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机电方案设计书样本终稿

XXXIV
2020年4月19日
文档仅供参考

上海电视大学

毕业设计

毕业设计题目：

模型电梯系统设计

分校（站、点）： 嘉 定
年级、专业： 06机电一体化技术（PLC）
教育层次： 专科
学生姓名： 王少飞
学 号：
指导教师： 夏麟
完成日期： 5月30日

目 录
内容摘要………………………………………………………………………………3
引言……………………………………………………………………………………4
一、综述………………………………………………………………………………4
二、方案设计…………………………………………………………………………6
三、总体设计…………………………………………………………………………8
四、具体设计………………………………………………………………………11
五、电梯前沿……………………………………………………………………….15
（一）电梯的发展动态………………………………………………………………17
（二）电梯发展展望…………………………………………………………………17
（三）电梯节能降耗市场潜力巨大…………………………………………………15
参考文献……………………………………………………………………………18
致谢…………………………………………………………………………………19

内容摘要

随着经济社会的迅速发展，微电子技术、计算机技术和自动控制技术也得到了迅速发展，交流变频调速技术已进入了一个崭新的高科技时代，它的应用越来越广泛。而电梯作为现代高层建筑的交通工具，与人们的生活紧密相关，随着人们对其要求的提高，电梯得到了快速发展，其拖动技术已经发展到了调频调压调速，本文在已有的模型电梯的基础上，采用PLC对电梯进行控制，经过合理的选择和设计，提高了电梯的控制水平，并改进了电梯运行的舒适感，使电梯达到了较为理想的控制效果。
关键词：
曳引机 电动机等 模型电梯 变频器

