付勇，黃雄武，周西，楊健晟，張晉瑋，楊小平

（1.貴州省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，貴州 貴陽(yáng) 550014；2.貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

便攜式吸盤(pán)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀的研究

付勇1，黃雄武1，周西1，楊健晟2，張晉瑋1，楊小平1

（1.貴州省特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院，貴州 貴陽(yáng) 550014；2.貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025）

電梯給人們生活帶來(lái)便捷的同時(shí)也存在著安全隱患。針對(duì)預(yù)防電梯井道墜落事故，國(guó)家修訂了電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度安全要求。但因?yàn)槟壳半娞輰娱T(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)設(shè)備的便捷性不高，因而現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)仍不方便。為滿(mǎn)足新安全標(biāo)準(zhǔn)要求，并提高現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)效率，本文提出了一種便攜式吸盤(pán)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀器。該設(shè)計(jì)在最大限度減輕儀器自重，并提高儀器檢測(cè)便捷性的同時(shí)，僅依靠調(diào)節(jié)儀器底部吸盤(pán)的吸附面積和真空度，便可使設(shè)備在檢測(cè)過(guò)程中保持穩(wěn)固，從而可確保設(shè)備檢測(cè)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度的精度。

電梯層門(mén)；機(jī)械強(qiáng)度；檢測(cè)技術(shù)；儀器；真空吸盤(pán)

隨著社會(huì)的發(fā)展，高層建筑不斷增多，電梯的使用也與日俱增。電梯給人們生活帶來(lái)便利的同時(shí)，也存在著安全隱患。在電梯系統(tǒng)中，層門(mén)系統(tǒng)是電梯非常重要的組成部分，它起到了隔絕電梯運(yùn)行井道和人員等待層站的作用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，80%以上的電梯故障和70%以上的電梯事故都是由于電梯層門(mén)系統(tǒng)故障造成的。如果電梯層門(mén)存在安全隱患，則在電梯等待層站的人員將會(huì)有從高層站處跌入電梯井道的危險(xiǎn)，由于電梯層門(mén)故障造成的人員跌落傷亡事故時(shí)有發(fā)生。

電梯層門(mén)是在電梯運(yùn)行過(guò)程中保護(hù)人員安全最重要的部件之一，因此電梯層門(mén)的檢測(cè)對(duì)降低電梯事故至關(guān)重要。在交付使用前,必須對(duì)電梯層門(mén)的整體質(zhì)量、性能、運(yùn)行功能、主要部件和安全部件的狀況進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)。在所有的檢驗(yàn)?zāi)K中,檢測(cè)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度最為復(fù)雜。因?yàn)樵趯?shí)際現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程中，由于現(xiàn)場(chǎng)電梯層門(mén)檢測(cè)方法及儀器的限制，檢測(cè)人員往往把重心僅僅放在檢測(cè)電梯層門(mén)的門(mén)鎖上，而忽視了對(duì)整個(gè)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度的檢測(cè)。這種偏重門(mén)鎖而淡化層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度作用，甚至是用門(mén)鎖強(qiáng)度代替層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度的檢驗(yàn)方法，不僅是不準(zhǔn)確的，也是不可取的。因此現(xiàn)場(chǎng)對(duì)安裝后的電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)仍十分必要，所以本文通過(guò)對(duì)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)方法的研究，提出了一種新型的便捷式吸盤(pán)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀。

1 電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度要求

在原有的電梯安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7588-2003第7.2.3.1節(jié)中，要求電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度需滿(mǎn)足以下條件：用均勻分布在5cm2的圓形或方形面積上的300N的力，垂直作用于被檢測(cè)電梯層門(mén)的任何一個(gè)面上的任何位置，電梯層門(mén)應(yīng)能滿(mǎn)足無(wú)永久變形、彈性形變不大于15mm，并且試驗(yàn)期間和試驗(yàn)后電梯層門(mén)的安全功能不受影響。

