本发明涉及升降设备领域，特别是涉及一种齿轮齿条式升降设备。
背景技术：
齿轮齿条式升降设备克服了曳引式升降设备的一些不足，但是现有的齿轮齿条式升降设备技术中，涉及传动轴的轴线相交时，常见的是采用普通锥齿轮传动(又称为伞状齿轮)，(例如申请号201410618629.2公开的齿轮齿条驱动式电梯就用到多个伞状齿轮)；而普通锥齿轮传动，两锥齿轮的锥顶必须重合，轴向误差将引起严重的偏载，因此重要设备的普通锥齿轮传动必须有专门的防位错设计以防止锥顶分离；根据齿轮原理，常用的普通锥齿轮传动的传动比是在一定范围内波动的，这些均不利于系统的稳定运行；而面齿轮传动，则能够显著改善普通锥齿轮传动的上述不足。
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，自重更轻的齿轮齿条式升降设备。
图1为一种面齿轮传动齿轮齿条式升降设备的外形示意图，图2为一种面齿轮传动齿轮齿条式升降设备的内部传动系统示意图，图示方向为拆开前面板8往里看所见；为了叙述清晰，先设定方向，图1图面显示的是升降设备轿厢10的左侧面，和左侧面平行的升降设备轿厢10另一侧面为右侧面；以与升降设备轿厢10前后侧面等距离的竖直平面7划分前后，该平面在图1中的投影为中心线7，左后驱动齿轮2所在的一侧为后侧，左前驱动齿轮5所在的一侧为前侧；图2中左齿条3、右齿条31的齿形按照简化画法只画出一部分，左主动齿轮22与左从动齿轮的投影重叠，右主动齿轮27与右从动齿轮的投影重叠，左前驱动齿轮5与左后驱动齿轮2的投影重叠，右前驱动齿轮32与右后驱动齿轮的投影重叠，下左前滚动导靴滚轮38与下左后滚动导靴滚轮的投影重叠，下右前滚动导靴滚轮35与下右后滚动导靴滚轮的投影重叠，还有左从动齿轮轴1、右从动齿轮轴、因被其它图形投影遮挡、在图2中也均未画出；一种面齿轮传动齿轮齿条式升降设备，包括安全保护系统，电气控制系统，电力拖动系统，导向系统，传动系统，驱动系统，轿厢系统，门系统；其特征是传动系统包括面齿轮传动系统，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；所述的面齿轮传动系统包括，电力拖动系统的电动机21，联轴器18，一级传动齿轮轴15，一级面齿轮14，二级传动轴24，二级传动齿轮26，二级面齿轮29，主动驱动轴6，左主动齿轮22，左从动齿轮，左从动齿轮轴1，右主动齿轮27，右从动齿轮，右从动齿轮轴；所述的面齿轮传动对称驱动齿轮齿条式升降设备，其主传动系统的主动力传动过程为，1、电力拖动系统的电动机21通过联轴器18传动一级传动齿轮轴15，一级传动齿轮轴15传动一级面齿轮14，一级面齿轮14带动与其固定连接的二级传动轴24、二级传动齿轮26同速同向转动；2、二级传动齿轮26传动二级面齿轮29，二级面齿轮29带动与其固定连接的主动驱动轴6、左主动齿轮22、右主动齿轮27同速同向转动，然后动力分流为两路输出，第一路经主动驱动轴6左侧及左主动齿轮22输出，第二路经主动驱动轴6右侧及右主动齿轮27输出；3、第一路主动驱动轴6左侧的动力又分流为两支路输出，第一支路主动驱动轴6左侧带动与其固定的左前驱动齿轮5同速同向转动；4、第二支路，通过左主动齿轮22传动左从动齿轮同速反向转动，左从动齿轮带动与其固定的左从动齿轮轴1、左后驱动齿轮2同速同向转动；5、第二路主动驱动轴6右侧的动力也分流为两支路输出，第三支路主动驱动轴6右侧带动与其固定的右前驱动齿轮32同速同向转动；6、第四支路，通过右主动齿轮27传动右从动齿轮同速反向转动，右从动齿轮带动与其固定的右从动齿轮轴、右后驱动齿轮同速同向转动；所有轴的端部都有轴承的支承，位于升降设备轿厢10侧板上的轴承和轴承座12通过升降设备轿厢10的侧板固定，位于升降设备轿厢10的上面板20上的轴承和轴承座12通过升降设备轿厢的轿厢上面板20固定，不位于升降设备轿厢10侧板或者轿厢上面板20上的轴承和轴承座由支架固定，附图中轴承和轴承座只是画出示意图，因为是通用件，为图面清晰，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；电气箱25用于安装电气设备，电气操作箱33用于安装电气操作元器件。