模型电梯系统设计

20世纪70年代以后，随着电力电子的不断发展，交流电动机的调速技术渐趋成熟，设备价格日益降低，已开始应用。电梯进入人们的生活已经150年了。1854年，在纽约水晶宫举行的世界博览会上，美国人伊莱沙·格雷夫斯·奥的斯第一次向世人展示了她的创造。她站在装满货物的升降梯平台上，命令助手将平台拉升到观众都能看得到的高度，然后发出信号，令助手用利斧砍断了升降梯的提拉缆绳。令人惊讶的是，升降梯并没有坠毁，而是牢牢地固定在半空中——奥的斯先生创造的升降梯安全装置发挥了作用。“一切安全，先生们。”站在升降梯平台上的奥的斯先生向周围观看的人们挥手致意。谁也不会想到，这就是人类历史上第一部安全升降梯。
一、综述
（一）电梯的发展历程
1887年，美国奥梯斯公司制造出世界上第一台电梯，这是一台以直流电动机传动的电梯。它被装设在1889年纽约德玛利斯大厦。这座古老的电梯，每分钟只能走10M左右。当初设计的电梯纯粹是为了省力。
19 ，以交流电动机传动的电梯开始问世。19 ，瑞士的迅达公司研制成功了世界上第一台按钮式自动电梯，采用全自动的控制方式，提高了电梯的输送能力和安全性。
随着超高层建筑的出现，电梯的设计、工艺不断得到提高，电梯的品种也逐渐增多。19 ，美国奥梯斯公司制成了世界上第一台电动扶梯。1950年又制成了安装在高层建筑外面的观光电梯，使乘客能在电梯运行中清楚地眺望四周的景色。
中国最早的一部电梯出现在上海，是由美国奥的斯公司于19 安装的。1932年由美国奥的斯公司安装在天津利顺德酒店的电梯至今还在安全运转着。1951年，党中央提出要在天安门安装一台由中国自行制造的电梯，天津从庆生电机厂荣接此任，四个月后不辱使命，顺利地完成了任务。十一届三中全会后，沐浴着改革开放的春风，中国电梯业进入了高速发展的时期。如今，在中国任何一个城市，电梯都在被广泛应用着。电梯给人们的生活带来了便利，也为中国现代化建设的加速发展提供了强大的保障。
（二）电动机的发展
中国电动机、发电机及发电机组出口额为95.99亿美元，比上年同期增长28.18%。12月， 电动机、发电机及发电机组出口额为7.44亿美元。重点产品出口数量和金额： ， 装有点燃式活塞内燃发动机的发电机组出口数量976.47万个，，同比增长19.4%，出口金额为12.96亿美元，同比增长41.1%；多相交流电动机，750W＜P≤75KW出口数量485.20万个，同比增长5.74%，出口金额为8.22亿美元，同比增长26.01%。 5月，中国出口电动机及发电机20961万台，较上月增长1.3%，较上年同期减少35.6%；出口金额为40979.4万美元，环比下降0.3%，同比下降29.2%。 1-5月，中国电动机及发电机的累计出口量为89583万台，同比降幅达42.9%；出口金额总计190467.9万美元，同比减少29.8%。中国5月电动机及发电机出口基本与上月持平，出口量实现环比微增，出口金额则略有下降。但与 同期相比，电动机及发电机出口仍呈大幅下滑趋势。可见，由于当前的国际市场需求尚未复苏，此类产品的出口形势依然较为严峻。在近日财政部、国家税务总局发布的《关于进一步提高部分商品出口退税率的通知》中，玩具用电动机等微电动机零件、＞350MVA交流发电机零件的出口退税率被上调至17%。这将有助于增加出口企业的利润空间，提高出口产品的价格竞争力，帮助出口企业渡过难关。 
节能减排在中国已成风潮，这个概念在各个领域都极受关注，特别是作为节能减排工作重点的工业领域。其中，电机系统由于节能潜力巨大，用电量约占全国用电量的60%，中国80%以上的电机产品效率比国外先进水平低2-5个百分点，已被国家相关部门列为“十一五”十大节能工程之一，其目标是到 将中小型电动机的效率从87%提升到90-92%。当前中国约有10亿台电动机在运营，约有6成的电动机在低于设计额定负荷60%的负荷状态下运行，导致高达30%的用电被浪费掉。中国当前在整个中小型电动机产量中，高效电动机市场份额当前只有10%。估算中国电动机的总装机容量已达5亿多千瓦，年耗电量达8000-10000亿千瓦时，约占全国总用电量的60％，占工业耗电量的75％左右。从全球范围看，电动机的用电量平均占世界各国社会总用电量的一半以上，占工业用电量的70％左右。因此，电机系统效率的提高，对节约电能意义十分重大。早在 ，中国就制定了中小型三相异步电动机的能效标准，后又在 进行了修订，专门加入了能效等级和能效限定值的内容，中小型三相异步电动机的能效标识已于 6月1日正式实施。标准将中小型三相异步电动机的能效等级分为3级，其中3级为能效限定值、2级为节能。从标准的指标来看，与欧洲的规定基本持平，但与指标更为严格的北美相比，还有一定的差距。美国、加拿大等国的能效限定值相当于我们当前的节能等级。由于当前电动机的购置者绝大多数不是电动机的最终用户，而是泵、风机、压缩机、机床等动力设备制造商以及电机分销商和零售供应商，她们往往并不关心节能，而是价格和可使用性。强制企业停止低效电动机的生产，强制机电制造商提高出产机电设备的能耗标准，将大大化解中国资源和环境压力，并带来巨大的经济效益、环境效益和社会效益。电动机强制性能效标准的制定和实施是推动电动机能效水平提高的有力手段之一。当前世界上已制定电动机强制性能效标准的国家和地区有澳大利亚、加拿大、巴西和美国等。欧洲已经决定，从 起，提高能效限定值门槛。中国的标准里，也有一个目标能效限定值，规定标准实施后4年，即 7月1日起，现在的节能标准（2级）将会变成能效限定值。因为节能是整个电动机发展的趋势。
本研究咨询报告在大量周密的市场调研基础上，主要依据了国家统计局、国家发改委、国务院发展研究中心、国家海关总署、国家商务部、中国工业联合会、中国机械工业联合会、中国通用机械工业协会、中国电器工业协会、国内外相关刊物杂志的基础信息以及电动机科研单位等公布和提供的大量资料，结合公司对电动机相关企业和终端市场的实地调查，对中国电动机行业发展现状与前景、市场竞争格局与形势、赢利水平与企业发展、投资策略与风险预警、发展趋势与规划建议等进行深入研究，并重点分析了电动机行业的前景与风险。报告揭示了电动机市场潜在需求与潜在机会，为战略投资者选择恰当的投资时机和公司领导层做战略规划提供准确的市场情报信息及科学的决策依据，同时对银行信贷部门也具有极大的参考价值。
二、方案设计
（一）电梯的组成
电梯是机电合一的大型复杂产品,机械部分相当于人的躯体,电器部分相当于人的神经.机与电的高度合一,使电梯成了现代科学技术的综和产品.对于电梯的结构而言,传统的方法是分为机械部分和电气部分,但以功能系统来描述,则更能反映电梯的特点.下面简单介绍电梯机械部分的结构,而我们的主要目的是怎样来控制它.
