電梯補償鏈配置計算方法研究

馬幸福，陳炳炎，程一凡

（湖南電氣職業技術學院機械系，湖南湘潭 411101）

電梯補償鏈配置計算方法研究

馬幸福，陳炳炎，程一凡

（湖南電氣職業技術學院機械系，湖南湘潭 411101）

補償鏈是高速電梯重要配置之一，通過曳引條件計算、鋼絲繩張力差計算、重量變化等值分析3種計算方法，得出補償鏈與曳引鋼絲繩、隨行電纜的密度關系，并通過實例進行驗證，為正確配置補償鏈提供依據。

補償鏈；曳引條件；張力差

0 引言

電梯在運行過程中，對重側和轎廂側的曳引鋼絲繩重量隨行程不斷變化。當電梯位于基站層時，曳引鋼絲繩的重量絕大部分作用于轎廂側；當電梯位于頂層站時，曳引鋼絲繩的重量絕大部分作用于對重側。當電梯提升高度小于30米時，曳引鋼絲繩對電梯的影響不大，當電梯提升高度超過30米時，曳引鋼絲繩的重量不能忽略，為了減少曳引機的輸出功率，抵消曳引鋼絲繩的重量對電梯運行的影響，必須在電梯轎廂底和對重裝置底部加補償鏈裝置[1-4]。為提高電梯曳引質量及運行過程的平穩性，準確配置對重塊數量，謹防電梯蹲底、沖頂事故，有效保證電梯系統的曳引條件，合理選擇補償鏈是電梯配置選型的一個重要設計原則。目前電梯廠家在對補償鏈選型時多依靠傳統設計經驗，甚至直接套用其他合資品牌補償鏈配置表，沒有對補償鏈與曳引鋼絲繩及隨行電纜的內在關系進行深入研究。本文從曳引條件、曳引鋼絲繩張力差及補償鏈與鋼絲繩、隨行電纜重量等值變化三方面對補償鏈的選型進行計算分析。

1 曳引條件計算分析

根據《GB7588-2003電梯制造與安裝安全規范》的要求，按曳引條件要求逆向反推補償鏈的選型參數，計算所需參數如表1所示。

當量摩擦系數：

轎廂裝有125%倍額定載荷位于底層站時的靜態比值：

表1 設計參數

代入數據得：q2≥0.49。

轎廂空載位于頂層站時的靜態比值：

代入數據得：q2≥0.1。

轎廂空載位于頂層站時的動態比值：

代入數據得：q2≥2.04。

轎廂裝有額定載荷位于底層站時動態比值：

代入數據得：q2≥1.97。

由以上轎廂裝載工況的靜態比值、動態比值計算結果可知，為了滿足電梯曳引條件，補償鏈選型密度應大于2.04 kg/m。

2 張力差計算分析

曳引條件計算分析方法是基于轎廂位于頂層、底層兩種極限位置進行分析，現在對轎廂位于井道中任意位置時曳引輪兩側的鋼絲繩張力進行分析。

設轎廂位于井道任意位置時，轎廂離頂層平層位置之間的鋼絲繩長度為X、電梯提升高度為H，則對重裝置離頂層平層位置之間的鋼絲繩長度為H-X。X=0時，表示轎廂位于頂層位置，曳引鋼絲繩重量完全承受于對重側，補償鏈重量完全承受于轎廂側；X=H時，表示轎廂位于底層位置，曳引鋼絲繩重量完全承受于轎廂側，補償鏈重量完全承受于對重側。電梯補償系統簡圖如圖1所示。

圖1 電梯補償系統簡圖

設轎廂裝載系數 ξ， ξ=0表示電梯空載，ξ=1表示電梯額定載荷，ξ=1.25表示電梯裝載1.25倍額定載荷。

曳引輪轎廂側鋼絲繩張力：

對重側鋼絲繩張力：

曳引鋼絲繩張力差：

當轎廂位于頂層時，X=0，曳引輪兩側張力差：

當轎廂位于頂層時，X=H，曳引輪兩側張力差：

為使電梯系統在整個運行過程中曳引鋼絲繩張力差趨于平衡，取轎廂位于頂層與最低層時兩種極限位置分析，使ΔT1=ΔT2，解得：

由式（13）可知：補償鏈密度與轎廂裝載系數ξ無關，只與曳引鋼絲繩、隨行電纜參數有關，因此根據曳引繩、隨行電纜型號、數量合理配置補償鏈型號及其數量。代入數據解得：，計算結果與曳引條件計算結果q2=2.04基本相近。

