均衡驱动齿轮齿条式电梯的制作方法

本发明涉及电梯领域，特别是涉及一种齿轮齿条式电梯。

背景技术：

现有的一些齿轮齿条式电梯，各有优点，但是也存在需要改进之处，包括，一些方案是单面驱动，则电梯轿厢受到的是单面驱动力，而电梯轿厢运送的载荷分布是随机的，例如，货梯在运载比重较大的物品或用小车运送货物时、会使载荷集中在轿厢底某一较小的面积上，使轿厢承受集中载荷，这些集中载荷如果分布偏重于有驱动力的一侧，那么正好使驱动力和载荷方向对应，如果分布均匀、虽然驱动力和载荷方向有些偏移、但是负面影响还不是太大，如果分布偏重于无驱动力的一侧，则电梯轿厢的受力就严重不平衡，成为安全稳定运行的严重隐患；一般使用者不可能知道电梯轿厢的驱动力是均衡的还是偏向某一侧的，使用须知一般也只能要求在使用电梯时，应尽量使货物置于轿厢中部并避免集中载荷，但是在一些情况下是不可能做到的，例如当拖车等进出轿厢时，轿厢会受到很大的偏重力作用，拖车等进入轿厢后，不一定停在轿厢的中间，从而产生偏重载荷等等；但是如果采用非单面驱动，则传动系统比较复杂比较重，现有的方案中(包括一部分不对称驱动的方案)，有的包括多级变速，有的还有手动装置，包括手轮或者手柄、齿轮传动系统、盘车离合器，加上电动机，使得电梯轿厢的自重大，增加了能耗，减少了有效运力；因此，如何做到既运行稳定，电梯轿厢又自重较轻，是齿轮齿条式电梯改进的一个重要内容。

技术实现要素：

本发明的目的，是提供一种安全可靠，运行稳定，电梯轿厢自重较轻的齿轮齿条式电梯。

一种均衡驱动齿轮齿条式电梯，包括安全保护系统、电气控制系统、电力拖动系统、导向系统、驱动系统、轿厢系统、门系统，其齿轮齿条的驱动系统为均衡驱动系统，动力传动系统为同步带传动系统，电力拖动系统包括电动机系统，所述的电动机系统包括永磁直流电动机系统或者永磁交流同步电动机系统，所述的均衡驱动是指驱动电梯轿厢的驱动力全方位对称，包括左右对称、前后对称、上下对称。

附图1为一种均衡传动齿轮齿条驱动电梯的驱动系统示意图，(为了叙述清晰，先设定方向，附图1图面显示的是电梯轿厢2的右侧面，和右侧面平行的电梯轿厢2另一侧面为左侧面；以与电梯轿厢2前后侧面等距离的竖直平面划分前后，该平面在附图1中的投影是中心线34，右下主动驱动齿轮3和右上主动驱动齿轮6所在的一边为后侧，右下从动驱动齿轮10和右上从动驱动齿轮7所在的一边为前侧)，附图2为附图1的俯视示意图；附图1中按照投影关系显示的是电梯轿厢2右侧的驱动系统，所述的齿轮齿条的驱动系统为均衡驱动系统包括，右下主动驱动齿轮3和右下从动驱动齿轮10在下方从后、前两个方向与竖直方向通过支架(通用件，为了图面清晰起见，因此附图1中没有画出，以后凡是涉及原有技术或者通用件、标准件，如无必要，一般不在图中画出，特此说明)固定在电梯井道壁上的右齿条1啮合，右上主动驱动齿轮6和右上从动驱动齿轮7在上方从后、前两个方向与右齿条1啮合；电梯轿厢2左侧的驱动系统，和电梯轿厢2右侧的驱动系统，是以电梯轿厢2的与左右侧面等距离的竖直中心面为对称平面的镜对称图形；左下主动驱动齿轮33(见附图4)和左下从动驱动齿轮(在附图1～4中都被其它零部件遮住了，是右下从动驱动齿轮10以电梯轿厢2的与左右侧面等距离的竖直中心面为对称平面的镜对称图形)在下方从后、前两个方向与竖直方向通过支架固定在电梯井道壁上的左齿条16(见附图2)啮合，左上主动驱动齿轮15和左上从动驱动齿轮17(见附图2)在上方从后、前两个方向与左齿条16啮合；左右驱动系统共同驱动电梯轿厢系统上行或者下行；上右滚动导靴滚轮11弹性压贴在右齿条1的无齿形且垂直于右上驱动齿轮轴线的导轨面上，上左滚动导靴滚轮13弹性压贴在左齿条16的无齿形且垂直于左上驱动齿轮轴线的导轨面上，下右滚动导靴滚轮34弹性压贴在右齿条1的无齿形且垂直于右下驱动齿轮轴线的导轨面上，下左滚动导靴滚轮24弹性压贴在左齿条16的无齿形且垂直于左下驱动齿轮轴线的导轨面上，以防止电梯轿厢沿平行于驱动齿轮轴线的方向窜动；上下两组滚动导靴的空间位置分布图形是以电梯轿厢的水平中心面为对称平面的镜对称图形。

