双面齿同步带传动对称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：

齿轮齿条式电梯有很多优点，但是其与曳引式电梯相比，一个比较大的不足是动力系统安装在电梯轿厢上增加电梯轿厢自重，现有的方案中(包括一部分不对称驱动的方案)的传动系统，有的包括多级变速，有的还有盘车(即手动)装置，包括手轮或者手柄、盘车齿轮、盘车离合器，加上电动机组成的整个动力系统重量比较大，加重了电梯轿厢的负荷，增加能耗，减少了电梯轿厢的有效运力；一些方案采取单面驱动，可以减轻一些自重，但是只适应于负载不大的电梯或者是负载不大的货梯或者是施工梯或者室内的杂物梯，从安全和稳定运行的原则出发，大多数货梯、载客梯都应该采用平衡驱动的方式，然而这又容易使得传动系统自重增加；因此，必须进行改进，使得在采用平衡驱动的同时，又使电梯轿厢自重轻，以提高有效运力、节约能源。

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，电梯轿厢自重轻的齿轮齿条式电梯。

一种双面齿同步带传动对称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，其动力传动系统为双面齿同步带传动系统，齿轮齿条的驱动系统为对称驱动系统，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；所述的双面齿同步带传动系统，包括双面齿同步带主传动系统和同步带直接传动系统，动力传递关系为，电力拖动系统发出的一种转动方向的动力通过双面齿同步带主传动系统转换为相同数值转动速度、相反转动方向的两种动力，并且通过同步带直接传动系统把动力分流传递给对称驱动系统的各驱动齿轮，驱动齿轮啮合齿条驱动电梯轿厢系统运行。

附图1为一种双面齿同步带传动对称驱动齿轮齿条式电梯的动力传动关系示意图，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38(附图3中可见)看不见了、可以看见左齿条24，但是上右滚动导靴滚轮23(上左滚动导靴滚轮34被遮住)、下右中滚动导靴滚轮21(下左中滚动导靴滚轮25被遮住)、下左后滚动导靴滚轮22、下左前滚动导靴滚轮20还是能够看见；附图2为所述的直接传动的左侧的同步带传动关系示意图，图示方向为附图4的A-A剖视方向，上下方向为正向放置，从中间往左看，所见为左侧的同步带传动关系图，双面齿同步带主传动系统因为是在右侧，所以没有显示，前向主传动轴8、后向主传动轴10是从右侧直通到左侧，所以有投影显示；附图3为电梯轿厢46的右视示意图，齿条中间的中心点划线是与电梯轿厢46的前后面距离相等的竖直中心面在右视图上的投影，电梯的驱动系统是以此中心面为对称平面的镜对称图形；附图4是电梯轿厢46的仰视示意图，图面显示的是电梯轿厢46的底面，之所以把仰视图选为附图是因为从投影关系上其可以显示比俯视图更多的和发明特征有关的零部件，附图4中，左右方向的设定是：左前驱动齿轮45和左后驱动齿轮43所在 的一侧为左侧，右前驱动齿轮39和右后驱动齿轮37所在的一侧为右侧；前后方向的设定是：左后驱动齿轮43和右后驱动齿轮37所在的一侧为后侧，左前驱动齿轮45和右前驱动齿轮37所在的一侧为前侧；所述的双面齿同步带主传动系统的动力传动过程为，电力拖动系统的电动机1通过联轴器与主传动轴2连接，带动主传动轴2上的主传动同步带轮3同速同向转动，主传动同步带轮3，通过双面齿同步带5传动前向主大同步带轮7，后向主大同步带轮12以相同线速度转动，前向主大同步带轮7和后向主大同步带轮12规格完全相同，因此它们的转速数值相同，但是它们和双面齿同步带啮合的齿面方向不同，前向主大同步带轮7啮合的齿面是这一面、本文设定为正面，后向主大同步带轮12啮合的齿面是正面的相反一面、根据已经设定的正面、此面顺理成章应为反面，因此它们的转动方向相反；前向主大同步带轮7带动前向主传动轴8同速正向转动，后向主大同步带轮12带动后向主传动轴10同速反向转动，主传动同步带轮3对前向主大同步带轮7的传动速度比和后向主大同步带轮12的传动速度比相同且为减速增加转矩环节，张紧轮11既改善双面齿同步带5与后向主大同步带轮12的啮合包角，同时也兼具调整双面齿同步带5与主传动同步带轮3、前向主大同步带轮7、后向主大同步带轮12啮合松紧程度的功能，其它包括2个或者2个以上同步带轮和一个同步带环链的同步带传动链也设置有张紧轮，为图面清晰，省略未画出。

前向主传动轴8和后向主传动轴10的后续动力传递环节是同步带直接传动系统和齿轮齿条对称驱动系统，所述的同步带直接传动系统包括，后向主传动轴10带动右后向主传动同步带轮9、左后向主传动同步带轮26(见附图2)同转速同方向转动，前向主传动轴8带动右前向主传动同步带轮6、左前向主传动同步带轮33(见附图2)同转速同方向转动，分4路传递动力；第1路，右后向主传动同步带轮9通过同步带13传动右后向大同步带轮14，右后向大同步带轮14带动右后驱动轴15上的右后驱动齿轮37同速转动；第2路，右前向主传动同步带轮6通过同步带18传动右前向大同步带轮17，右前向大同步带轮17带动右前驱动轴16上的右前驱动齿轮39同速转动；第3路，左后向主传动同步带轮26通过同步带27传动左后向大同步带轮28，左后向大同步带轮28带动左后驱动轴29上的左后驱动齿轮43同速转动；第4路，左前向主传动同步带轮33通过同步带32传动左前向大同步带轮31，左前向大同步带轮31带动左前驱动轴30上的左前驱动齿轮45同速转动；右后向主传动同步带轮9对右后向大同步带轮14，右前向主传动同步带轮6对右前向大同步带轮17，左后向主传动同步带轮26对左后向大同步带轮28，左前向主传动同步带轮33对左前向大同步带轮31的传动速度比相等而且均为减速增加转矩环节。

