曳引机-最新电梯原理、使用与维护

曳引机是电梯升降的原动力源，又称主机，是驱动电梯的轿厢和对重装置做上、下运行的装置。曳引机由曳引电动机、电磁制动器、减速器、曳引轮和盘车手轮等组成，是通过曳引钢丝绳与曳引轮的摩擦所产生的力来实现轿厢升降运行的驱动装置。曳引机可分为有齿轮曳引机和无齿轮曳引机两种。

1.有齿轮曳引机

有齿轮曳引机通过齿轮减速箱与电动机连接，曳引机由曳引轮、减速箱和制动轮组成。用于低速和快速电梯。

有齿轮曳引机广泛用在运行速度不大于2.0m／s的各种交流双速和交流调速货梯、客梯、杂物电梯上。为了减小曳引机运行时的噪声和提高平稳性，一般采用蜗杆副作为减速传动装置。这种曳引机主要由曳引电动机、蜗杆、蜗轮、制动器、曳引绳轮、机座等构成，如图2⁃32所示。

此为第1代曳引机，它是采用蜗轮蜗杆传动的，其优点是运行平稳，噪声和振动小。但是由于齿面滑动速度大，因此润滑困难，效率低，同时齿面易于磨损。另外，由于啮合原理导致安装精度要求高，也就易于发生不对中故障。下置蜗杆曳引机可以使曳引机的总高度降低，同时也便于将电动机、制动器、减速器装在一个共同的底盘上，使装配工作简化，也改善了润滑条件。

图2⁃32 下置蜗杆曳引机结构

图2⁃32中曳引电动机通过联轴器与蜗杆连接成下置式，蜗轮与曳引绳轮同装在一根轴上。由于蜗杆与蜗轮间有啮合关系，曳引电动机能够通过蜗杆驱动蜗轮和绳轮做正反向运行。电梯的轿厢和对重装置分别连接在曳引钢丝绳的两端，曳引钢丝绳挂在曳引轮上。曳引绳轮转动时，通过曳引绳和曳引轮之间的曳引力，驱动轿厢和对重装置上下运行。为了提高电梯的曳引力，在曳引轮上加工有曳引绳槽，曳引钢丝绳分别就位于绳槽内。

蜗杆在上面的有齿轮曳引机如图2⁃33所示。上置蜗杆曳引机使曳引轮的位置下降，提高了曳引机工作时的稳定性，曳引机底盘制作也比较简单；其缺点是蜗杆润滑条件差，减速器的润滑油需采用高黏度机油。

图2⁃33 上置蜗杆曳引机结构

2.无齿轮曳引机

无齿轮曳引机即无减速器曳引机，它由电动机直接连接，曳引机由曳引轮和制动轮组成，用于高速电梯。无齿轮曳引机用在运行速度大于2.0m／s的高速电梯上，如图2⁃34所示。这种曳引机的曳引轮紧固在曳引电动机轴上，没有机械减速机构，整机结构比较简单。曳引电动机是专为电梯设计和制造的，能适应电梯运行工作的特点，适应具有良好调速性能的直流电动机（或交流变频电动机）。

该曳引机制动时所需要的制动转矩要比有减速器曳引机大得多，因此无减速器曳引机的制动器比较大。无齿轮曳引机多数情况是用于复绕传动结构中，所以曳引轮轴、复绕轮轴及其轴承的受力要比有减速器曳引机大得多，相应的轴也显得粗大。由于无齿轮曳引机没有减速器，所以磨损比较低，使用寿命比较长。

采用有齿轮曳引机的电梯，其运行速度与曳引机的减速比、曳引轮直径、曳引比、曳引电动机的转速之间的关系可用式（2⁃1）表示：

式中 v——电梯运行速度，单位为m／s；

D——曳引绳轮直径，单位为m；

图2⁃34 无齿轮曳引机结构简图

i_y——曳引比，即曳引方式；

i_j——减速比；

N——曳引电动机转速，单位为r／min。

3.无机房电梯用的曳引机

随着经济高速发展，住宅电梯也随之迅速发展，电梯市场上出现了无机房住宅电梯和随之而来的无齿轮曳引机。其外形结构如图2⁃35和图2⁃36所示。其优点有：

1）无机房限制：可上置或下置，也可侧置或内置。

2）无齿轮限制：没有齿轮噪声的问题，没有齿轮振动问题，没有齿轮效率问题，没有齿轮磨损问题，不用考虑润滑的问题。

3）无速度、高度限制：无机房电梯曳引机大致可分三类，即永磁同步电动机驱动的超小型同步无齿轮曳引机、内置式行星齿轮和内置交流伺服电动机的超小型曳引机、交流变频电动机直接驱动的超小型无齿轮曳引机。上述三类无机房电梯用的曳引机均各有优点和不足之处，但它们都是电梯的技术创新，突破了传统机房的限制。

4.曳引机的防振和消声

（1）产生振动和噪声的原因

对于一般的电梯制造厂，曳引机都是在厂内组装并使各方面的性能指标合格后才允许出厂的。产生振动和噪声的原因大致如下：

1）制造厂组装调试时没有加一定的负载，所以在电梯安装工地上安装后一加负载就产生了振动和噪声。

2）装配不符合要求，减速箱及其曳引轮轴座与曳引机底盘间的紧固螺栓拧紧不匀，引起箱体扭力变形，造成蜗杆副啮合不好。

3）蜗杆轴端的推力轴承存在缺陷。

4）制造不好，蜗杆的螺旋角不准、蜗杆偏心和蜗轮偏心、节径误差、动平衡不良和齿隙不符合要求，都会产生振动噪声。(www.xing528.com)