附图3为附图1的同步带传动关系示意图(图示方向为附图2的A-A剖视方向，从右面往里看，所见为左侧的同步带传动关系图，右侧的同步带传动关系图，与左侧的同步带传动关系图，是以电梯轿厢的与左右侧面等距离的竖直中心面为对称平面的镜对称图形)，附图4为一种均衡驱动齿轮齿条式电梯的内部传动系统示意图(图示方向为拆开后面板、往里看所见，其中左齿条16、右齿条1的齿形按照简化画法只画出一部分)，所述的均衡驱动齿轮齿条式电梯，所述的动力传动系统为同步带传动系统，包括第一种传动模式或者第二种传动模式，所述的第一种传动模式的动力传动过程为，电力拖动系统的电动机32通过联轴器31与主驱动轴36连接，带动主驱动轴36上的左主驱动同步带轮18和右主驱动同步带轮38同速同向转动，主驱动轴36上的左主驱动同步带轮18，通过同步带19传动左大同步带轮20，左大同步带轮20带动左下主动驱动轴35上的左下主动驱动齿轮33、左下主动传动齿轮26和左接力同步带轮29同速转动，左接力同步带轮29，通过同步带25传动左上同步带轮22，左上同步带轮22带动左上主动驱动轴12上的左上主动驱动齿轮15、左上主动传动齿轮21同速转动；左下主动传动齿轮26与相同模数相同齿数的左下从动传动齿轮27啮合，带动左下从动传动齿轮27同速反向转动，左下从动传动齿轮27通过左下从动驱动轴28带动左下从动驱动齿轮(在附图1～4中都被其它零部件遮住了，是右下从动驱动齿轮10以电梯轿厢2的与左右侧面等距离的竖直中心面为对称平面的镜对称图形)同速同向转动(和左下主动驱动齿轮33同速反向转动)；左上主动传动齿轮21与相同模数相同齿数的左上从动传动齿轮23啮合，带动左上从动传动齿轮23同速反向转动，左上从动传动齿轮23通过左上从动驱动轴14带动左上从动驱动齿轮17同速同向转动(和左上主动驱动齿轮15同速反向转动)；左接力同步带轮29对左上同步带轮22的传动速度比＝1；主驱动轴上的右主驱动同步带轮38，通过同步带39传动右大同步带轮40，右大同步带轮40带动右下主动驱动轴4上的右下主动传动齿轮41、右下主动驱动齿轮3和右接力同步带轮37同速转动，右接力同步带轮37通过同步带42传动右上同步带轮43，右上同步带轮43带动右上主动驱动轴5上的右上主动驱动齿轮6、右上主动传动齿轮44同速转动；右下主动传动齿轮41与相同模数相同齿数的右下从动传动齿轮53(见附图8)啮合，带动右下从动传动齿轮53同速反向转动，右下从动传动齿轮53通过右下从动驱动轴9带动右下从动驱动齿轮10同速同向转动(和右下主动驱动齿轮3同速反向转动)；右上主动传动齿轮44与相同模数相同齿数的右上从动传动齿轮54(见附图8)啮合，带动右上从动传动齿轮54同速反向转动，右上从动传动齿轮54通过右上从动驱动轴8带动右上从动驱动齿轮7同速同向转动(和右上主动驱动齿轮6同速反向转动)；右接力同步带轮对右上同步带轮的传动速度比＝1；左主驱动同步带轮18对左大同步带轮20的传动速度比和右主驱动同步带轮38对右大同步带轮40的传动速度比相同且为减速增加转矩环节；所以左下主动驱动齿轮33、左上主动驱动齿轮15、右下主动驱动齿轮3、右上主动驱动齿轮6均以相同速度同向转动，左下从动驱动齿轮、左上从动驱动齿轮17、右下从动驱动齿轮10、右上从动驱动齿轮7均以相同速度同向(是从动驱动齿轮之间而言、方向同向，与主动驱动齿轮转动方向相反)转动，所有的主动驱动齿轮转动方向和所有的从动驱动齿轮转动方向相反、转速相同；附图4中轴承45在轴承座46的配合下支承左上主动驱动轴12及轴上零件，并保持轴的正常工作位置和旋转精度，所有轴的端部都有轴承的支承，位于电梯轿厢2墙壁上的轴承和轴承座通过电梯轿厢2墙壁固定，不位于电梯轿厢2墙壁上的轴承和轴承座由支架固定，附图4中其它轴承和轴承座只是画出，因为是通用件，所以没有另外标注；所述的轴承包括滚动轴承和滑动轴承，所述的滑动轴承包括自润滑轴承和含油轴承。