所述的齿轮齿条对称驱动系统，包括，右后驱动齿轮37和右前驱动齿轮39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兼导轨38啮合；左后驱动齿轮43和左前驱动齿轮45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兼导轨24啮合；电梯轿厢46左侧的驱动系统，和电梯轿厢46右侧的驱动系统，是以电梯轿厢46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34弹性压贴在右齿条兼导轨38的垂直于右驱动齿轮轴线的导轨面上，上左滚动导靴滚轮23弹性压贴在左齿条兼导轨24的垂直于左驱动齿轮轴线的导轨面上，下左后滚动导靴滚轮22从后面、下左中滚动导靴滚轮25从右面(左齿条兼导轨24的右面)、下左前滚动导靴滚轮20从前面分别弹性压贴在左齿条兼导轨24的三个导轨面上(见附图4)，下右后滚动导靴滚轮41从后面、下右中滚动导靴滚轮21从左面(右齿条兼导轨38的左面)、下右前滚动导靴滚轮40从前面分别弹性压贴在右齿条兼导轨38的三个导轨面上(见附图4)，以防止电梯轿厢(特别是电梯轿厢底部)沿前后左右方向的窜动；左右两组滚动导靴的空间位置分布图形是以电梯轿厢的平行于左右侧面的竖直中心面为对称平面的镜对称图形，电梯 的驱动系统左右对称、前后对称；所有轴的端部都有轴承的支承，位于电梯轿厢46墙壁上的轴承和轴承座通过电梯轿厢46的墙壁固定，不位于电梯轿厢46墙壁上的轴承和轴承座由支架固定，因为轴承和轴承座是通用件，所以没有画出和另外标注；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％，目前有一部分规格可以加工或者购买到，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为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；所述的永磁交流同步电动机系统包括配置增量式编码器的变频器控制的低速交流永磁同步电动机系统，所述的永磁交流同步电动机，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，永磁交流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”是指永磁交流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”是指永磁交流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”单元电路是指自动控制实现“断电星接”功能的单元电路，包括永磁交流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，或者永磁交流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永磁交流同步电动机电源，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，可以使用永磁交流同步电动机制动器上的手动释放抱闸装置4，手动松开永磁交流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，隔层19正对手动释放抱闸装置 4的位置设置有一个安全小门，平时关闭，在需要时可以开启；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。

采用对称驱动，有利于电梯的运行安全性和平稳性；采用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，但是，如果只是采用单齿面同步带，则在需要不同转动方向的时候还是要采用一部分齿轮，采用了双面齿同步带只需要在主传动环节使用双面齿同步带和增加一个同步带轮，就可以获得相同转动速度不同转动方向的两种转动动力，实现了传动系统没有一个齿轮，加强了减轻自重的效果，加上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，又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，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为一种双面齿同步带传动对称驱动齿轮齿条式电梯的动力传动关系示意图。

附图2为所述的直接传动的左侧的同步带传动关系示意图。

附图3为电梯轿厢46的右视示意图。

附图4为电梯轿厢46的仰视示意图。

附图5为“断电星接”单元电路的电路图。

附图6为“断电星接”单元电路的另一种接线电路图。

附图7为为电梯轿厢46的左视示意图。

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、[0007]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[0009]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；采用对称驱动系统，驱动电梯轿厢的驱动力左右对称、前后对称，保证了电梯的安全可靠，运行稳定。

实施例2，附图7是实施例2的增加附图，附图1～4除滚动导靴滚轮外的其余部分也适用于实施例2，其结构各部分组成及作用的说明见[0005]段、[0006]段、[0007]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[0009]段所述相同，其工作过程也和实施例1大致相同；不同的是，采用的滚动导靴不同，本发明中所述的滚动导靴包括弹簧式或者液压式或者气压式，所述的弹簧式包括机械弹簧式或者橡胶(包括聚氨酯橡胶)弹簧式，所述的液压式包括普通液压式或者带制动功能的液压式，所述的气压式包括普通气压式或者带制动功能的气压式；实施例2采用液压式或者气压式，附图7中所示为其外形，虽然由于投影关系只显示出(液压式或者气压式)下左前滚动导靴滚轮44代替(弹簧式)下左前滚动导靴滚轮20、(液压式或者气压式)下左后滚动导靴滚轮42代替(弹簧式)下左后滚动导靴滚轮22的图形，但是实际上全部滚动导靴滚轮都用液压式或者气压式代替了弹簧式，液压式或者气压式滚动导靴可以在较小的结构尺寸下实现较大的作用力，且压力均衡，有利于保证安全稳定运行；再加上采用对称驱动系统，驱动电梯轿厢的驱动力左右对称、前后对称，保证了电梯的安全可靠，运行稳定。

实施例3，附图7也适用于实施例3，附图1～4除滚动导靴滚轮外的其余部分也适用于实施例3，其结构各部分组成及作用的说明见[0005]段、[0006]段、[0007]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[0009]段所述相同，其工作过程也和实施例1大致相同；不同的是，采用的滚动导靴不同，实施例3采用带制动功能的液压式或者带制动功能的气压式，可以在较小的结构尺寸下实现较大的作用力，且压力均衡，有辅助制动功能，更有利于保证安全稳定运行；再加上采用对称驱动系统，驱动电梯轿厢的驱动力左右对称、前后对称， 提高了电梯的安全可靠，运行稳定性能。

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。