所述的驱动系统，包括，左后驱动齿轮2和左前驱动齿轮5在上方从后、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)固定在升降设备井道壁上的左齿条兼导轨3啮合，右后驱动齿轮和右前驱动齿轮32在上方从后、前两个方向与竖直方向通过支架固定在升降设备井道壁上的右齿条兼导轨31啮合；升降设备轿厢10左侧的驱动系统，和升降设备轿厢10右侧的驱动系统，是以升降设备轿厢10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，而且所述的驱动系统也是以升降设备轿厢10的与前后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升降设备轿厢系统上行或者下行；上右滚动导靴滚轮28弹性压贴在右齿条兼导轨31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弹性压贴在左齿条兼导轨3的无齿形且垂直于左上驱动齿轮轴线的导轨面上，下左后滚动导靴滚轮从后面、下左中滚动导靴滚轮37从右面(左齿条兼导轨3的右面)、下左前滚动导靴滚轮38从前面分别弹性压贴在左齿条兼导轨3的三个导轨面上(见图2)，下右后滚动导靴滚轮从后面、下右中滚动导靴滚轮36从左面(右齿条兼导轨31的左面)、下右前滚动导靴滚轮35从前面分别弹性压贴在右齿条兼导轨31的三个导轨面上(见图2)，以防止升降设备轿厢(特别是升降设备轿厢底部)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升降设备轿厢的竖直中心面为对称平面的镜对称图形。
所述的驱动系统包括驱动齿轮，所述的驱动齿轮包括大模数齿轮，或者双压力角非对称齿廓齿轮；所述的大模数齿轮包括大模数少齿数变位齿轮，所述的大模数少齿数变位齿轮其压力角包括20°或者27～28°；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，升降设备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，升降设备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包括控制系统、永磁交流同步电动机，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(见图3)，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交流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交流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(见图4)，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；正常运行时，升降设备的电气控制系统根据运行需要控制升降设备电力拖动系统的得电或者失电，升降设备准备启动时，升降设备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，升降设备转入启动程序，启动、运行；升降设备需要停止时，升降设备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，升降设备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，升降设备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,如果此时升降设备位置不在平层位置，可以使用永磁同步电动机制动器上的手动释放抱闸装置操作杆19，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；中隔层30、轿厢上面板20，设置有安全门，安全门平时关闭，在需要时可以开启，轿厢乘员可以通过设置在轿厢侧板上的爬梯上行操作手动释放抱闸装置19，使轿厢缓慢地就近平层；即使升降设备失控(如升降设备停止运行，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，使升降设备溜车的速度变得非常缓慢，能够为救援人员及时救援提供有力帮助。