所述的驱动齿轮包括大模数少齿数变位齿轮，其压力角包括20°或者27～28°；压力角为20°的齿轮已经标准化、加工或者购买方便，压力角为27～28°的齿轮比同样模数同样齿数的压力角为20°的齿轮理论上承载能力可增加30％，目前也可以加工或者购买到一部分规格，采用少齿数齿轮，可以增大驱动转矩而不增加变速环节，而且还有助于节约材料，减轻轿厢自重，变位是为了优化齿形改善啮合。

所述的电力拖动系统包括电动机系统，所述的电动机系统包括永磁直流电动机系统或者永磁交流同步电动机系统，在供电条件是交流电的场合，电梯电力拖动系统优先采用永磁交流同步电动机系统，并且在电气控制系统中设置有电气联锁加机械联锁的“断电星接”单元电路，在供电条件是直流电的场合，电梯电力拖动系统优先采用永磁直流电动机系统，并且在电气控制系统中设置有“发电制动”与“机械制动”优化配合的控制电路；(优先使用不限制必要时使用其它电动机系统)，所述的永磁交流同步电动机系统，其与电机轴同轴的制动轮上配置有失电抱闸制动器，并且采用了双备份的结构形式，永磁同步电动机的电气控制系统中设置有电气联锁加机械联锁的“断电星接”单元电路(见附图5)，所述的“星接”是指永磁同步电动机的三相绕组引出线通过导线或者串联电阻接成星形连接；所述的“断电星接”是指永磁同步电动机的三相绕组引出线在可靠断开与所有供电回路(包括变频器的输出供电回路)的连接后、通过导线或者串联电阻接成星形连接；所述的“断电星接”单元电路是指自动实现“断电星接”功能的单元电路，包括永磁同步电动机的主接触器KM1与星接接触器KM2实行了电气联锁和机械联锁，所述的电气联锁包括，主接触器KM1主触点的三个常开触点两端的接线端子分别接变频器的三个功率输出端和永磁同步电动机的三个电源输入端，星接接触器KM2二个常闭触点两端的接线端子分别接永磁同步电动机的三个电源输入端、其中一个电源输入端同时接二个不同常闭触点的各一个接线端子，或者永磁同步电动机的三个电源输入端分别接星接接触器KM2三个常闭触点的各一个接线端子、KM2三个常闭触点的另一端三个接线端子通过导线短接或者串联电阻接成星形连接(见附图6)，主接触器KM1辅助触点中的延时断开的常开触点串联在星接接触器KM2的线圈回路中，其得电后立即闭合，使KM2的线圈得电，星接常闭触点断开，立即解除星接；其失电后主触点立即断开，其辅助触点延时动作断开KM2的线圈回路，实现延时星接的功能，以确保先断开电源，然后才能进行星形连接，提高安全系数；所述的机械联锁，包括主接触器KM1和星接接触器KM2的带动触点动作的运动部件互相用机械联锁机构连接，使得主接触器KM1主触点的三个常开触点和星接接触器KM2的二个星接常闭触点或者三个星接常闭触点在任何时候都不能同时闭合；附图5是“断电星接”单元电路的电路图，附图6是“断电星接”单元电路的另一种接线电路图；正常运行时，电梯的电气控制系统根据运行需要控制电梯电力拖动系统的得电或者失电，电梯准备启动时，电梯的电气控制系统控