机电一体化产品分析--电梯

机电一体化产品分析

——电梯

一、概述

（一）机电一体化系统简介

机电—体化(Mechatronics) 一词最早(20 世纪70 年代初 )起源于日本，它是机械学

(mechanics)的前半部和电子学(electronics) 的后半部拼合而成，字面上表示机械学与电子学两

个学科的综合。机电一体化最初指在机械的主功能、动力功能、信息处理功能与控制功能上引

进电子技术，并将机械装置与电子设备以及软件等有机结合起来而构成的系统的总称。

日前，人们对“机电一体化” 存在着各种不同的认识，随着生产和科学技术的发展．“机电一体化” 本身的含义也被赋予了新的内容。其基本概念和含义可概括为：机电一体化是从

系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术、电力电子技术、接口技术、信息变换技术以及软件编程技术等群体技术，根

据系统功能目标和优化组织目标，合理配置与布局各功能单元，在多功能、高质量、高可靠

性、低能耗的意义上实现特定功能价值，并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统，则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此，“机电一体化”涵盖了“技术”和“产品”两个方面。只是机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的—种综

合技术，而不是机械技术、微电子技术以及其他新技术的简单组合、拼凑。

机电一体化系统由机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）五个子系统组成。其基本特征是给机

械增添了“头脑”（计算机信息处理与控制），因此要求传感器、控制用接口元件、机械结构、

控制软件技术水平较高的系统。其运动控制不仅仅是线性控制，还有非线性控制、最优控制、学习控制等各种各样的控制。作为由若干具有特定功能的机械与微电子要素组成的有机整

体，机电一体化系统具有满足人们使用要求的功能。无论是哪种机电一体化系统，其系统内部都必须具备五种内部功能：主功能、动力功能、计测功能、控制功能和构造功能。

由于机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发

展进步有赖于相关技术的进步发展，其主要发展方向主要有智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人性化。

