陳誨

電梯平衡系數(shù)鋼絲繩組拉力測(cè)試法的試驗(yàn)分析*

陳誨

（廣州特種機(jī)電設(shè)備檢測(cè)研究院）

為驗(yàn)證采用鋼絲繩組拉力測(cè)試法檢測(cè)電梯平衡系數(shù)的可行性，首先，搭建模擬電梯現(xiàn)場(chǎng)曳引鋼絲繩組的試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置的測(cè)試精度進(jìn)行試驗(yàn)分析；然后，用鋼絲繩組拉力測(cè)試法與傳統(tǒng)的載荷-電流曲線(xiàn)法對(duì)多臺(tái)不同型號(hào)參數(shù)的在用電梯進(jìn)行測(cè)試比對(duì)試驗(yàn)；最后，采用簡(jiǎn)易測(cè)試裝置檢測(cè)鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置在工作時(shí)對(duì)鋼絲繩組所施加的徑向夾持力大小。試驗(yàn)結(jié)果表明：鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置測(cè)試精度可高達(dá)2‰；電梯平衡系數(shù)的測(cè)試結(jié)果與載荷-電流曲線(xiàn)法偏差小于1%；在測(cè)試過(guò)程中不會(huì)對(duì)鋼絲繩組造成損傷，具有實(shí)際操作的可行性。

鋼絲繩組；拉力測(cè)試；電梯平衡系數(shù)；夾持力

0　引言

電梯平衡系數(shù)是曳引式驅(qū)動(dòng)電梯的重要性能參數(shù)。平衡系數(shù)不合理可能導(dǎo)致電梯運(yùn)行能耗高、舒適性差，甚至可能發(fā)生轎廂沖頂或者墜梯等事故[1-5]。平衡系數(shù)檢測(cè)是電梯安裝、監(jiān)督、檢驗(yàn)和年檢的一個(gè)重要項(xiàng)目。GB7588規(guī)定曳引式電梯的平衡系數(shù)值應(yīng)在40%~50%之間。

傳統(tǒng)的電梯平衡系數(shù)檢測(cè)方法是載荷-電流曲線(xiàn)法，其原理是通過(guò)向轎廂中加入不同質(zhì)量砝碼來(lái)平衡轎廂與對(duì)重的質(zhì)量，并通過(guò)檢測(cè)電梯運(yùn)行的電流值找到質(zhì)量平衡點(diǎn)。該檢測(cè)方法是間接檢測(cè)法，檢測(cè)過(guò)程中的電壓波動(dòng)、上下運(yùn)行速度差、傳動(dòng)效率差、讀數(shù)時(shí)間誤差和繪圖技巧等都可能引起誤差，精度難以保證；并且需要在檢驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備砝碼，費(fèi)用高、勞動(dòng)強(qiáng)度大、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)[6-8]。因此，迫切需要研究無(wú)載電梯平衡系數(shù)的測(cè)試方法。

電梯鋼絲繩組拉力測(cè)試法是一種無(wú)載電梯平衡系數(shù)測(cè)試方法。本文根據(jù)電梯鋼絲繩組拉力測(cè)試法的工作原理，針對(duì)操作特點(diǎn)，設(shè)計(jì)多個(gè)試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證其可行性與有效性。

1　鋼絲繩組拉力測(cè)試法原理

鋼絲繩組拉力測(cè)試法檢測(cè)電梯平衡系數(shù)的原理如圖1所示。使用上、下夾繩裝置夾緊一段鋼絲繩組（見(jiàn)圖1(a)），通過(guò)提升裝置提升下夾繩裝置，使中間段鋼絲繩松弛彎曲（見(jiàn)圖1(b)），此時(shí)提升裝置施加的提升力即為懸掛鋼絲繩組所受拉力[9]。

圖1　鋼絲繩組拉力測(cè)試法原理示意圖

2　鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置

鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。由左右2部分組成，通過(guò)4套螺栓和螺母連接成一個(gè)整體。左右2部分都由T型紋螺母、上夾塊、下夾塊、內(nèi)襯塊、T型紋螺桿、S型拉力傳感器和連接絲桿組成[10]。

圖2　鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)圖

工作原理：由上、下夾塊夾緊被測(cè)鋼絲繩組，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)T型紋螺母使上、下夾塊之間的距離縮短，上、下夾塊之間的鋼絲繩組隨之松弛彎曲；當(dāng)中間段鋼絲繩組完全彎曲后，鋼絲繩組原來(lái)所承受的拉力由左右兩邊的連接絲桿取代；此時(shí)S型拉力傳感器記錄的數(shù)值即為鋼絲繩組拉力值。