制制动器的电磁铁得电，铁芯动作，松开被弹簧压紧在制动轮表面的制动闸瓦，抱闸释放，电梯转入启动程序，启动、运行；电梯需要停止时，电梯的电气控制系统先断开电动机电源，电动机减速，当接近停靠位置时，例如接近平层位置时，电梯的电气控制系统准时地控制制动器的电磁铁失电，铁芯退回，松开弹簧，弹簧推动制动闸瓦压紧在制动轮表面，抱闸制动，电梯准确停靠在预定位置，包括准确平层；当异常停电时，制动器的电磁铁失电，制动器立即抱闸制动,如果此时电梯位置不在平层位置，可以使用永磁同步电动机制动器上的手动释放抱闸装置51，手动松开永磁同步电动机制动器的抱闸装置，使轿厢缓慢地就近平层，解救乘员；即使电梯失控(如电梯停止运行，又恰遇抱闸故障无法制动)发生溜车时，由于绕组星接发电制动，在很小的转速下就会产生很大的力矩，使电梯溜车的速度变得非常缓慢，使轿厢可以缓慢地就近平层。

本发明中，驱动电梯轿厢的驱动力左右对称、前后对称、上下对称，保证了电梯的安全可靠，运行稳定；采用的同步带传动机构在能够实现传动准确，具有恒定的传动比的前提下比齿轮机构或者蜗轮机构或者链轮机构都重量更轻，电力拖动系统为永磁直流电动机系统或者永磁交流同步电动机系统，结构紧凑体积小、重量轻，加上不需要另外设置盘车系统，三方面效果叠加使得整个轿厢减轻自重的效果显著，可以显著地提高运载能力；同步带传动系统传动效率高，永磁电动机采用永磁材料，没有了励磁线圈和励磁电流消耗，使得电动机功率因数得以提高，与传统异步电动机相比，能源消耗大为降低，加上轿厢减轻自重的效果显著，三方面效应叠加，节能效果明显；永磁同步电动机采用非接触的电磁力传递功率，通过电磁方法实现较低转速，传动平稳、具有缓冲减振能力、噪声低，而且具有起动电流小、无相位差的特点，使电梯起动、加速和制动过程更加平顺，加上同步带传动系统传动平稳、具有缓冲减振能力、噪声低，所以整体噪音和振动可以得到明显改善；同步带传动系统不需润滑，加上永磁同步电动机只在轴承内存有足量的润滑脂，因此减少日常维护添加或者更换润滑油的工作量，节省了润滑油费用，也避免了润滑油泄漏带来的污染和维护难度；永磁同步电动机运行中，当三相绕组星接时，轿厢的动能和势能可以反向拖动电动机进入发电制动状态，并产生足够大的制动力矩阻止轿厢超速，所以能避免轿厢冲顶或蹲底事故，当电梯突然断电时，制动器的电磁铁失电，制动器立即抱闸制动，保证了安全；如果此时电梯位置不在平层位置，可以使用永磁同步电动机制动器上的手动释放抱闸装置，手动松开永磁同步电动机制动器的抱闸装置，使轿厢缓慢地就近平层，解救乘员，即使电梯失控(如电梯停止运行，又恰遇抱闸故障无法制动)发生溜车时，由于绕组星接发电制动，在很小的转速下就会产生很大的力矩，使电梯溜车的速度变得非常缓慢，使轿厢可以缓慢地就近平层；电气控制系统中设置的电气联锁加机械联锁的“断电星接”单元电路，加强了星接发电制动的安全性；因此，本发明能够起到显著提高运行效率和运行质量，节约材料、节约能源，保护环境的有益效果。