图2⁃35 WJ250型无齿轮曳引机外形及其机械结构

图2⁃36 戴安娜系列无齿轮曳引机外形及其机械结构

（2）曳引机的防振和消声

1）曳引机在制造厂组装调试时，应适当地加些负载，发现质量问题及时解决。

2）保证蜗轮蜗杆的制造精度，通过加工特别是组装时对轮齿进行修齿加工和对蜗杆进行研磨加工，可以达到减小振动和噪声的目的。在有条件的制造厂，应推广蜗轮蜗杆配对研磨加工、配对出厂。

3）在曳引机和机器承重梁之间或砼墩之间放置隔振橡胶垫。

4）厂内进行严格的动平衡测试，不符合技术要求的要及时修正。

各类电梯曳引机在出厂前都经过严格的动平衡检验及各种振动和性能测试。

5.永磁同步无齿轮曳引机与传统电梯曳引机的性能比较

与传统电梯所采用的复杂的机械减速机构（如蜗轮、蜗杆副、行星齿轮减速机构等）相比，永磁同步无齿轮曳引机具有以下主要特点：

（1）降低造价

传统电梯曳引机体积大，需要上置式机房，不仅增加了建筑造价，并且给整体布置带来困难。永磁同步无齿轮曳引机具有结构简单、体积小、重量轻、非常容量做成无机房或小机房的特点，可有效地降低造价。

（2）节约能源

传统的机械传动方式具有传动效率低、能耗大等不可克制的严重缺陷，因此很多电能以损耗形式被浪费了，相应的电梯运行费用也大幅增加。

永磁同步无齿轮曳引机由于采用了永磁材料，其励磁电流由永久磁铁来实现，不需要定子额外提供励磁电流和转子铁耗，使得电动机功率因数大大提高。另外，由于取消了机械减速机构，也就没有了相应的机械损耗，相应的提高的传动效率，与机械传动方式相比，两项合计可提高效率40％左右。

（3）降低噪声

传统的有齿轮接触式传动存在较大的齿轮箱振动噪声及由电动机本身高速旋转所产生的振动和噪声，并且随着时间的增加，机械磨损将使间隙增大，从而导致噪声的加剧。由于无齿轮曳引机是通过非接触式电磁力传递扭矩的，因此不存在机械减速机构磨损、振动和噪声。另外，无齿轮曳引机采用直接驱动方式，因此没有了电动机高速端的轴承噪声。同时，电动机本身以很低的速度旋转，其噪声和振动都非常小。这些因素综合起来将大大降低整个电梯系统的噪声。

（4）高性能价格比

由于采用了高性能永磁材料，取消了准确度要求很高的机械减速机构，从而简化了结构，降低了制造成本。同时由于电动机和传动效率的提高，可大为减小驱动电动机变频器的容量。另外，可节省大量电能，给用户带来长期的经济利益。

（5）环保绿色产品

传统的有齿轮曳引机为了减少机械磨损和降低由于传动副在滑移过程中的摩擦热，需要复杂的润滑系统，润滑油的定期更换不仅增加了日常维护费用和工程强度，其废弃物还会对环境造成污染。

无齿轮曳引机无需机械减速机构，并由电动机直接带动曳引轮曳引电梯运行，从而使无齿轮曳引机的机械结构变得非常简单，同时不带来复杂的润滑系统，彻底解决了漏油造成的环境污染问题，真正做到电梯的少维护和环保要求。

（6）安全、可靠

无齿轮曳引机为永磁同步电动机直接驱动，当在三相绕组短接的情况下，轿厢的拖动使电动机处于发电制动状态，并产生足够大的制动转矩阻止电梯溜车，因此无齿轮曳引机可彻底解决电梯的冲顶和蹾底现象。另外，还可利用永磁同步电动机这种特性，当电梯突然断电而轿厢处于高层时，可松开曳引机的制动装置，让轿厢慢慢地就近靠近，这是有齿轮曳引机无法实现的功能。

下面以GETM永磁同步无齿轮曳引机为例介绍永磁同步无齿轮曳引机的特点。

GETM永磁同步无齿轮曳引机结构紧凑、高效低噪、运行性能优。其主机选用稀土材料，采用外转子结构，由永磁同步电动机驱动，在结构上取消了蜗轮蜗杆传动，并将同轴传动技术、数字变频技术和群组电脑组合控制技术充分融合。使用永久密封轴承，采用了同轴设计，制动器装置采用双线圈、加强型弹簧，采用正余弦编码器，准确度可达0.01％，速度控制范围可达1∶10000。

它采用了外转子结构，以永磁同步电动机为驱动动力，起动电流小，消除了相位差，极大地改善了电梯的起动、加速和制动特性，使电梯的起动、行驶、平层更加平滑，使乘客感觉更加平稳舒适。它取消了传统蜗轮蜗杆传动和减速箱，消除了由此引起的机械能耗、噪声、热量以及振动，极大地提高了传动效率，节约了使用空间。同时，稀土材料的使用又可以延长主机的寿命。该型主机不需要润滑，避免了油污染，使环境更加清洁；不需要维护，有效地为用户节约维护成本。不同外形尺寸的永磁同步无齿轮曳引机有不同的额定转矩，同时也有不同的额定电流。

图2⁃37～图2⁃39给出了几种GETM永磁同步无齿轮曳引机外形图和机械结构图。

图2⁃37 GETM16P250曳引机

图2⁃38 GETM10P95曳引机