1.曳引系统
曳引系统由曳引机、曳引钢丝绳、导向轮及反绳轮等组成。曳引机由电动机、联轴器、制动器、减速箱、机座、曳引轮等组成，它是电梯的动力源。曳引钢丝绳的两端分别连接轿厢和对重（或者两端固定在机房上），依靠钢丝绳与曳引轮绳槽之间的摩擦力来驱动轿厢升降。导向轮的作用是分开轿厢和对重的间距，采用复绕型时还可增加曳引能力。导向轮安装在曳引机架上或承重梁上。当钢丝绳的绕绳比大于1时，在轿厢顶和对重架上应增设反绳轮。反绳轮的个数能够是1个、2个甚至3个，这与曳引比有关。
2.导向系统
导向系统由导轨、导靴和导轨架等组成。它的作用是限制轿厢和对重的活动自由度，使轿厢和对重只能沿着导轨作升降运动。导轨固定在导轨架上，导轨架是承重导轨的组件，与井道壁联接。导靴装在轿厢和对重架上，与导轨配合，强制轿厢和对重的运动服从于导轨的直立方向。
3.门系统
门系统由轿厢门、层门、开门机、联动机构、门锁等组成。轿厢门设在轿厢入口，由门扇、门导轨架、门靴和门刀等组成。层门设在层站入口，由门扇、门导轨架、门靴、门锁装置及应急开锁装置组成。开门机设在轿厢上，是轿厢门和层门启闭的动力源
4.轿厢
轿厢用以运送乘客或货物的电梯组件。它是由轿厢架和轿厢体组成。轿厢架是轿厢体的承重构架，由横梁、立柱、底梁和斜拉杆等组成。轿厢体由轿厢底、轿厢壁、轿厢顶及照明、通风装置、轿厢装饰件和轿内操纵按钮板等组成。轿厢体空间的大小由额定载重量或额定载客人数决定。
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的额定载重。重量补偿装置是补偿高层电梯中轿厢与对重侧曳引钢丝绳长度变化对电梯平衡设计影响的装置。
6.电力拖动系统
电力拖动系统由曳引电机、供电系统、速度反馈装置、调速装置等组成，对电梯实行速度控制。曳引电机是电梯的动力源，根据电梯配置可采用交流电机或直流电机。供电系统是为电机提供电源的装置。速度反馈装置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，与电机相联。调速装置对曳引电机实行调速控制。
7.电气控制系统
电气控制系统由操纵装置、位置显示装置、控制屏、平层装置、选层器等组成,它的作用是对电梯的运行实行操纵和控制。操纵装置包括轿厢内的按钮操作箱或手柄开关箱、层站召唤按钮、轿顶和机房中的检修或应急操纵箱控制屏安装在机房中，由各类电气控制元件组成，是电梯实行电气控制的集中组件。位置显示是指轿内和层站的指层灯。层站上一般能显示电梯运行方向或轿厢所在的层站。选层器能起到指示和反馈轿厢位置、决定运行方向、发出加减速信号等作用。
8.安全保护系统
安全保护系统包括机械和电气的各类保护系统，可保护电梯安全使用。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等。电气方面的安全保护在电梯的各个运行环节都有。
n单元电梯的组。
（三） 电梯的方案确定
1.层楼继电器电路的实现
要对电梯进行控制，首要的问题就是反映电梯实际所在的位置（楼层）。层楼继电器回路就是完成这一功能的。每一层对应一个层楼继电器，电梯在哪一层，对应楼层的层楼继电器就会动作。
由于PLC具有数据传动、算术计算、数据比较处理等功能，因此用PLC很容易实现层楼电路：启用一数据寄存器D0，电梯在最下层端站时可将1送入D0，最上层端站时，将最高层数送入D0中存放的始终是层数；然后，将D0分别与1、2、、3、……相比较，等于几就说明电梯在几层，这时驱动对应的层楼继电器，实现层楼电路。
2.指令和召唤回路
指令和召唤回路的作用是：将轿内指令和厅外召唤信号记忆并指示，当电梯响应后自动将其消除。
记忆和消除可用PLC的SET和RST指令实现。
（1） 指令回路 指令回路体形图
（2） 召唤回路 由于除两个端站外，其它各层均有两个召唤（上召、下召），而且召唤的响应是顺向响应。另外若电梯在直行驶运行时不响应召唤，此时召唤应保留。因此召唤回路与电梯的运行方向以及是否直驶密切相关，为此在召唤回路中加入了反映直驶和方向监视的继电器M1和M2召唤回路梯形图。
3.选向回路
选向回路的作用，是根据当前电梯的位置和指令、召唤的情况，决定电梯的运行方向。
电梯方向的选择，实际就是将指令和召唤的位置与电梯实际位置相比较，若前者在上（位置的上下）电梯则选择向上，相反则选择向下。方向的实现：首先由层楼继电器形成选向链，然后将每层的指令和召唤对应接入。
实际决定电梯的运行方向有以下三中情况。
（1） 自然选向 如上分析，电梯自动判断并选择方向。
（2） 强迫选向 若电梯工作在司机方式，可经过操纵箱上的向上或乡下按钮，来干预电梯的运行方向，即强迫使其向上或向下。
（3） 检修选向 若电梯工作在检修方式，同样能够使用向上或向下按钮，使电梯以检修的速度向上或向下运行。
4.选层电路
电梯运行中，为什么会有些楼层停，在有些楼层不停，这是由选层电路决定的。选层意味着要减速（换速）准备平层停车。电梯的选层分指令选层和召唤选层，即因某层有召唤或有该层的指令使电梯在该层是否停车。其中指令选层是绝正确，若电梯运行正常，指令一定能使电梯在该层减速停车。召唤选层是有条件的，一是召唤选层必须满足同向，即与电梯的运行方向一致，这就是所谓的“顺向载车”；二是直驶时可将召唤屏蔽，即电梯直驶时，即使同向的召唤也不能使电梯减速停车。
5.电梯的运行线路
运行线路是电梯控制系统的核心。电梯是由曳引电动机拖动（主回路），主回路的工作受运行线路的控制，以形成的速度曲线，决定电梯何时启动加速，何时运行，何时减速，何时平层停车。因此电梯的主要性能指标（额定速度、舒适感、平层精度等）有运行线路决定。
（1） 启动 电梯的启动，方向是首要条件，门锁（厅门桥门是否关好）等安全因素也是必要的。
（2） 减速 当电梯选中某层，意味着将在该层停车，达到换速点就应减速，为平层停车做准备。
（3） 平层停车 当减速运行到平层点时，说明轿门门槛基本平齐，能够停车。即将主回路曳引电动机电源断开，并实施电磁抱闸。一般平层感应器置于轿厢顶上，当上、下平层感应器全部动作后，表示已到平层点了。
三、总体设计
（一）、电梯工作原理
电梯是机械、电气紧密结合的大型机电产品。主要由机房、井道、桥厢、门系统和电气控制系统组成，进道中安装有导轨，桥厢和对重由曳引钢丝绳连接，曳引钢丝绳挂在曳引轮上，曳引轮由曳引电动机拖动。桥厢和对重都装有各自的导靴，导靴卡在导轨上。曳引轮运转带动桥厢和对重沿各自导轨做上下相对运动，桥厢上升，对重下降。这样可经过控制曳引电动机来控制桥厢的启动、加速、运行、减速、平层停车，实现对电梯运行的控制。图1为1：1传动方式电梯的原理示意图。