附图说明

附图1为一种均衡传动齿轮齿条驱动电梯的驱动系统示意图。

附图2为附图1的俯视示意图。

附图3为附图1的同步带传动关系示意图。

附图4为一种均衡驱动齿轮齿条式电梯的内部传动系统示意图。

附图5是“断电星接”单元电路的电路图。

附图6是“断电星接”单元电路的另一种接线电路图。

附图7为实施例2的传动系统示意图。

附图8为实施例2的同步带传动关系示意图。

具体实施方式

实施例1，附图1～4也是实施例1的附图，其结构各部分组成及作用的说明见[0005]段、[0006]段所述，由于涉及多个传动系统的配合协调，所以在制造和安装时应特别注意制造质量和安装质量，保证必须的精度，检测合格后，才能试运行，所述的检测包括对驱动齿轮、齿条的材料进行超声波探伤检测，采用激光电梯导轨垂直度测量仪测量导轨的垂直度；其电气控制系统采用嵌入式系统作为主控系统，其电气控制系统中的“断电星接”单元电路与附图5及[0007]段所述相同；其工作过程主要是，当系统无电时、包括断开电源开关或者意外停电，永磁同步电动机的制动器的电磁铁失电，制动器抱闸制动，使电动机不会乱动，保证了安全，同时星接接触器线圈无电，其常闭触点闭合，永磁同步电动机的三相绕组引出线接成星形连接，处于发电制动状态，增加了一层安全措施；当系统接入电源后，只要控制系统不发出接通电磁铁电源的指令，制动器抱闸制动状态就不会改变，只要控制系统不发出接通星接接触器线圈电源的指令，星接接触器线圈无电，其常闭触点闭合，永磁同步电动机的三相绕组引出线接成星形连接，处于发电制动的状态就不会改变，即使电气线路出现故障不能电气联锁时，机械联锁依然保证主接触器KM1主触点的三个常开触点和星接接触器KM2的二个星接常闭触点在任何时候都不能同时闭合；正常情况下，电梯需要启动之前，电梯的电气控制系统控制制动器的电磁铁得电，铁芯动作，松开被弹簧压紧在制动轮表面的制动闸瓦，抱闸释放，电梯转入启动程序；启动后控制系统控制电梯各个系统按照正常工作程序进行工作，电梯需要停止时，电梯的电气控制系统先断开电动机电源，主接触器KM1失电后主触点立即断开，其辅助触点延时动作断开KM2的线圈回路，实现延时封星，封星后电动机进入发电制动状态，电动机减速，当接近停靠位置时，电梯的电气控制系统准时地控制制动器的电磁铁失电，铁芯退回，松开弹簧，弹簧推动制动闸瓦压紧在制动轮表面，抱闸制动，电梯准确停靠在预定位置，包括准确平层；

