机械专业曳引电梯安全系统设计和实现.docx

曳引电梯安全系统设计 摘要 自改革开放以来，无论是我国还是世界的经济都得到了迅速发展，而随着经济发展，城市的高楼大夏也像雨后春笋一样不断地涌现并且不断成长。而高楼大夏必不可少的组成部分就是电梯，因此，世界上各地区对电梯的需求也在增加，电梯变得越来越重要。但是许多的电梯制造商都仅仅是调整了电梯的载客容量以及外部或者内部的美观，而忽略了最重要的安全问题，所以电梯内部曳引机的安全问题没有得到有效解决。因此，本文对曳引电梯安全系统的研究是有非常重要意义。 电梯安全性的保障主要来源于安全钳、限速器、连杆机构、缓冲器、终端限位保护设施等硬件设施的保护，同时也来源于曳引电梯软件系统的配合，本论文通过从曳引电梯安全系统的设计与安全装置的计算，并追溯电梯发展史，以及探索了曳引电梯安全系统设计的核心元素，帮助曳引电梯进行安全系统的设计,为以后的电梯安全系统的改善以及提升提供一定的参考价值。 关键词：曳引电梯；安全设计；软件系统；硬件系统 Abstract  Since the reform and opening up, the economy of both China and the world has been developing rapidly. With the development of economy, the high-rise buildings and summers in cities have sprung up like bamboo shoots after rain. Elevators are an indispensable part of high-rise buildings in summer. Therefore, the demand for elevators is increasing in all parts of the world, and elevators are becoming more and more important. However, many elevator manufacturers only adjust the elevator passenger capacity and external or internal aesthetics, and ignore the most important safety issues, so the safety problems of the elevator internal tractor have not been effectively solved. Therefore, the research on the safety system of traction elevator is of great significance. The security of elevator mainly comes from the protection of hardware facilities such as safety clamp, speed limiter, connecting rod mechanism, buffer, terminal limit protection facilities, and the cooperation of traction elevator software system. This paper traces the development history of elevator safety system and explores the design of traction elevator safety system through the design of traction elevator safety system and the calculation of safety devices. The core elements help to design the safety system of the traction elevator, and provide some reference value for the improvement and promotion of the safety system of the elevator in the future. Key words: traction elevator; safety design; software system; hardware system 2 目录 摘要 I Abstract II 第一章 绪论 (1) 1.1 课题背景 (1) 1.2 曳引电梯安全事故调查 (1) 1.3 文献综述 (3) 1.4 课题设计任务及意义 (4) 第二章 电梯安全系统 （6) 2.1 电梯的软件系统 （6） 2.2电梯的硬件系统 (8） 2.2.1安全钳 (11) 2.2.2限速器 (12) 2.2.3连杆机构 (13) 2.2.4缓冲器 (13) 2.2.5终端限位保护装置 (11) 第三章 最终方案及相关计算 (14) 3.1最终的方案及材料选取 (14) 3.2有关方案的计算 (15) 第四章 结束语 (19) 参考文献 (20) 致谢 (21) 第一章 绪论 1.1 课题背景 目前，我国的城镇道路快速发展，城市化的重要组成是高楼大厦，对于高楼大厦而言，电梯是必不可少的工具，根据相关部门的统计，现在我国的电梯是使用数量高达360万台，而且每年都在飞速增长，速度达到，每年20%左右，这个数据无能是在欧洲还是美洲，都是世界第一[1]。