋转编码器

电梯井道部分：导轨、对重机构、轿厢（门机机构、安全钳、导靴、照明灯、风扇）、层门、楼层召唤指示控制器、曳引绳、导向轮、一层平层感应器(计数复位)、上限位开关、随行电缆。

电梯底座部分：轿厢控制器、缓冲器、下限位开关。

电梯电气控制部分：电源空气开关（漏电脱扣器）、DC12V驱动电源、PLC可编程控制器、接线端口电路板、到站钟。

电梯机房部份结构

电梯机房部分设备主要有：曳引减速机、曳引电动机、制动器、曳引轮、限速器、旋转编码器。
 

一、曳引减速机、曳引电动机、制动器与曳引轮

曳引机分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机两种。有齿轮曳引机广泛应用在运行速度V<2.0m/s的各种电梯上。本教学电梯即为有齿轮曳引机，它采用蜗轮减速传动机构。主要由曳引电动机、蜗轮蜗杆减速机、联轴器、制动器、制动电磁铁、曳引绳轮、惯性轮等构成，其外形如图所示。

曳引机是电梯的驱动装置，它包括：

1）曳引电动机：一般分为交流曳引电动机、直流曳引电动机。

2）曳引减速机：大多数电梯厂选用蜗轮蜗杆减速箱，也有行星齿轮、斜齿轮减速箱。本教学电梯采用的是蜗轮蜗杆减速箱。曳引电动机通过联轴器与蜗杆联接，蜗轮与曳引绳轮共同装在一根轴上。通过曳引减速机驱动绳轮正反旋转，使轿厢和对重上下运行。

3）制动器：在电梯上通常采用双瓦块常闭式电磁制动器。在电梯停止或电源断电的情况下制动抱闸，以确保电梯不致移动，电动机通电时制动器松闸。

制动器是电梯非常重要的安全装置。一般都是装在电动机和减速器之间，即装在高转速轴上。因为高转速轴上所需的制动力矩小，这样可减小制动器的结构尺寸。制动器的制动轮就是电动机和减速器之间的联轴器圆盘。制动轮一般装在蜗杆一侧，以保证联轴器损断时，电梯仍能制动被掣停住。

4）曳引绳轮：曳引机上的绳轮称为曳引轮。两端借助曳引钢丝绳分别悬挂轿厢和对重，并依靠曳引钢丝绳与曳引轮绳槽间的静摩擦力来实现电梯轿厢的升降。

二、限速器

常见的限速器有凸轮式、刚性夹持式和弹性夹持式三种，电梯额定速度不同，使用的限速器也不同。

本教学电梯采用的是凸轮式限速器。凸轮式限速器也称惯性式限速器，适用于电梯额定速度在0.5～1m/s以下的低速梯。其结构如下图所示。当轿厢下行时，限速绳带动限速轮作顺时针旋转，限速轮内有一五边形盘状凸轮，限速轮转动时，五边形盘状凸轮的轮廊线处，与装在摆动挺杆上的限速滚轮，凸轮轮廊线上径向的变化，使挺杆猛烈的摆动，由于限速滚轮轴的另一端被限速器拉簧拉住，在额定速度范围内，使挺杆右边的棘爪与棘轮上的棘齿脱离接触。当轿厢超速达到规定的超速值时，凸轮转速加快，圆周上离心力增加，使挺杆摆动的角度增大到使棘爪与棘轮上的棘齿相啮合，限速器轮被迫停止转动。随着轿厢继续下行，限速器轮槽与限速绳之间产生摩擦力使限速绳轧住，带动安全钳联动系统，将安全钳拉杆提起，安全钳楔块动作，轿厢被制动在导轨上。

调节拉簧的拉力，可调节限速器的动作速度，当限速器动作后需要复位时，可以将轿厢慢速上行，限速轮反向旋转，棘爪与棘齿脱开，安全钳即可复位。

凸轮式限速器的缺点是没有可靠的轧绳装置，只靠限速绳与限速轮槽的接触产生的摩擦力而动作安全钳。

额定速度不大于0.63m/s的电梯，常采用刚性夹绳限速器，配用瞬时式安全钳。大于0.63m/s的电梯，常采用弹性可滑移夹绳限速器，配用渐进式安全钳。

三、旋转编码器 

本电梯的定位装置为增量型旋转编码器。其特点是：只有在旋转期间会输出对应旋转角度脉冲，它是利用计数来测量旋转的方式，通过PLC采集旋转编码器旋转时产生的脉冲信号将电梯定位。