然而，原電梯安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中要求的300N的力，僅僅只是一個(gè)普通成人在正常情況下可以施加的平均推力，但往往由人員撞擊所產(chǎn)生的撞擊力可以達(dá)到1000N。為此，歐盟在最新修訂的電梯制造與安裝安全規(guī)范prEN81-20：2014中，增加了針對(duì)人員撞擊力的電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度新要求標(biāo)準(zhǔn)。在2014年，我國(guó)也對(duì)原有電梯安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB7588-2003增加了第1號(hào)修改單。修改單中規(guī)定指出，用1000N的靜力從電梯等待層站方向垂直作用于電梯門(mén)扇或門(mén)框上的任何位置，施加力均勻地分布在100cm2的圓形或方形面積上時(shí)，電梯層門(mén)應(yīng)不會(huì)影響運(yùn)行功能和安全的明顯永久變形。新標(biāo)準(zhǔn)的制定，考慮到了因人員沖撞力而可能會(huì)對(duì)電梯層門(mén)造成的影響，極大地提高了電梯安全標(biāo)準(zhǔn)。雖然新的電梯層門(mén)安全標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)有效地減少人員跌落傷亡事故的發(fā)生，但也對(duì)工作人員現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度的方法和設(shè)備提出了更高的要求。

2 電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)

目前電梯層門(mén)的機(jī)械強(qiáng)度通常是由擺錘沖擊試驗(yàn)的結(jié)果確定。擺錘沖擊實(shí)驗(yàn)的裝置是由具有一定高度的擺錘支架及軟皮內(nèi)置鉛球的擺錘組成。擺錘對(duì)電梯層門(mén)的沖擊力由擺錘的重力勢(shì)能在擺錘下擺過(guò)程中轉(zhuǎn)換而來(lái)，為了使擺錘的沖擊力到達(dá)國(guó)家安全標(biāo)準(zhǔn)要求，擺錘需要被上拉至相應(yīng)高度，因此擺錘支架一般體積較大。為了保證沖擊過(guò)程中擺錘裝置的穩(wěn)定性，擺錘支架一般也較重。根據(jù)擺錘試驗(yàn)裝置具有體積大且質(zhì)量重的特點(diǎn)，其便攜性不佳?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)往往受到空間和時(shí)間因素限制，安裝和測(cè)試都有不便。因此，電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度仍然缺乏高效的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。

根據(jù)新電梯安全法規(guī)的要求，檢測(cè)時(shí)檢測(cè)設(shè)備需對(duì)電梯層門(mén)施加1000N的靜力，那么同時(shí)檢測(cè)設(shè)備也將受到來(lái)自電梯層門(mén)的1000N的反作用力。由牛頓定律可知，最大靜摩擦力由正壓力與物體和地面間的摩擦力決定。為使設(shè)備在受到1000N反作用力時(shí)保持靜止,設(shè)備對(duì)地面的正壓力和地面的摩擦系數(shù)的乘積需大于1000N。在我國(guó)《建筑地面工程防滑技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定，一般電梯廊屬于室內(nèi)干態(tài)地面工程，滿(mǎn)足Cd級(jí)防滑標(biāo)準(zhǔn)，因此其靜摩擦力系數(shù)介于0.5～0.6之間。電梯等待層站處地面一般鋪設(shè)大理石，地面能提供的靜摩擦系數(shù)較小，檢測(cè)設(shè)備就必須靠提高自重來(lái)增加檢測(cè)施力過(guò)程中的穩(wěn)定性，保證檢測(cè)設(shè)備無(wú)位移。因此，為了保持檢測(cè)過(guò)程中設(shè)備相對(duì)于電梯層門(mén)靜止，則檢測(cè)設(shè)備需提供最大1666～2000N的正壓力。顯然，以設(shè)備自重來(lái)提供2000N重力，在日常檢測(cè)攜帶過(guò)程中也是不現(xiàn)實(shí)的，所以檢測(cè)設(shè)備需要額外的固定裝置來(lái)防止其在檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生位移而造成測(cè)量誤差。

3 便攜式吸盤(pán)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀

為了滿(mǎn)足國(guó)家新電梯安全標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)要求，并且方便檢測(cè)人員攜帶，本文提出了一種以真空吸盤(pán)為固定裝置的便攜式電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀，結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

