【默者学电梯】曳引驱动工作原理

一、驱动方式

电梯的驱动有曳引驱动、卷筒驱动（强制驱动）、液压驱动等，但现在使用最广泛的是曳引驱动。曳引驱动的传动关系如下图所示。

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。钢丝绳悬挂在曳引轮上，一端悬吊轿箱，另一端悬吊对重装置，由钢丝绳和曳引轮之间的摩擦产生曳引力驱动轿厢作上下运行。

曳引驱动相对卷筒驱动有很大的优越性。首先是安全可靠，当运行失控发生冲顶、蹲底时只要一边的钢丝绳松弛，另一边的轿厢或对重就不能继续向上提升，不会发生撞击井道顶板或拉断钢丝绳的事故。而且一般曳引钢丝绳都在三根以上，由断绳造成坠落的可能性大大减少。其次是允许提升的高度大，卷筒驱动在提升时要将钢丝绳绕在卷筒上，在提升高度大的情况下，驱动设备变得十分庞大笨重。而曳引驱动钢丝长度不受限制，可以方便实现大高度的提升，而且在提升高度改变时，驱动装置不需改变。

二、曳引系数和曳引条件

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—1995《电梯制造与安装安全规范》规定：

曳引条件必须满足：T₁／T₂×C₁×C₂≤e^fα

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，一般称为动力系数或加速系数。(C₁＝；g：重力加速度，a：轿厢制动减速度)。

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)。

e^fα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。e^fα称为曳引系数。它限定了T₁／T₂的比值，e^fα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。

可以看出，曳引力与下述几个因素有关：

①轿厢与对重的重量平衡系数。

②曳引轮绳槽形状与曳引轮材料当量摩擦系数。

③曳引绳在曳引轮上的包角。

图2—3  曳引示意图

(一)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。

(二)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。从目前使用来看有几种：半圆槽、V型槽、半圆型带切口槽，如图2—4所示。

图2—4  曳引轮绳槽

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，目前应用较广。

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。

(三)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，用。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。增大包角目前主要采用两种方法，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)，如图2—5所示。

图2—5  复绕张力图

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°。

常用的绕法有：

(1)1：1绕法  曳引轮的线速度与轿厢升降速度之比为1：1如图2—6a所示。

(2)2：1绕法  曳引轮的线速度与轿厢升降速度之比为2：1如图2—6b所示。

(3)3：1绕法  曳引轮的线速度与轿厢升降速度之比为3：1如图2—6c所示。

图2—6  各种绕法示意图

上一节回顾：《电梯井道》

下一节来学习：《电梯曳引机》

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