（二）工作过程
1.开始时，电梯处于任意一层。
2.当有外呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3S后自动关门。
3.当有内呼梯信号到来时，轿厢响应该呼梯队信号，到达该楼层时，轿厢停止运行，轿厢门打开，延时3S自动关门。
4.电梯轿厢运行过程中，轿厢上升（或下降）途中，任何反方向下降（或上升）的外呼梯信号均不响应，但如果反向外呼梯信号前方向无其它内、外呼梯信号时，则电梯响应该外呼梯信号。例如，电梯轿厢在一楼，将要运行到三楼，在此过程中能够响应二层向上外呼梯信号，但不响应二层向下外呼梯信号。同时，如果电梯到达三层，如果四层没有任何呼梯信号，则电梯 能够响应三层向下外呼梯信号。否则，电梯轿厢将继续运行至四楼，然后向下运行响应三层向下外呼梯信号。
5.梯应具有最远反向外呼梯响应功能。例如，电梯轿厢在一楼，而同时有二层向下外呼梯，三层向下外呼梯，四层向下外呼梯，则电梯轿厢光去四楼响应四层向下外呼梯信号。
6.电梯未平层或运行时，开门按钮和关门按钮均不起作用。平层且电梯轿厢停止运行后，按开门按钮轿厢门打开，按关门钮轿厢门关闭。
（三）电梯的基本结构1.机房部分：
包括曳引机、限速器、极限开关、控制柜与信号柜、机械选层器以及电源接线板等设备。
2.井道部分：
包括导轨、对重装置、缓冲器、限速器钢丝绳张紧装置、随行电缆等。
3.厅门部分：
包括厅门、召唤按钮厢、楼层显示装置等。
4.轿厢部分：
包括轿厢、安全钳、导靴、自动开门机、平层装置、操纵厢、轿厢内指层灯、轿厢照明等。