上图，即为本电梯所使用的旋转编码器及安装结构方式。旋转编码器的中心轴通过弹性联轴器与曳引轮的中心轴相连，当曳引轮正反旋转时也带动了与之相连的旋转编码器作相应的正反转动。电梯每上升或下降一段距离，旋转编码器的脉冲信号数就相应的增加或减少来控制轿厢的平层位置。

电梯井道部份结构

一、导轨及其部件结构

本教学电梯的导轨，采用铝合金材料按照实物比例通过拉模工艺制造，表面经过黑色铝化处理。如图所示。

电梯工作时轿厢和对重借助于导靴沿着导轨上下运行。在电梯井道中，导轨起始段一般都支承在底坑中的支承板上，每个导轨压板每隔一定的距离就有一个固定点，借助于螺丝、与导轨压板，将导轨固定在井道支架上。

电梯中的导轨，是轿厢和对重在垂直方向运动时的导向，限制轿厢和对重在水平方向的移动，防止由于轿厢的偏载而产生的倾斜。同时当安全钳动作时，导轨作为被夹持的支承件支承轿厢和对重。

二、轿厢及其部件结构

与轿厢连接的相关部件有：轿厢箱体、轿厢支架、门机系统、轿门、安全触板、超重报警装置、安全钳及安全连杆机构、上下导靴、照明、风扇、操纵箱等装置。

1、 轿厢箱体、轿厢架

电梯轿厢是用于运送乘客或货物的厢体。轿厢因用途不同，规格尺寸与外形设计也不同。轿厢架是牵引轿厢在轨道上运动的支架。在轿厢顶部及轿厢架上安装许多电梯部件实现各种功能。

2、门机系统、轿门

本教学电梯采用了单扇中分门结构的门机传动机构。门机以直流减速电机为动力，通过门机链条传动。传动链轮上安装有曲柄杆，曲柄杆的两端分别与门扇驱动连杆相连。带动门扇的开与关。如图所示电梯门按开门方式可分中分门、旁开门。中分门有单扇中分、双折中分；旁开门有单扇旁开、双扇旁开、三扇旁开。电梯的门按安装位置可分为轿门和层门（或厅门）。层门装在建筑物每层电梯停站的门口，挂在层门上坎上面。轿门则挂在轿厢上坎上面，与电梯一起上升、下降。层门通过轿门上的门刀插入进行开门或闭门。

门机传动机构是指安装在轿厢顶的前部，自动开、关轿门和厅门的装置。

3、安全触板

安全触板是一种防止在电梯门闭合过程中夹住人及物品的接触式保护装置。它由触板、控制杆和微动开关组成。平时，触板在自重的作用下，凸出门扇一些距离，当门在关闭中碰到人或物品时，触板被推入，控制杆转动，并压住微动开关触头，通过电气控制使门电机迅速反转，门被重新打开。

4、随行电缆

电梯随行电缆是跟随轿厢一起运动的，连接机房电气控制柜到轿厢电气线路的电缆。包括有动力、信号控制、通讯、轿厢照明、通风、空调等方面。根据GB/5023.6-1997标准：随行电缆导体的长期允许工作温度不超过70℃，敷设环境温度应不低于0℃。安装自由悬挂长度不超过80m，移动速度不超过4m/s。电缆敷设安装允许弯曲半径应不小于电缆小边的6倍

5、超重报警装置

在实际电梯中，为了能使电梯在额定载重量范围内正常安全的运行。必须配置超重报警装置。本仿真教学电梯在轿厢顶部设计了一种超载装置。它包括超重压力弹簧和超重报警开关。当电梯超

重后，弹簧被压下，超重报警开关断开。通过电气系统控制电机停止运行、轿门打开不能关闭、并输出报警信号。只有减少轿厢内重到规定范围内电梯才能关门、启动。见图所示

6、轿厢导靴、对重导靴

轿厢导靴安装在轿厢上梁和轿厢下梁安全钳座下面，对重导靴安装在对重架上部和底部。导靴按其在导轨工作面上的运动方式，分为固定滑动导靴、弹性滑动导靴和滚动导靴。

本仿真教学电梯轿厢导靴采用的是弹簧式滑动导靴。弹簧式滑动导靴主要由靴座、靴衬、靴头、靴轴、压缩弹簧及调节丝杆等组成。弹性滑动导靴的靴头是浮动的，在弹簧力的作用下，靴衬的底部始终压贴在导轨端面上，因此能使轿厢保持较为稳定的水平位置，同时在运行中具有缓冲振动和冲击的作用。如图所示。