面齿轮传动系统，具有多方面的优点，1、小齿轮为渐开线圆柱齿轮时，小齿轮的轴向移动误差对传动性能几乎没有影响；2、面齿轮传动比普通锥齿轮传动重合度显著增大，可达1.6～1.8，有利于提高传动的平稳性和增加承载能力；3、小齿轮为直齿圆柱齿轮时，小齿轮不受轴向力作用，可简化支承，减轻系统重量；4、小齿轮为渐开线圆柱齿轮时，同时啮合齿对的公法线相同，对于动力传递极为有利；5、对于点接触面齿轮传动，理论上能够保证定传动比传动，这一点对于采用一对以上驱动齿轮与驱动齿条对称啮合的齿轮齿条式升降设备而言，极其有利于提高运行的平稳性和降低振动和噪声；比普通锥齿轮传动机构或者蜗轮机构或者链轮机构都重量更轻，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，多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；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，多方面效应叠加，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，所以整体噪音和振动可以得到明显改善；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，当升降设备突然断电时，制动器的电磁铁失电，制动器立即抱闸制动，保证了安全；如果此时升降设备位置不在平层位置，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，即使升降设备失控(如升降设备停止运行，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，使升降设备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；驱动系统采用对称驱动，驱动升降设备轿厢的驱动力左右对称、前后对称，保证了升降设备的安全可靠，运行稳定；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
图1为一种面齿轮传动齿轮齿条式升降设备的外形示意图。
图2为一种面齿轮传动齿轮齿条式升降设备的内部传动系统示意图。
图3为所述的“断电星接”单元电路的电路图。
图4为所述的“断电星接”单元电路的另一种接线电路图。
图5为实施例2的示意图。
图6为实施例3的示意图。
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[0004]段、[0005]段、[0006]段所述，电力拖动系统发出的动力传动过程为，1、电力拖动系统的电动机21通过联轴器18传动一级传动齿轮轴15，一级传动齿轮轴15传动一级面齿轮14，一级面齿轮14带动与其固定连接的二级传动轴24、二级传动齿轮26同速同向转动；2、二级传动齿轮26传动二级面齿轮29，二级面齿轮29带动与其固定连接的主动驱动轴6、左主动齿轮22、右主动齿轮27同速同向转动，然后动力分流为两路输出，第一路经主动驱动轴6左侧及左主动齿轮22输出，第二路经主动驱动轴6右侧及右主动齿轮27输出；3、第一路主动驱动轴6左侧的动力又分流为两支路输出，第一支路主动驱动轴6左侧带动与其固定的左前驱动齿轮5同速同向转动；4、第二支路，通过左主动齿轮22传动左从动齿轮同速反向转动，左从动齿轮带动与其固定的左从动齿轮轴1、左后驱动齿轮2同速同向转动；5、第二路主动驱动轴6右侧的动力也分流为两支路输出，第三支路主动驱动轴6右侧带动与其固定的右前驱动齿轮32同速同向转动；6、第四支路，通过右主动齿轮27传动右从动齿轮同速反向转动，右从动齿轮带动与其固定的右从动齿轮轴、右后驱动齿轮同速同向转动；左后驱动齿轮2和左前驱动齿轮5在上方从后、前两个方向与竖直方向通过支架固定在升降设备井道壁上的左齿条兼导轨3啮合，右后驱动齿轮和右前驱动齿轮32在上方从后、前两个方向与竖直方向通过支架固定在升降设备井道壁上的右齿条兼导轨31啮合；驱动齿轮啮合齿条驱动升降设备轿厢系统运行；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，采用激光升降设备导轨垂直度测量仪测量齿条和导轨的垂直度；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”单元电路与图3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，升降设备需要启动之前，升降设备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，升降设备转入启动程序；启动后控制系统控制升降设备各个系统按照正常工作程序进行工作，升降设备需要停止时，升降设备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，升降设备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，升降设备准确停靠在预定位置，包括准确平层；采用对称驱动系统，驱动升降设备轿厢的驱动力左右对称、前后对称，保证了升降设备的安全可靠，运行稳定。