四、具体设计
（一）电梯轿门的控制
电梯的门有两种，一是轿门，即轿厢的门，门电路一般指轿厢的门控制线路。轿门是主动的，它由专门的门电动机拖动，实现门的开、关。门电路的主回路。另一种门是厅门，即各层门厅的门。门厅是被动门，不能自动开、关，只能由轿门带动实现开、关。一般情况下，当轿厢到达某层停车后，轿厢门上带有门刀，会自动插入厅门的门锁中，使门锁打开。此时厅门的轿门的带动下实现开、关，因此电梯若没到该层，其厅门处于锁闭状态，不能打开，这是安全保障的要求。门电路和控制系统的联系就在于这一点，由各厅门和桥门的门锁电气限位开关的常开触点串联后，作为门锁信号，表示全部门安全关闭，可正常运行，否则不能运行。

（二）、曳引机(TRACTION MACHINE)
曳引机为电梯运行提供动力,分为有齿轮曳引机(用于中低速度电梯)和无齿轮电梯(用于高速电梯).它由电动机,制动器,制动联轴器,减速箱(无齿轮曳引机没有减速箱),曳引机,编码和底座组成.曳引机经过曳引钢丝绳经导向轮将轿厢和对重装置联结,而且联结点在重力的中心,使得驱动时消除了轿厢和对重对导轨的水平负荷力,减少了摩擦和运行振动及噪音.曳引机的输出转矩经过曳引钢丝绳传送给电梯轿厢,驱动力是经过曳引绳与绳轮之间的摩擦力产生的.曳引拖动的一个内在的安全特点是当轿厢或对重任一边蹲底是,电梯就会失去曳引力.也就是说,曳引机能够继续运转,但驱动力不会传到钢丝绳上.因此,无论是轿厢还是对重都不会被提升到进道顶部而冲顶.
1.电梯曳引机的分类
（1）电梯曳引机有多种类型，按照传动形式分,有以下几种：
①涡轮付曳引机--用交流或直流电机驱动,经过齿轮减速装置将电机的驱动力传递到曳引轮.涡轮减速机具有噪音低,振动小,运行平稳之优点.但其传动效率低,适用于速度为2.0M/S及以下的电梯.这种减速机能产生很大的齿轮减速比,因此就能够使得曳引机功率不变而体积更加小巧.而且由于在相同的箱体中能够利用多种减速比的组合,因而能够产生多种规格.齿轮减速装置由黄铜涡轮和钢制涡杆构成,驱动曳引轮能够装在右手方也能够装在左手方,涡杆能够装在涡轮下方也能够装在上方.
②斜齿轮曳引机--斜齿轮减速装置内摩擦系数小,传到效率高.驱动电机有交流和直流两种.多用交流电机驱动.其最大特点是传动效率高,节能.限制噪音是这种机器的主要技术关键.
③行星齿轮曳引机--多用交流电机驱动.具有体积小,结构紧凑,传动效率高等优点.
④无齿轮曳引机--这种电机是将曳引轮直接安装在电机轴上.这种曳引机能够用于较高楼层的建筑,提升速度可达15M/S
（2）按供电形式分主要有:
①直流无齿轮曳引机
无齿轮曳引机最早用于电梯曳引的是直流电机,具有能够准确地控制加速,减速,最高速度及准确之特点.
（3）交流永磁同步无齿轮曳引机
稀土永磁材料的发展使制造交流永磁同步无齿轮曳引机成为现实.交流永磁同步电机突出特点是功率因数几乎等于1,在同等参数下,永磁同步电机功率增大,输出转矩也就提高了.经过与电机同轴的驱动曳引轮实现直接驱动,勿需减速机.具有传动效率高,振动与噪音小,结构简单,易维护之特点.
2.曳引机的组成
（1）电动机(Motor)
电梯用电动机应具有断续周期性工作,频繁启动,正反方向运转,较大的启动转矩,较硬的机械特性,较小的启动电流等特性.分为交流电动机和直流电动机两种.交流电动机分为异步电动机,同步电动机,永磁同步电动机.根据GB12974-91<<交流电梯电动机通用技术条件>>,中国对交流电梯电动机的额定频率,额定电压,额定功率作如下规定:
①额定频率,额定电压分别为50HZ,380V.
②额定功率为:4,5.5,7.5,11,15,18.5,22,30,37KW.
③电动机极数分为单极4极,双速4/16极或4/18极,4/24极.
④电动机的轴向串动量不大于3MM.
交流电动机所需功率可用下面经验公式计算出(1-K平)QV/102η.
K平:电梯对重平衡系数,取0.4~0.5.
Q:电梯额定载重,单位千克(KG).
V:电梯额定速度,单位M/秒(m/s).
η:电梯机械总效率,有齿轮取0.5~0.1.,无齿轮取1.05~0.1.
直流电动机为她激式,一般采用可控硅整流装置供电
（三）曳引机电机功率计算
计算公式： N=[QV（1-Kp）]÷102η
式中： N：电机功率
Q：电梯额定载重量，值： 15 kg
V：电梯额定速度，值： 0.1 m/s
Kp：电梯平衡系数，取值： 0.45
η：曳引机传动总效率，取值： 0.55
[QV（1-Kp）]÷102η = 1.47 kw
经计算曳引机电机选型时，功率应大于1.47kw
（四）曳引机选型与电动机转速限值计算1.曳引机选型：
按曳引机功率计算及电梯载重、速度要求，我们选用常熟电梯曳引机有限公司生产的
J1.1JV曳引机，其主要参数为：
载重： 15 kg
速度： 0.1 m/s
减速比： 57/2
绳轮节圆直径： 5 mm
绳槽： 5×5mm 半圆切口
电机功率： 2 kw
极数： 6 极
额定转速： 950 转/分
此型号电机功率符合电梯运行需要。
2.电动机转速限值计算：
曳引轮转速允许在-8%-5%之间波动：