3　鋼絲繩組拉力測(cè)試精度試驗(yàn)

設(shè)計(jì)搭建模擬電梯現(xiàn)場(chǎng)曳引鋼絲繩組的試驗(yàn)平臺(tái)如圖3所示。該平臺(tái)由上拉板、下拉板、電梯曳引鋼絲繩和吊環(huán)等組成。其中上、下拉板各有8個(gè)繩頭孔，最多可放置8根鋼絲繩；電梯曳引鋼絲繩規(guī)格有8 mm，10 mm，12 mm，13 mm和16 mm；繩頭可在拉板繩孔處進(jìn)行上下調(diào)節(jié)；上拉板的吊環(huán)通過(guò)扁平吊帶吊在起重機(jī)吊鉤處；下拉板的吊環(huán)通過(guò)扁平吊帶吊起標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量砝碼[11]。

圖3　曳引鋼絲繩組模擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

本實(shí)驗(yàn)選用的鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置的量程為2000 kg。按照計(jì)量電子秤的實(shí)驗(yàn)方案，對(duì)鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置進(jìn)行精度測(cè)試需測(cè)量5個(gè)質(zhì)量點(diǎn)，分別是0 kg，20 kg，500 kg，1000 kg和2000 kg。其中，0 kg測(cè)試點(diǎn)即要求在未懸掛砝碼時(shí)儀表讀數(shù)清零；20 kg和500 kg 2個(gè)測(cè)試點(diǎn)各測(cè)量1次；1000 kg和2000 kg 2個(gè)測(cè)試點(diǎn)各測(cè)量3次；最終結(jié)果以平均值計(jì)算，以3次測(cè)量值之間的最大偏差計(jì)算重復(fù)偏差。本次鋼絲繩組拉力精度測(cè)試試驗(yàn)的測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示。

表1　鋼絲繩組拉力精度測(cè)試數(shù)據(jù)

根據(jù)表1中各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的相對(duì)誤差值，可以看出：在500 kg~2000 kg工作量程范圍內(nèi)，鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置的測(cè)試誤差小于2‰，具有較高的測(cè)試精度。

4　電梯平衡系數(shù)比對(duì)測(cè)試

為驗(yàn)證鋼絲繩組拉力測(cè)試法測(cè)量平衡系數(shù)的正確性，現(xiàn)場(chǎng)分別用該測(cè)量方法與載荷-電流曲線(xiàn)法對(duì)同一臺(tái)電梯進(jìn)行測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。圖4、圖5分別為用鋼絲繩拉力測(cè)試法和載荷-電流曲線(xiàn)法進(jìn)行電梯平衡系數(shù)測(cè)試的現(xiàn)場(chǎng)。

采樣電梯為一臺(tái)4層3站額定載荷1000 kg的有機(jī)房客梯，同步曳引機(jī)曳引比為2：1，無(wú)補(bǔ)償裝置。經(jīng)過(guò)測(cè)試比對(duì)得到數(shù)據(jù)如表2所示。

由表2可知：2種測(cè)試方法對(duì)同一臺(tái)電梯的電梯平衡系數(shù)測(cè)試結(jié)果偏差僅為3‰，說(shuō)明鋼絲繩組拉力測(cè)試法的正確性，同時(shí)精度達(dá)到了較高的級(jí)別。

為驗(yàn)證電梯平衡系數(shù)鋼絲繩組拉力測(cè)試法的適用性，本研究按照相同的試驗(yàn)方案對(duì)10臺(tái)品牌、型號(hào)和參數(shù)不一的電梯進(jìn)行了電梯平衡系數(shù)測(cè)試比對(duì)，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表3所示。

圖4　鋼絲繩組拉力法測(cè)試電梯平衡系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)

圖5　載荷-電流曲線(xiàn)法測(cè)試電梯平衡系數(shù)現(xiàn)場(chǎng)

表2　電梯平衡系數(shù)比對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)

表3的樣梯包括有機(jī)房、無(wú)機(jī)房；同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)、異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)；1：1曳引比和2：1曳引比；高速電梯、低速電梯；有補(bǔ)償裝置、無(wú)補(bǔ)償裝置等不同種類(lèi)的電梯。根據(jù)表3可看出：2種測(cè)試方法對(duì)各類(lèi)電梯的測(cè)試結(jié)果保持一致，絕大部分的偏差均在1%以?xún)?nèi)，說(shuō)明鋼絲繩組拉力測(cè)試法測(cè)試電梯平衡系數(shù)的適用范圍廣泛。