圖1 便攜式吸盤(pán)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀

吸盤(pán)式電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀主要由檢測(cè)部件和固定裝置等組成。針對(duì)目前電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)設(shè)備體積較大、重量較重的缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)以盡可能減小儀器體積和其自重為目的，使檢測(cè)人員方便攜帶，并能夠在電梯層門(mén)檢測(cè)過(guò)程中保證儀器穩(wěn)定不位移。因此儀器的結(jié)構(gòu)殼體設(shè)計(jì)由輕質(zhì)的材質(zhì)構(gòu)成，最大化減輕設(shè)備自重。由于上文中針對(duì)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)的分析指出，設(shè)備需提供在垂直于地面方向上2000N的重力，才能保證設(shè)備在對(duì)電梯層門(mén)施加1000N推力的同時(shí)靜止無(wú)位移，因此，該檢測(cè)設(shè)備設(shè)計(jì)以真空吸盤(pán)為固定裝置，在檢測(cè)儀器機(jī)構(gòu)上加裝真空吸盤(pán)，由大氣壓在檢測(cè)過(guò)程中為儀器提供保證儀器靜止的正壓力。

真空吸盤(pán)由于易使用和價(jià)格便宜，常用于吸持和搬送紙張、玻璃和液晶屏幕等。現(xiàn)在許多工業(yè)機(jī)器人也在其機(jī)械臂上安裝真空吸盤(pán)用于物件的拿取。本設(shè)計(jì)中，真空吸盤(pán)（圖1中10）將作為儀器的穩(wěn)固裝置安裝于檢測(cè)儀器底部，根據(jù)實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中需求垂直于地面的正壓力大小，通過(guò)改變吸盤(pán)吸附面積和吸盤(pán)內(nèi)中真空度來(lái)調(diào)節(jié)儀器對(duì)地面的正壓力，從而提高儀器的穩(wěn)固性。吸盤(pán)的吸附面積由單個(gè)吸盤(pán)吸附面積和吸盤(pán)數(shù)量共同決定。所有的真空吸盤(pán)由氣管和真空泵（圖1中11和9）相聯(lián)結(jié)，可通過(guò)真空泵電動(dòng)抽氣來(lái)控制真空吸盤(pán)內(nèi)的真空度，從而增加儀器對(duì)地面的壓力，保證儀器靜止。

該檢測(cè)儀以壓力傳感器和位移傳感器（圖1中13和2）為檢測(cè)部件。檢測(cè)時(shí)壓力傳感器和位移傳感器的頂端位于同一水平面且緊貼電梯層門(mén)門(mén)面板。通過(guò)搖動(dòng)搖桿對(duì)電梯層門(mén)施加推力，由推桿前端100cm2的圓形軟質(zhì)施壓面板（圖1中1）作用在層門(mén)上，推力由壓力傳感器檢測(cè)并實(shí)時(shí)記錄在顯示屏上，位移傳感器通過(guò)檢測(cè)施力過(guò)程中的位移量判斷門(mén)板形變量并記錄在顯示屏上。檢測(cè)人員可以現(xiàn)場(chǎng)在顯示屏上讀取測(cè)量值，也可以檢測(cè)后通過(guò)對(duì)內(nèi)置存儲(chǔ)卡里的測(cè)量結(jié)果分析，最終評(píng)估電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度安全狀況。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)我國(guó)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度安全檢測(cè)新要求，本文提出了一種新型的便攜式吸盤(pán)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀。該儀器由壓力傳感器和位移傳感器測(cè)量對(duì)電梯層門(mén)施加的推力和因推力造成的相應(yīng)門(mén)板形變量。加裝在儀器底部的真空吸盤(pán)，可輕易地通過(guò)加裝或替換大吸盤(pán)來(lái)增加吸盤(pán)吸附面積，并可使用真空泵調(diào)節(jié)吸附后吸盤(pán)內(nèi)的真空度，為儀器檢測(cè)過(guò)程中提供必要的正壓力從而保持儀器穩(wěn)固。該設(shè)計(jì)可極大地縮小電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀器的體積和最大限度地減輕儀器的重量，從而將有效地提高檢測(cè)儀器的便攜性。通過(guò)使用該儀器，檢測(cè)人員可以便捷地在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)行精確檢測(cè)。因此，該吸盤(pán)式電梯層門(mén)機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)儀的提出，將為我國(guó)電梯安全檢測(cè)提供全新的檢測(cè)思路、技術(shù)與儀器設(shè)備，對(duì)提高我國(guó)電梯安全性和避免人員意外從電梯井墜落具有重要意義。

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A

1671-0711（2017）05（上）-0080-03

國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局科技計(jì)劃項(xiàng)目：2015QK196。