（1）曳引轮转速限值计算公式：n=60V/πD
式中： n： 曳引轮线速度
V： 电梯额定速度，值为： 0.1 m/s
π： 圆周率，值为： 3.14
D： 曳引轮节圆直径，值为： 0.76 M
求出：n= 25.142474 转/分
（2）电动机转速n1限值计算：
n1=i*n
式中： i： 曳引机减速比，值为： 57/2
因此： n1=75/2*25.14= 943 转/分
电动机最低允许值nmin=950*（1-8%）= 874 转/分
电动机最高允许值nmax=950*（1+5%）= 997.5 转/分
因为：nmin≤n1≤nmax
因此曳引机电机选型转速符合电梯运行要求。
（五）曳引条件的验算
电梯主要参数：
轿厢重量： 18 kg
额定载重量： 15 kg
对重重量24.45 kg
钢丝绳重量： 1.2 kg
补偿绳重量： 0 kg
随行电缆重量： 0.36 kg
半圆绳槽切口角： 1.8491111 106 度
1.曳引条件计算公式
（T1/T2）×C1×C2≤efα
式中，T1、T2的取值分三种工况计算。
C1： 加速系数，1M/S电梯取值： 1.2
C2： 对于半圆切口槽，取值： 1
e： 自然对数的底，其值： 2.718
f： 曳引绳在绳槽中的当量摩擦系数
f 值的计算：
f=[4μ（1-sinβ/2）]÷（π-β-sinβ）
式中，μ： 钢丝绳与曳引轮槽的摩擦系数，球墨铸铁曳引轮值： 0.09
β： 半圆槽的切口角，值为：1.849111
因此f= 0.2203997
α： 曳引绳在曳引轮上的包角，其值2.7911111 160 度
计算得：
efα= 1.8499526
2.卷筒驱动的计算
早期电梯的驱动，除了液压驱动之外都是卷筒驱动。这种卷筒驱动常见两组悬挂的钢丝绳，每组钢丝绳的一端固定在卷筒上，另一端与轿箱或对重相连。一组钢线绳按顺时针方向绕在卷筒上，而另一组钢丝绳按反时针方向绕在卷筒上。因此，当一组钢丝绳绕出卷筒时，另一组钢丝绳绕入卷筒。卷筒驱动电梯主要有以下几方面的问题有提升高度低；额定载重低；电梯行程不同，必须配用不同的卷筒；导轨承受的侧向力大；钢丝绳有过绕和反绕的危险；能耗大。2、分三种工况计算：分三种工况计算：1；1和2；1绕线法。
（1）当电梯载有125%额定载荷，轿厢位于最低层站，曳引轮两边的曳引绳中较大静拉力，
与较小静拉力之比：
T1=轿厢自重+1.25*额定载荷+曳引绳钢丝绳总重量= 3795 kg
T2=对重自重+补偿装置总重量+随行电缆重量= 2481 kg
钢丝绳在曳引轮中不打滑的条件需要符合欧拉公式
(T1/T2)×C1×C2= 1.
因为(T1/T1)×C1×C2≤efα
因此在工况(1)下，钢丝绳在绳槽中不会打滑。
（2）当空轿厢位于最高层站时，曳引轮两边的曳引绳中较大静拉力与较小静拉力之比。
（见图）。此时：
T1=对重装置总重量+曳引钢丝绳总重量= 2565 kg
T2=轿厢自重+补偿装置总重量+随行电缆重量= 1836 kg
钢丝绳在曳引轮中不打滑的条件需要符合欧拉公式
（T1/T2）×C1×C2= 1.
因为(T1/T1)×C1×C2≤efα
因此在工况（2）下，钢丝绳在绳槽中不会打滑。
（3）当对重完全压实在缓冲器上，空轿厢应不能被提升。
此时：
T1=轿厢自重+被偿装置总重量+随行电缆总重量= 1836 kg
T2=曳引钢丝绳重量= 1.2 kg
应符合公式：T1/T2＞ef1α
而这时的f值应接f的2倍计算：
因此，ef1α = 3.
T1/T2 = 15.3
经验算，T1/T2＞ef1α
因此在工况（3），空轿厢不能被提升。
(六) 变频器
参数设置原则:(1)为减小启动冲击及增加调速的舒适感，其速度环的比例系数宜小些，而积分时间常数宜大些。(2)为了提高运行效率，快车频率应选为工频，而爬行频率要尽可能低些，以减小停车冲击。(3)零速一般设置为Oft，带速抱闸将影响舒适感。(4)变频器其它常见参数可根据电网电压和电机铭牌数据直接输入。
1.变频器容量计算
变频器的功率可根据曳引机电机功率、电梯运行速度、电梯载重与配重进行选取。设电梯曳引机电机功率为P1电梯运行速度为v，电梯自重为w1，电梯载重为W2配重为W3重力加速度为g，变频器功率为P。在最大载重下，电梯上升所需曳引功率为P2:
P2=[(W1+W2-W3)g+F1]v
其中F1=K (W1+W2-W3) g+＆为摩擦力，＆可忽略不计。
电机功率P1，变频器功率P应接近于电机功率P1，相对于P2留有较大裕量，可取P≈l.5P2
2.变频器制动电阻参数的计算
由于电梯为位能负载，电梯运行过程中产生再生能量，因此变频调速装置应具有制动功能.带有逆变功能的变频调速装置经过逆变器虽然能够将再生能量回馈电网，但成本太高.采用能耗制动方式经过制动单元将再生能量消耗在制动电阻上，成本较低而且具有良好的使用效果.能耗制动电阻R1的大小应使制动电流1的值不超过变频器额定电流的一半，即
I1=Uo /R1≤I/2
其中Uo为额定情况下变频器的直流母线电压.由于制动电阻的工作不是连续长期工作，因此其功率能够大大小于通电时消耗的功率.
零件清单