張力差計算分析的前提條件是取轎廂位于頂層、底層兩種極限工況位置進行分析，且使頂層與底層的曳引鋼絲繩引力差相等，但是電梯系統是一個剛彈耦合、多自由度非線性時變系統[5-7]，鋼絲繩張力差值不可能完全趨于理論化，因此計算結果值只能確定出補償鏈密度值的理想值，生產實踐中應對補償鏈的配置作相應調整，保證補償鏈的補償質量為曳引鋼絲繩質量的60%～80%。

3 重量變化等值分析

由于補償鏈的作用是平衡轎廂和對重裝置兩側的曳引鋼絲繩、隨行電纜的重量，在理論上，轎廂和對重裝置兩側的曳引鋼絲繩、隨行電纜、補償鏈的重量變化量是相等的。設轎廂位于井道任意位置時，轎廂離頂層平層位置之間的鋼絲繩長度為X，則對重裝置離頂層平層位置之間的鋼絲繩長度為H-X。

轎廂側曳引鋼絲繩、隨行電纜、補償鏈的總重量：

對重側曳引鋼絲繩、隨行電纜、補償鏈的總重量：

取電梯在勻速運行狀態下作分析，變量X是關于時間t的一階函數，W1、W2對t求微分：

轎廂與對重兩側曳引鋼絲繩、隨行電纜、補償鏈的重量變化量相等，所以W1'=W2'，解得：

代入數據解得：q2=1.95。重量變化等值計算結果與張力差計算分析結果相同。

4 實例驗證

對2家電梯生產企業外購件補償鏈配置表進行對比：廣東佛山某電梯生產企業補償鏈選擇條件為：額定速度V≥2.0 m/s時，選擇橡塑UB29-9型號補償鏈，補償鏈密度2.96 m/s；額定速度V≤1.75 m/s時，選擇包塑LB-10型號補償鏈，補償鏈密度2.38 m/s。按本文計算數據：載重1 000 kg、運行速度1.75 m/s電梯配置包塑LB-10型號補償鏈，補償鏈密度2.38 m/s，大于2.04 kg/m。

湖南長沙某電梯生產企業補償鏈選擇條件為：提升高度H≥60 m時，選擇橡塑WFC150型號補償鏈，補償鏈密度2.23 m/s；提升高度H≤60 m時，選擇橡塑WFC100型號補償鏈，補償鏈密度1.49 m/s。按本文計算數據：提升高度70 m，配置橡塑WFC150型號補償鏈，補償鏈密度2.23 m/s，大于2.04 kg/m。

對于提升高度大于60 m，額定速度等于1.75 m/s的電梯，這2家電梯生產企業配置的補償鏈密度滿足以上3種計算方法計算結果，驗證了計算方法的可行性。

5 結束語

本文通過曳引條件計算、曳引鋼絲繩張力差計算及鋼絲繩、補償鏈、隨行電纜重量等值變化3種計算方法對補償鏈的選型密度進行計算，得出補償鏈與鋼絲繩、隨行電纜的密度關系。3種計算結果基本相同，并通過對比2家電梯生產企業的配置表，其補償鏈的選型密度滿足本文的計算結果要求，證明了本文計算方法的可行性。

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Analysis of Elevator Compensation Chain Configuration

MA Xing-fu，CHEN Bing-yan，CHENG Yi-fan
（Mechanical Department，Hunan Electrical College of Technology，Xiangtan410001，China）

Compensation chain is one of the important configurations of high speed elevator.The traction conditions，the tension difference of traction rope and the equivalent weight change theory were analyzed by the article.Thus，it got the relationship of density between compensation chain，traction rope and the cable.And instances were provided to insure the basis for compensation chain configured correctly.

compensation chain；traction conditions；tension difference

TU857

：A

：1009－9492(2014)11－0052－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.11.014

馬幸福，男，1983年生，湖南邵陽人，碩士，工程師/講師。研究領域：機械設計及理論、機械系統動力學。

(編輯：阮 毅)

2014－05－04