1.曳引系统受力分析
电梯的曳引力也叫驱动力,用T表示,曳引力的大小为轿厢侧曳引绳上的载荷力P1与对重侧曳引绳上的载荷力P2之差。曳引力T必须大于或等于曳引绳中较大载荷力P1与较小载荷力P2之差,即T≥P1-P2,电梯才能正常运行,如图2-5所示。
图2-5 曳引示意图
电梯运行时,轿厢会经历启动、加速上行(或下行)、匀速运行、减速上行(或下行)、停车等过程。电梯载荷力不仅与轿厢的载重量有关,而且还随电梯的运行阶段而变化,因此曳引力是一个不断变化的力,具体分析如下:
(1)电梯上行加速阶段的曳引力T1
这个运行阶段,电梯向上做加速运动,载荷力(P1、P2)受轿厢和对重惯性力的影响,这时的载荷力为
左侧:P1=(G+Q)(1+a/g)
右侧:P2=W(1-a/g)
那么其曳引力为
T1=P1-P2=(G+Q)(1+a/g)-W(1-a/g)
式中 G——轿厢自重(kg);
Q——额定载重量(kg);
W——对重重量(kg);
a——电梯加速度(m/s2);
g——重力加速度(9.8 m/s2)。
(2)电梯稳定上行阶段的曳引力T2
这个运行阶段,电梯匀速运行,无加速度,载荷力(P1、P2)只与轿厢和对重的重量有关,这时的载荷力为
左侧:P1=(G+Q)
右侧:P2=W
那么其曳引力为
T2=P1-P2=(G+Q)-W
(3)电梯上行减速阶段的曳引力T3(www.xing528.com)
这个阶段电梯减速制动,载荷力(P1、P2)受轿厢与对重惯性力的影响,但作用方向与前面加速时相反,这时的载荷力为
左侧:P1=(G+Q)(1-a/g)
右侧:P2=W(1+a/g)
那么其曳引力为
T3=P1-P2=(G+Q)(1-a/g)-W(1+a/g)
(4)电梯下行加速阶段的曳引力T4
这个运动阶段电梯向下做加速运动,惯性力的作用方向与上行减速阶段相同,因此此曳引力T4与前面T3是一样的,即曳引力为
T4=T3=(G+Q)(1-a/g)-W(l+a/g)
(5)电梯稳定下行阶段的曳引力T5
这个阶段与电梯稳定上行阶段相同,电梯也是做匀速运动,因此曳引力为
T5=T2=(G+Q)-W
(6)电梯下行减速阶段的曳引力T6
这个阶段电梯惯性力作用方向与上行加速阶段相同,因此曳引力T6与前面的T1是一样的,即
T6=T1=(G+Q)(1+a/g)-W(1-a/g)
通过以上计算可知,随着电梯轿厢载重量大小的不同和电梯运行所在阶段的不同,其曳引力不仅有大小的变化,而且还会出现负值。当曳引力为负值时,表明力的方向与轿厢方向相反。
2.曳引力变化情况分析
当轿厢满载上行时,曳引力为正,说明曳引力的作用是驱动轿厢运行,此时曳引系统的功率流向是:曳引电动机→减速器→曳引轮→曳引绳→轿厢,这时电梯曳引系统输出动力,如图2-6(a)所示。
当轿厢满载下行时,曳引力为负,说明曳引力的作用是与轿厢运行方向相反,曳引力控制轿厢速度,此时曳引系统的功率流向是:轿厢→曳引绳→曳引轮→减速器→曳引电动机,这时电梯的曳引系统是在消耗动力,曳引电动机做发电制动运行,如图2-6(b)所示。
当轿厢半载运行时,轿厢上行为驱动状态,轿厢下行为制动状态;当电梯轻载运行时,轿厢上行为制动状态,轿厢下行为驱动状态。
图2-6 曳引力变化情况
小知识:根据以上曳引力的计算,我们还可以分别计算出当电梯满载状态、半载状态以及空载状态时的曳引力的大小与变化情况,由此可见,电梯运行时,有相当多的工况是将轿厢的运动能消耗掉来制动的,这样部分能量得以回收,因此电梯能量回馈技术具有广阔的发展前景。
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