序号
名 称
单位
数量
备 注
1
电梯井道
台
1

2
电梯底座
台
1

3
松下FP1系列C40—— AFP12 417C-F型可编程控制器，
个
1
安装在电气控制板上
4
扩展单元FP1-E16（8输入、8输出）
个
1
安装在电气控制板上
5
VFNC1S— P—W型变频器
只
1
安装在电气控制板上
6
到层提示电铃
个
1
安装在电气控制板上
7
曳引电动机
台
1
安装在电梯架顶部
8
蜗轮减速器（15：1）
台
1
安装在电梯架顶部
9
连轴器
只
1
安装在电梯架顶部
10
电磁制动器
只
1
安装在电梯架顶部
11
曳引轮
只
1
安装在电梯架顶部
12
导向轮
只
2
安装在电梯架顶部
13
限速器
只
1
安装在电梯架顶部
14
旋转编码器
只
1
安装在电梯架顶部
15
导轨
条
4
安装在井道上
16
对重装置
个
1
安装在导轨上
17
重块
块
5
放在底盘包装箱内
18
弹簧缓冲器
只
2
安装在电梯底座上
19
纲丝索
根
7
安装在井道中
20
限速器钢索张紧装置（重块）
个
1
安装在电梯底座上
21
超载装置
套
1
安装在轿厢顶部
22
随行电缆
条
1
安装在井道中
23
永磁感应器
只
1
安装在井道中
24
楼层召唤盒
块
4
安装在各楼层外部
25
轿厢内操纵盒
块
1
安装在电梯底座外部
26
楼层显示屏
个
5
安装在各楼层及底座外部
27
层门机构
扇
4
安装在各楼层外部
28
轿厢
只
1
安装在导轨上
29
安全钳
对
2
安装在轿厢架底部
30
导靴
只
2
安装在轿厢架顶部
31
门机装置
套
1
安装在轿厢上
五、电梯的前沿
（一）电梯的发展动态
随着现代建筑的发展，日益增高的高层建筑已成为现代都市的重要标志，作为高层建筑的垂直运载工具—电梯得到了快速发展。
1.电梯技术发展简况
(1).电梯的速度要求越来越快，高速、超高速电梯的数量愈来愈多。
(2).电梯的拖动技术有了较大的发展，直流电梯由于能耗大、维修量大等缺点。逐步被交流电梯所替代，液压电梯由于运行平稳，机房位置灵活等特点，使得在低楼层场合得到愈来愈广泛的应用。交流拖动电梯更是得到迅速的发展，己由以前的变级调速(AC-VP)发展成为调压调速(AC-VV)及调频调压调速(AC-VVVF)，使得电梯的速度、加速度、加加速度控制更加符合人们的生理要求，电梯的舒适感大为改进。
(3).电梯的逻辑控制己从过去简单的继电器—接触器控制发展为可编程序控制(PLC)和微机控制，控制方式也从手柄控制、信号控制发展为集选控制、并联控制、群控等，电梯可靠性得到很大提高。
(4).电梯的管理功能不断加强，电梯广泛采用微机控制技术，不断满足用户的使用功能要求。如紧急停车操作、消防员专用、防捣乱系统等。
(5).智能群控管理得到广泛应用。
(6).机械传动方面，由于国际上机械加工水平的不断提高，使斜齿传动和行星齿轮传动在电梯上的应用日益广泛，已使电梯的传动形式多样化。
（二）电梯发展展望
(1).结构不断紧凑化，体积不断轻型化、小巧化随着新技术、新结构、新材料、新工艺的发展，电梯的机械系统结构简单化、体积小型化、材料轻型化、工艺先进化、外观漂亮化。同时，无机房电梯在新世纪将会有较大速度发展。
(2).技术含量更高，性能更好
电梯行业技术发展非常迅速，几年前推出的具有先进性能、高舒适性的VVVF电梯，如今已成为电梯行业的标准配置，因为永磁同步无齿轮曳引机具有更节能、更洁挣、更安全、更安静、更经济的特点，因此永磁同步曳引机逐步成为新型曳引机的主流:由于永磁技术的先进性，将来很有可能取代VVVF技术。另外，网络控制和智能群控系统.以其控制的先进性、快速性、准确性和可靠性亦是电梯的发展潮流。
(3).安装更方便、更快捷高效、安全、可重复使用的无脚手架安装，将是高层电梯安装的主要方式。随着新技术的开发、应用，电梯的硬件系统给安装带来更大的方便，使电梯安装更快、效率更高。另外，电梯的双向安全装置、无底坑、无线控制、绿色环保—安全、环保、节能、舒适，也将是未来电梯的重要发展方向。
（三）电梯节能降耗市场潜力巨大
近年，由于国际、国内能源日趋紧张，能源价格也一路飘升，国内电价也涨了不少，甚至在许多时间，特别是用电高峰许多城市采取了拉闸限电，影响企事单位的正常工作，造成较大的经济损失，而如果在全国90万台电梯全部开展电节能降耗工作，按每台电梯节能30%，那将是一个很大的数字，具有很大的经济效益和社会效益。
良好的经济效益和巨大的市场给电梯节能降耗工作带来强大动力，近年，围绕电梯节能技术创新，很多企业和相关单位投入了大量的人力物力，不但开发出一批具有市场价值的节能技术与产品，而且也确实在积极推动电梯产品及行业的良性发展，巨大的市场空间和良好经济效益让众多的电梯节能技术及时推广应用，能够说市场的认知与符合市场经济规律的利益推动，也将是推动电梯节能工作的有序快速发展的动力。