伴随着我国的城市化政策的实行，未来电梯的使用数量会更多，但是使用数量的增多一定会带来一个很重要的问题，就是安全问题。近期也有一些关于电梯安全问题产生的事故。所以对于电梯的安全系统的研究有战略性的意义，只有保障电梯的安全性，人闵的生命安全才能得到保障。 本文主要对曳引电梯的安全系统进行设计，主要争对电梯里面的超速（失控）保护装置进行设计，即电梯超过一定速度时，就会进行强制制动，使电梯停下来，主要的设计部分为保护装置里面的安全钳和限速器。 1854年起，美国纽约的博览会上面，伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯（美国人），向世界展示了第一台升降机，此后，升降机在世界上被广泛的使用，并得到不断的改进[2]。中国是世界上的人口最多的国家，电梯的使用量全球第一。目前我们的电梯制造几乎可以生产处各种各样的电梯，但主要以蜗杆蜗轮式曳引机减速器为主，这类电梯在我国得到的非常广泛的使用[3] 1900年，因为出现了交流感应电动机，所以也就有了这类电动机的电梯，并且交流电动机的结构相比于以前的电梯更加的简单，而且价格更加的低，所以得到了非常广泛的关注[4]。在1903年，美国成功的研究出了曳引式无齿轮高速电梯，同一年，美国人又在正式的电梯传动结构中，采用了摩擦绳轮来代替以前的卷筒，从而将以前的卷筒强制驱动改为了新的摩擦曳引驱动，从而大大的提高了传动机构的通用性，这类电梯即使已经很早就出现了，但是现在仍然被很多地区广泛的使用。 1.2文献综述 本文根据目前国内外学者对电梯防坠落装置及单片机的研究成果，借鉴他们的成功经验。这些文献给与本文很大的参考价值。 缪步升在《电梯的安全系统及其控制》提出安全系统是电梯设备的重要组成部分,熟知它在电梯上的重要作用和特殊要求,掌握故障的排除方法,是非常必要的。申杰、金先龙在《电梯被动安全系统的设计方法》提出了一种利用数值仿真与常规方法相结合的电梯被动安全系统设计方法。刘文林在《电梯安全钳制动过程分析》介绍安全钳是电梯设备的重要安全装置,是增强电梯安全性的重要组成部分。杨金龙、苏国平、梅丽宝以及李向东在《电梯轿厢制停距离的探讨》提出曳引与强制驱动电梯监督检验和定期检验内容、要求与方法8.10条电梯上行制停试验规定:"轿厢空载以正常运行速度上行至行程上部时,切断电动机与制动器供电,轿厢应当完全停止,并且无明显变形和损坏。"8.11条电梯下行制停试验规定:"轿厢装载1.25倍额定载重量以正常运行速度下行至行程下部时,切断电动机与制动器供电,轿厢应当完更多还原。吴金星在《关于电梯紧急制动距离的探讨及其判定》提出电梯在监督检验和定期检验中都有对电梯的制动性能进行检验,但是对制动性能的要求只有定性判断没有一个定量的判断。在现场检验判别是否符合标准要求时个人经验判断占主导因素。文章就电梯制动距离进行探讨。朱璠璠在《电梯上行超速保护装置检测系统的研究与开发》介绍电梯上行超速保护装置是一种能可靠制停电梯超速上行的安全部件,2005年国家强制要求在电睇上装设此安全部件,因此电梯上行超速保护装置及其检测系统的研发都迫在眉睫。 1.3课题设计任务及意义 电梯作为现代城市中的一种普遍存在的垂直交通工具，使用的非常广泛，数量也非常的多，并且他与人民的生命财产密切相关，因此，对于电梯安全问题，可以说是全人类都非常关注的一个问题。本课题的任务就是先对曳引电梯的软件系统以及安全系统硬件的分析介绍，其中主要针对的是电梯超速（失控）保障装置中的安全钳和限速器进行分析设计计算。并对安全钳从金属材料学、材料力学以及机械原理等多种方面进行其材质以及硬度等方面的分析，而且还从机械元件的连锁反应中研究了电梯的限速器的具体工作原理。最后设计出可以满足本文设计要求的曳引电梯的安全钳。所以对电梯的安全系统的研究就变得意义非常的重大，只有电梯的安全得到保障，人民的生命财产才能够得到保障。 作为电梯的心脏，曳引机可以说是非常重要的，它是能够驱动电梯的轿厢以及电梯里面的载客做上下运动的动力部件，其主要由以下几部分组成：曳引电动机、减速箱、制动器、曳引轮[5]。其中最主要的组成部分就是减速器，它是一种能够影响电梯的整体性能的重要部件。目前我国的电梯厂家提供的减速器主要以蜗杆涡轮式曳引减速器为主，但是，蜗杆蜗轮式曳引机具有体积大、容易发热、、精度低传动效率低等多种缺点。因此，这种曳引机很难得到满足国内巨大的电梯需求量[6]。在科学快速发展的今天，曳引机的更新换代可以说是非常的快，目前已经出现了无齿曳引机，具有同样优势的还有行星齿轮曳引机。行星齿轮曳引机具有体积小、传动效率高、节能环保、寿命长以及维护成本低等优点。行星齿轮曳引机的传动效率可达98％，相对同样提升力的蜗轮蜗杆式曳引机可节约0.3到0.4的能量，体积减半；其设计寿命延长到超过2万小时，免维护[7]。 本文主要针对电梯安全性的保障系统进行分析设计，电梯的安全保护系统组要由以下几部分组成：安全钳、限速器、连杆机构、缓冲器、终端限位保护设施等等，同时这些硬件系统也需要曳引电梯软件系统的紧密配合，本论文通过从曳引电梯安全系统的设计与安全装置的计算，并追溯电梯发展史，以及探索了曳引电梯安全系统设计的核心元素，帮助曳引电梯进行安全系统的设计,为以后的电梯安全系统的改善以及提升提供一定的参考价值。 第二章 电梯安全系统 2.1 电梯的软件系统 电梯的安全系统主要分为硬件系统和软件系统，对于目前电梯的软件系统，可以分为两大类：电器控制系统以及PLC控制系统。对于电器类控制系统，它组要由五部分组成：曳引电动机、指示灯箱、控制柜、召唤轿厢以及开关门电动机。电气系统它与机械系统有很大的不同，机械系统就是当它的额定运行速度、额定载重以及机械的类别都以及确定的时候，那么对于整个机械系统来说，它各个零部件可以说也已经确定了。但是颠茄控制系统却不同，还需要考