三、安全钳及安全连杆机构

电梯的安全装置有电气安全装置和机械安全装置之分。机械安全装置主要由限速器、安全钳和缓冲器等部件组成。

安全钳装置在轿厢架的底梁上，处于下导靴之上，随着轿厢沿导轨运动。安全钳楔块由连杆、拉杆、弹簧等传动机构与轿厢上的限速器钢丝绳相连接。

安全钳的种类很多，如本教学电梯采用的是双楔式安全钳。限速钢丝绳是一根两端封闭的钢丝绳。上面套绕在限速器轮上，下面绕过挂有重物的张紧轮，在限速钢丝绳的某处与轿厢上的安全钳的连杆机构固定，而连杆机构则装在轿厢上梁预留孔中。

电梯因机械或电气的某种原因出现故障使轿厢超速下行。如：钢丝绳断裂、轿顶滑轮脱离或电机升降速度过高……等使电梯失控而发生超速下降时(下行速度达到限速器动作速度)，限速器发生动作，通过制动机构将限速绳轧住，这时连接杠杆被上提，通过轿厢上的安全连杆机构和安全钳楔块拉条，将安全钳楔块上提，使楔块楔进安全钳钳体与导轨之间，将轿厢卡在导轨上而不致继续坠落。楔块与导轨接触的一面压有花纹，以增加与导轨接触时的摩擦力，增大制动力。

同时，安全钳电气联锁开关相应动作切断控制电路电源，迫使曳引机停止工作。

不论是限速器，还是安全钳都不能单独完成上述任务，必须靠它们的配合动作来实现。限速器、安全钳和轿厢三者之间的结构关系如图所示。

四、层门及其部件结构

层门门锁：由锁臂、锁钩、锁扣组成，设置在层门内侧，门关闭后，将层门锁住。电梯层门：是安装在每个楼层的电梯层站入口的封闭门。开门与关门是通过安装在轿门上的门刀来实现的。当轿厢离开层门开锁区域时，层门无论何种原因开启，都有一种装置能确保层门自动关闭。可以是弹簧或者重块滑轮机构，强迫层门闭合。

本教学电梯采用的是弹簧结构，见图所示。此外，每个层门上都装有一把层门锁。层门关闭后，门锁的机械锁钩啮合，锁住层门不被随意打开。只有当电梯停站时，层门才在开门刀的带动下开启，或用专门配制的钥匙开启层门。

五、层楼指示召唤盒：

安装在每个层站层门侧边，有上行下行召唤按钮、上行下行指示灯、轿厢当前楼层数码显示。

六、对重及其结构

对重装置由对重轮、对重支架、对重重块、曳引绳、防护遮栏等组成。对重与轿厢起到重力平衡作用，以节约电能消耗，增加电梯安全性。

对重又称为平衡重块，其作用在于减少曳引电动机的功率和曳引轮、蜗轮上的力矩。对重的结构没有固定的形式，但不论何种形式，在对重支架的四个角上都应设置四只导靴以保证对重在电梯运行时沿着对重导轨垂直运行。

对重铁块放入对重支架内，对重铁块应便于搬运。对重铁块配置的数量应使对重铁块和对重架的总重量等于轿厢总重量加（0.4～0.5）额定载重重量。

2-4电梯底座部份结构

一、底座

电梯底座部分主要包含：底座、缓冲器、限速器张紧装置、电梯轿厢控制器。电梯底座下面安装了四个万向轮，方便整个电梯的移动观察与维修。

外形尺寸：1450（长）×1160（宽）×220（高）mm

二、缓冲器

限速器张紧装置包括限速绳、张紧轮、重砣块等，它安装在坑底内，限速绳由轿厢带动运行，限速绳将轿厢运行速度传递给限速轮，张紧轮反映出电梯实际运行速度。当限速器动作时，通过限速绳使安全钳动作。

四、电梯轿厢控制器

电梯轿厢控制器，又称操纵箱。在本仿真教学电梯中，为了便于轿厢操作控制，安装在电梯底座前面。实际电梯一般安装在轿厢内靠近轿厢门的位置。

轿厢控制器主要包含：上行指示灯、下行指示灯、楼层数码显示器、楼层选择按钮、开门按钮、关门按钮、警铃按钮、检修控制器。

检修控制器主要由电梯检修或管理人员操作使用。实际电梯常用盖子锁住，防止乘客误操作。其中包含：风扇、照明、手动/自动、直驶、急停、慢上、慢下等按钮。本电梯直接安装在面板上面，用框线表示。