实施例2，图5为实施例2的示意图，图示方向为图2的a-a局部放大图；图1～4中有关的内容也适用于实施例2，其结构各部分组成及作用的说明见[0004]段、[0005]段、[0006]段、[0007]段所述，及实施例1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，采用激光升降设备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”单元电路与图3或者图4及[0007]段所述相同，其工作过程也和实施例1大致相同，主要不同是，安全保护系统包括手动释放抱闸装置，所述的手动释放抱闸装置包括，永磁同步电动机制动器上的手动释放抱闸装置的线控设备(参见图5)；所述的永磁同步电动机制动器上的手动释放抱闸装置的线控设备包括，手动释放抱闸装置操作杆19，短线62，动滑轮61，上导轨59，下导轨58，长线固定桩57，定滑轮56，滑轮组固定架55，长线通过孔54，长线53，拉手52，安全门51；所述的永磁同步电动机制动器上的手动释放抱闸装置的线控设备的工作过程是，需要操作手动释放抱闸装置操作杆19时，打开安全门51，抓住拉手52，拉动长线53，长线53经过长线通过孔54下行，通过定滑轮56改变拉力方向，拉动动滑轮61沿上导轨59和下导轨58形成的导轨槽向靠近定滑轮的方向移动，并通过短线62拉动手动释放抱闸装置操作杆19向靠近定滑轮的方向移动，适度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；保证了升降设备的安全可靠，运行稳定；松开拉手52，手动释放抱闸装置操作杆19受到电动机制动器恢复力的作用回归原位。
实施例3，图6为实施例3的示意图；图1、图3～5也适用于实施例3，其结构各部分组成及作用的说明见[0004]段、[0005]段、[0006]段、[0007]段所述，及实施例1、实施例2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，采用激光升降设备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”单元电路与图3或者图4及[0007]段所述相同，其工作过程也和实施例1、或者实施例2大致相同，主要不同的是，因为负载更大，所以主传动系统中还包括，机械变速器16、联轴器17；所述的机械变速器包括行星齿轮变速器；所述的还包括机械变速器的主传动系统的主动力传动过程为，1、电力拖动系统的电动机21通过联轴器17传动机械变速器16的输入轴，经机械变速器16变速后，通过机械变速器的输出轴传动一级传动齿轮轴15，一级传动齿轮轴15传动一级面齿轮14，一级面齿轮14带动与其固定连接的二级传动轴24、二级传动齿轮26同速同向转动；2、二级传动齿轮26传动二级面齿轮29，二级面齿轮29带动与其固定连接的主动驱动轴6、左主动齿轮22、右主动齿轮27同速同向转动，然后动力分流为两路输出，第一路经主动驱动轴6左侧及左主动齿轮22输出，第二路经主动驱动轴6右侧及右主动齿轮27输出；3、第一路主动驱动轴6左侧的动力又分流为两支路输出，第一支路主动驱动轴6左侧带动与其固定的左前驱动齿轮5同速同向转动；4、第二支路，通过左主动齿轮22传动左从动齿轮同速反向转动，左从动齿轮带动与其固定的左从动齿轮轴1、左后驱动齿轮2同速同向转动；5、第二路主动驱动轴6右侧的动力也分流为两支路输出，第三支路主动驱动轴6右侧带动与其固定的右前驱动齿轮32同速同向转动；6、第四支路，通过右主动齿轮27传动右从动齿轮同速反向转动，右从动齿轮带动与其固定的右从动齿轮轴、右后驱动齿轮同速同向转动；左后驱动齿轮2和左前驱动齿轮5在上方从后、前两个方向与竖直方向通过支架固定在升降设备井道壁上的左齿条兼导轨3啮合，右后驱动齿轮和右前驱动齿轮32在上方从后、前两个方向与竖直方向通过支架固定在升降设备井道壁上的右齿条兼导轨31啮合；驱动升降设备运行；还有一个不同是，采用的滚动导靴不同；本发明中所述的导向系统包括滚动导靴，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；配以驱动系统采用对称驱动，驱动升降设备轿厢的驱动力左右对称、前后对称，提高了了升降设备的安全可靠，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。