5　鋼絲繩夾持力度測(cè)試

鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置在測(cè)量過(guò)程中需對(duì)鋼絲繩組進(jìn)行加力夾持，并利用鋼絲繩與夾具間的摩擦力提升載荷。因此針對(duì)鋼絲繩組所需承受的夾持力進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。夾繩裝置的夾塊通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接方式對(duì)鋼絲繩提供夾持力，如圖6所示。

表3　多臺(tái)電梯平衡系數(shù)比對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

圖6　夾繩裝置剖面圖

假定相同材質(zhì)、強(qiáng)度、直徑、牙型和螺紋升角，不同長(zhǎng)度的螺栓，在相同潤(rùn)滑條件下對(duì)螺母施加相同扭矩產(chǎn)生的預(yù)緊力相等。設(shè)計(jì)如圖7所示的簡(jiǎn)易裝置，對(duì)夾塊產(chǎn)生的夾持力進(jìn)行定量測(cè)試試驗(yàn)。

在前面鋼絲繩組拉力測(cè)量準(zhǔn)確度驗(yàn)證試驗(yàn)中，載荷為2000 kg時(shí)測(cè)量夾繩裝置對(duì)鋼絲繩施加預(yù)緊力的螺母加載扭矩值，本次試驗(yàn)該值實(shí)測(cè)為98.3 Nm；再利用設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易測(cè)試裝置，通過(guò)壓力傳感器對(duì)夾繩裝置在同樣扭矩載荷下產(chǎn)生的夾持力進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)量，2次測(cè)量值如表4所示。

圖7　夾持力測(cè)試裝置

表4　鋼絲繩夾繩裝置的夾持力實(shí)測(cè)值

本次試驗(yàn)裝置有5根鋼絲繩，所以每根鋼絲繩承受的夾持力約為11000 N。在此夾持力作用下，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)鋼絲繩未發(fā)生不可恢復(fù)的變形及損傷。

6　結(jié)論

本文介紹了鋼絲繩組拉力測(cè)試法的原理與測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)，通過(guò)鋼絲繩組拉力測(cè)試精度試驗(yàn)、電梯平衡系數(shù)比對(duì)測(cè)試和鋼絲繩夾持力度測(cè)試3個(gè)試驗(yàn)的結(jié)果分析，得到以下結(jié)論：

1）鋼絲繩組拉力測(cè)試裝置對(duì)電梯鋼絲繩組的懸掛拉力的滿(mǎn)量程測(cè)試相對(duì)誤差僅為0.01%；在500 kg~ 2000 kg的工作量程范圍內(nèi)，測(cè)試偏差在2‰以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足鋼絲繩組拉力測(cè)試的需要；

2）鋼絲繩組拉力測(cè)試法與載荷-電流曲線(xiàn)法對(duì)電梯平衡系數(shù)的測(cè)試偏差在1%以?xún)?nèi)，說(shuō)明鋼絲繩組拉力測(cè)試法可適用于各類(lèi)曳引式電梯的平衡系數(shù)測(cè)試；

3）采用鋼絲繩組拉力測(cè)試法對(duì)2000 kg以?xún)?nèi)的重物進(jìn)行提升，測(cè)試裝置對(duì)鋼絲繩的夾持力未對(duì)鋼絲繩造成可目測(cè)的變形及損傷，具有可操作性。

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Test and Analysis of Tensile Test Method for Wire Rope Group of Elevator Balance Coefficient

Chen Hui

(Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection & Testing)

In order to verify the feasibility of using the wire rope group tensile test method to detect the elevator balance coefficient, this paper first builds a test platform for simulating the on-site traction wire rope set, and tests the test accuracy of the wire rope test device; then uses the wire rope tension test method. Compared with the traditional load-current method, the test is compared with the elevators of different types of parameters. Finally, the simple test device is used to detect the radial clamping force applied to the wire rope set during the working of the wire rope tension test device. The test results show that the test accuracy of the wire rope group tensile test device for testing the tensile force of the wire rope group can be as high as 2‰, and the test result for testing the balance coefficient of the elevator is less than 1% deviation from the load current method, and the wire rope is not in the test process. The group causes damage and has practical feasibility.

Wire Rope Group; Tensile Test; Elevator Balance Coefficient; Clamping Force

陳誨，男，1984年生，碩士，主要研究方向：電梯檢測(cè)與安全評(píng)估技術(shù)。E-mail:33635336@qq.com

廣東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局科技項(xiàng)目（2017CT21）