实施例2，附图1～2也适用实施例2，其结构各部分组成及作用的说明见[0005]段、[0006]段所述，由于涉及多个传动系统的配合协调，所以在制造和安装时应特别注意制造质量和安装质量，保证必须的精度，检测合格后，才能试运行，所述的检测包括对驱动齿轮、齿条的材料进行超声波探伤检测，采用激光电梯导轨垂直度测量仪测量导轨的垂直度；其电气控制系统采用嵌入式系统作为主控系统，其电气控制系统中的“断电星接”单元电路与附图5及[0007]段所述相同，其工作过程也和实施例1大致相同；其传动系统在本发明权利要求的基本思想范围内做了改变，见附图7、附图8，附图7为实施例2的传动系统示意图(图示方向为拆开后面板、往里看所见)，附图8为实施例2的同步带传动关系示意图，图示方向为拆开右面板、往里看所见，所以看到的是主传动环节以及右面一路同步带传动系统的情况，右齿条1看不见了、可以看见左齿条16，但是上右滚动导靴滚轮11(上左滚动导靴滚轮13被遮住)、下右滚动导靴滚轮34(下左滚动导靴滚轮24被遮住)还是能够看见其滚轮所在的一面；实施例2所述的均衡驱动齿轮齿条式电梯，其动力传动系统的传动模式为不同于第一种传动模式的第二种传动模式，所述的第二种传动模式的动力传动过程为，电动机32通过联轴器31与主传动轴50连接，主传动轴50上的主传动同步带轮48，通过同步带47传动主大同步带轮49且为减速增加转矩环节，主大同步带轮49带动主驱动轴36上的左主驱动同步带轮18和右主驱动同步带轮38同速同向转动；主驱动轴上的右主驱动同步带轮38，通过同步带39传动右大同步带轮40，右大同步带轮40带动右下主动驱动轴4上的右下主动传动齿轮41、右下主动驱动齿轮3和右接力同步带轮37同速转动，右接力同步带轮37通过同步带42传动右上同步带轮43，右上同步带轮43带动右上主动驱动轴5上的右上主动驱动齿轮6、右上主动传动齿轮44同速转动；右下主动传动齿轮41与相同模数相同齿数的右下从动传动齿轮53啮合，带动右下从动传动齿轮53同速反向转动，右下从动传动齿轮53通过右下从动驱动轴9带动右下从动驱动齿轮10同速同向转动；右上主动传动齿轮44与相同模数相同齿数的右上从动传动齿轮54啮合，带动右上从动传动齿轮54同速反向转动，右上从动传动齿轮54通过右上从动驱动轴8带动右上从动驱动齿轮7同速同向转动；右接力同步带轮对右上同步带轮的传动速度比＝1；主驱动轴36上的左主驱动同步带轮18，通过同步带19传动左大同步带轮20，左大同步带轮20带动左下主动驱动轴35上的左下主动驱动齿轮33、左下主动传动齿轮26和左接力同步带轮29同速转动，左接力同步带轮29，通过同步带25传动左上同步带轮22，左上同步带轮22带动左上主动驱动轴12上的左上主动驱动齿轮15、左上主动传动齿轮21同速转动；左下主动传动齿轮26与相同模数相同齿数的左下从动传动齿轮27啮合，带动左下从动传动齿轮27同速反向转动，左下从动传动齿轮27通过左下从动驱动轴28带动左下从动驱动齿轮同速同向转动；左上主动传动齿轮21与相同模数相同齿数的左上从动传动齿轮23啮合，带动左上从动传动齿轮23同速反向转动，左上从动传动齿轮23通过左上从动驱动轴14带动左上从动驱动齿轮17同速同向转动；左接力同步带轮29对左上同步带轮22的传动速度比＝1；左主驱动同步带轮18对左大同步带轮20的传动速度比和右主驱动同步带轮38对右大同步带轮40的传动速度比相同且为减速增加转矩环节；所以左下主动驱动齿轮33、左上主动驱动齿轮15、右下主动驱动齿轮3、右上主动驱动齿轮6均以相同速度同向转动，左下从动驱动齿轮、左上从动驱动齿轮17、右下从动驱动齿轮10、右上从动驱动齿轮7均以相同速度同向转动，所有的主动驱动齿轮转动方向和所有的从动驱动齿轮转动方向相反、转速相同；隔层52正对手动释放抱闸装置51的位置设置有一个安全小门，平时关闭，在需要时可以开启；这样改进有利于增加转矩，并在电梯轿厢中腾出更多的空间位置。

为了详细说明本发明，本说明书举例描述了一些具体结构和数据，这些都仅仅是为了说明而非限定，在本发明权利要求的基本思想范围内所做的各种改变、替换和更改所产生的全部或部分等同物，都在本发明权利要求的保护范围内。