电梯设计方案

节能电梯设计方案

072211113 马守鹏

设计思路：

在电梯的日常运行中，能耗主要包括以下几种：曳引电动机的机械和电损耗，传动机构间的摩擦引起的损耗，轿箱、载物、传动钢缆、随行电缆运行时克服的重力势能和启动能耗。

其中很大一部分能耗集中在电梯在非平衡状态下运行所克服的重力势能上。我所设计的节能电梯就是设法让电梯一直运行在近平衡状态下，由此电梯的运行能耗便可大大降低。

节能电梯结构特点：

普通电梯中有一个和轿箱反向运行的对重，以平衡曳引机两侧的负载，但是电梯实际运行时载货的重量是随机变化的，对重的重量却是恒定的，因此曳引机两侧的负载并不一直平衡，或者说大部分时间处于不平衡状态。我的设计目的就是做到在电梯运行时对重重量一直和轿箱（空轿箱加载物）重量近似平衡。

节能电梯中安装有一个主对重，重量使之与空轿箱平衡；此外还有若干个随机对重（我起的名称），作用是平衡轿箱中随机变化的载重。随机对重的重量之和与电梯的额定载重平衡（或大于额定载重）。电梯运行时遵循后面附带的流程图。

结构说明：

主对重、轿箱、钢带与曳引机之间的结构关系与普通电梯一样。随动轮带动随机对重块运动，但是每个负责曳引随机对重块的随动轮与曳引机轴之间的连接有两种状态：①随动――啮合状态：随动轮与曳引机轴之间啮合，随动轮随曳引机运动。此种状态下的随机对重

块用于平衡轿箱内的载物重量，防止轿箱重量大于对重重量的非平衡状态发生。②制动――离合状态：随动轮与曳引机轴之间离合，且处于制动状态，禁止随动轮运动。此种状态下的随机对重块不随轿箱相对运动，防止对重重量大于轿箱重量的非平衡状态发生。

之所以称为‘随机对重块’是因为此类对重块的所在状态与位置由轿箱内的随机载重决定。每次载物进入轿箱时由控制柜测量载物重量，同时检测是否存在可与轿箱做相对运动的随机对重块，若存在则选取与轿箱运动距离相合适的随机对重块加载到曳引机上，并且加载数量与载物重量近似。运行中途若有部分载物出箱（或进箱），则在曳引机上减掉（或继续加载）相应重量的随机对重块。运行中途若有随机对重块先到达导轨终点则在曳引机上减掉此随机对重块。按照这种流程控制电梯运行。

随机对重块可以有两种实现方法：

其一：随机对重块重量均分法，即若干随机对重块的重量都相等。例如，电梯额定载重为500kg，设每个随机对重块的重量都为50kg，则安装10个随机对重块。

其二：随机对重块重量非均分法，即随机对重块的重量不相等。例如，电梯额定载重为500kg，可以取随机对重块的重量分别为：250kg，125kg，60kg，60kg，30kg，30kg。这样也可以搭配得额定载重范围内的随机载重。

两种方法各有优缺点。方法一的优点是适应能力强，每个随机对重块的位置点没有差异；缺点是随机对重块的数量多，相应的导轨数目也要增加。方法二的优点是需要的随机对重块的数量少，相应的导轨数目也少，成本低；缺点是适应能力降低，因为250kg和30kg的

随机对重块的位置点对电梯的运行影响是不一样的。节能电梯运行流程图：

曳引机轴

曳引机随动轮

随机对重块

主对重块

对重块导轨轿箱

节能电梯结构简明示意图：

可行性分析：

这种电梯结构制造难度不大，区别主要在对重块上，甚至可以在现有电梯的基础上改进得到，但是要开发一套相对应的运行控制软件。在电梯的实际应用中，它负责的一栋建筑内每天的进客和出客量大致相等，也就是电梯每天的上行载物量和下行载物量大致相等，因此用总数等于额定载物量的随机对重块就可以实现（这些随机对重块随载物上上下下运动，用随机对重块重力势能的改变换取载物重力势能的改变）。假如安装大于额定载物量的随机对重块（例如2倍），则可以应付那些特殊事件，例如上班或下班高峰期，一时间只有上行或只有下行载物。对于那些长时间工作在满载状态下的电梯（例如东方明珠电视塔里的电梯），它们每次上行载物量和下行载物量近乎保持不变，则使用这种节能电梯更加合适。

结论：

按照这种方法设计的节能电梯在运行中可很好的保持在近平衡状态，因此能量消耗主要集中在曳引电动机的机械和电损耗，传动机构间的摩擦引起的损耗，电梯启动时加速能耗，而避免了为克服非平衡状态下重力势能增加引起的大量能耗。与能源再生型电梯相比节能效率要高（因为能量在转换的过程种肯定有部分损耗，而且能源再生的过程又是二次转换），与非能源再生型电梯相比不仅节能且发热量大大降低，因为曳引机很少工作在发电状态。