（二）电梯基础

现今世界，电梯已是人们离不开的极其重要的文通（代步）工具。

高层建筑的拔地而起，令人瞩目的智能大厦（IB）的出现，显示了建筑业的飞速发展。

作为现代信息高速公路首批受益者的智能大厦，是计算机技术、自动控制技术、网络及通信

技术的综合产物，是未来信息社会的典型缩影。电梯作为大厦控制系统的重要成员，有着举足轻重的地位。

电梯是一种以电动机为动力的垂直升降机，装有箱状吊舱，用于多层建筑乘人或载运货物。也有台阶式，踏步板装在履带上连续运行，俗称自动电梯。轿厢式电梯是服务于规定楼

层的固定式升降设备。它具有一个轿厢，运行在至少两列垂直的或倾斜角小于15°的刚性导轨之间。轿厢尺寸与结构形式便于乘客出入或装卸货物。

习惯上不论其驱动方式如何，将电梯作为建筑物内垂直交通运输工具的总称。

19 世纪中期开始采用液压电梯，至今仍在低层建筑物上应用。1852 年，美国的 E.G.奥

蒂斯研制出钢丝绳提升的安全升降机。80 年代，驱动装置有进一步改进，如电动机通过蜗

杆传动带动缠绕卷筒、采用平衡重等。 19 世纪末，采用了摩擦轮传动，大大增加电梯的提升高度。

电梯由机械、电气和控制系统组成。

机械系统由曳引系统、轿厢和对重装置、导向系

统、厅轿门和开关门系统、机械安全保护系统等组成。

其中曳引系统由曳引机、导向轮、曳引钢丝绳、曳引

绳锥套等部件组成。导向系统由导轨架、导轨、导靴

等部件组成。机械安全保护系统主要由缓冲器、限速

器和安全钳、制动器、门锁等部件组成。厅轿门和开

关门系统由轿门、厅门、开关门机构、门锁等部件组

成。

电气控制系统主要由控制柜、操纵箱等十多个部

件和几十个分别装在各有关电梯部件上的电器元件

组成。

控制系统主要指软件部分。

图 1电梯结构图

1- 制动器； 2- 曳引电动机；3- 电气控制

柜； 4- 电源开关； 5- 位置检测开关；6-

开门机； 7- 轿内操纵盘；8- 轿厢； 9- 随

行电缆； 10- 呼梯盒； 11- 厅门； 12- 缓冲

器； 13- 减速箱； 14-曳引机； 15- 曳引

机底盘； 16- 导向轮； 17- 限速器； 18-

导轨支架； 19- 曳引钢丝绳； 20-开关炭

块； 21- 终端紧急开关；22-轿厢枢架；

23- 轿厢门； 24- 导轨； 25- 对重； 26-补

偿链； 27- 补偿链导向轮；28- 张紧装置

二、电梯的机械系统

机械系统由曳引系统、轿厢和对重装置、导向系统、厅轿门和开关门系统、机械安全保护系

统等组成。其中曳引系统由曳引轮、曳引绳、导向轮、反绳轮等部件组成。导向系统由

导轨架、导轨、导靴等部件组成。厅轿门和开关门系统由轿门、厅门、开关门机构、门锁等部

件组成。机械安全保护系统主要由缓冲器、限速器和安全钳、制动器、门锁等部件组成。

（一）曳引系统

电梯曳引系统的作用是输出并传递动力，从而使电梯完成向上或向下的运动。其主要组成部

分有：曳引轮、曳引绳、导向轮、反绳轮。

1、曳引机

曳引机是电梯的主要拖动机械，它驱动电梯的轿厢和对重装置做上下运动。其组成部分包括：曳引电动机、制动器、减速箱、曳引轮和底座。根据需要有的曳引机还装有冷却风机、速度反

馈装置（光码盘）、惯性轮等。根据电动机之间是否有减速箱，又可以分为有齿曳引

机和无齿曳引机。

2、减速器

对于有齿轮曳引机，在曳引电动机转轴和曳引轮转轴之间安装减速器(箱 )．目的是将电

动机轴输出的较高转速降低到曳引轮所需的较低转速，同时得到较大的曳引转矩，以适应电

梯运行的要求。

根据减速器的不同结构，常采用蜗轮蜗杆传动和斜齿轮传动两种。减速器多采用蜗轮蜗

杆传动。

3、曳引轮

曳引轮是嵌挂曳引钢丝绳的轮子，也成曳引绳轮或驱绳轮，绳的两端分别与轿厢和对重

装置连接。对于有齿轮曳引机，它安装在减速器中的蜗轮轴上，而对于无齿轮曳引机．则装在制动器的旁侧，与电动机轴、制动器轴在同一轴线上。

当曳引轮转动时，通过曳引绳和曳引轮之间的摩擦力(也叫曳引力 )，驱动轿厢和对重装

置上下运动。所以说，它是电梯赖以运行的主要部件之一。

4、制动器

制动器是电梯的一个重要安全装置，对主动转轴起制动作用。除了安全钳外，只有它能使工

作中的电梯轿厢停止运行。另外，它还对轿厢与厅们地坎平层时的准确度起着重要作用。对于有齿

轮曳引机，制动器安装在电动机的旁边，即在电动机轴与蜗轮轴相连的制动轮处。

若是无齿轮曳引机则安装在电动机与曳引轮之间。制动器通常由制动电磁铁、制动臂、制动瓦块

和制动弹簧等组成。

（二）轿厢和对重装置、导向系统

在曳引电梯中，轿厢和对重悬挂于曳引轮两侧。

轿厢是运送乘客或货物的承载部件，也是乘客唯一能看到的电梯结构部分；电梯的轿厢体包

括轿厢底、轿厢壁、轿厢顶和轿厢门等组成。

对重平衡装置由对重和补偿装置组成；对重的作用是为了减轻电动机的负担，提高曳引效率。

电梯的导向系统由导轨、导靴和导轨架组成。作用是保证轿厢和对重始终在垂直方向上运

动，不允许倾斜或在水平方向移动。

（三）电梯的门系统