参考文献：
[1]GB7588《电梯制造与安装安全规范》；
[2]GB10058《电梯技术条件》；
[3]GB10059《电梯实验方法》；
[4]GB10060《电梯安装验收规范》；
[5]GB8903《电梯用钢丝绳》；
[6]JG/T 5072.1《电梯T型导轨》；
[7]《机械工程手册》第67篇第8章电梯（机械工程手册编辑委员会编）；
[8]《机械技术手册》上册（日本机械学会编）；
[9]《电机工程手册》第五卷（机械工程手册电机工程手册编辑委员会编）。
[10]汪晓平.可编程控制器系统开发实例导航，北京：人民邮电出版社， -7
[11]郁汉琪.机床电气及可编程控制器实验、课程设计指导书，高等教育出版社 。

致谢

本设计基本上达到了设计目，经过合理的设备选型、参数设置和软件设计，提高了电梯运行的可靠性。
经过本次设计，我的知识领域得到进一步扩展，专业技能得到进一步提高，同时增强了分析和解决工程实际的综合能力。另外，也培养了自己严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。
本设计中有很多的不足处如：电梯的超载问题等。由于本人学习不精暂时不能完成。文中也可能出现很多错误，望各位老师指出纠正。在以后的工作学习中我会努力学习！
当我写完这篇毕业论文的时候，有一种如释重负的感觉，在经历了找工作的焦灼、写论文的煎熬之后，感觉仿佛一切都尘埃落定，想起了那句伤感的歌词：“Time to say goodbye.”
感谢我学院所有的老师们,在这片净土读书三年半，无形中塑造了我生命的气质、生活的方式，也练就了我乐观的心态和一颗感恩的心。尊敬的导师夏麟先生是我学术上的引路人，感激之情无以言表，只能在日后的工作和学习中踏实做人、勤奋做事，做出一番成绩来回报她对我的恩惠。
在毕业前最后的时光，仍旧要感谢我生命中出现的那些十分重要的老师、同学们，以及我结识的朋友们。她们不但在学术上给予我指点，同时也是我生活中一起同行的人，在交往的过程中我们建立信任、彼此鼓励、互相支持与帮助。
当然，在我求学期间，还要感谢我