對電梯曳引力和平衡系數的研究及相關影響

劉德勇（成都市特種設備檢驗院，四川成都610000）

LIUDe-yong（Chengdu Institute of Special Equipment Inspection，Chengdu610000，China）

對電梯曳引力和平衡系數的研究及相關影響

劉德勇
（成都市特種設備檢驗院，四川成都610000）

電梯曳引力和平衡系數是電梯安全運行、質量保證最重要的兩個性能參數。電梯曳引力和平衡系數的好壞，將決定電梯使用的壽命和乘客的舒適感，也是判斷一臺電梯是否節能的一項重要參數，同時又是導致電梯嚴重事故發生的根源之一。因此，通過電流法和盤車手輪轉矩法來分析平衡系數，以及兩個方法之間的比較，通過各種工況下曳引力的計算，最后總結出電梯曳引力和平衡系數之間的關系和影響，以及可采取的相應措施。

平衡系數；曳引力；摩擦系數；轉矩法

LIUDe-yong
（Chengdu Institute of Special Equipment Inspection，Chengdu610000，China）

0　引言

隨著我國城市化建設不斷深入，人民的生活水平不斷改善，需要一個舒適的生活環境，所以電梯是每一棟高樓必不可少的一種垂直升降工具。例如，成都市電梯數量最近三年都是以20%的速度遞增，到2014年6月份已達到8萬臺左右，尤其是郊區縣城增加突出，因此對電梯曳引力和平衡系數的研究是必要的，能夠減少人身財產安全的隱患，加強檢驗檢測機構對電梯的安全管理和驗收檢驗工作。

1　平衡原理

要使電梯勻速運動或靜止，就需要一個拉力F與物體的重力G相平衡，即F=G。假如要想使電梯變速運動[1]，除了拉力F需要克服重力G以外，還需要提供一個產生加速度的力F1，即F=G+F1= G+ma（m是物體的質量，a是加速度），在電梯系統中，電梯的重力G被對重的重力W所平衡，即拉力F=F1=ma。

對重的重力W等于轎廂自重P和電梯載荷Q1之和，即W=P+Q1。又因為載荷Q1是一個隨機變化的值，它可能是空載、輕載，也可能是滿載，因此W=P+Q1=P+KQ（Q是額定載荷，K是0～1之間的常數）。由此可以推出電梯的不平衡載荷ΔT。

要使電梯載荷平衡，就要使ΔT=0，由此可以推出：

K就是平衡系數。

1.1平衡系數的計算方法

平衡系數的計算方法有直接法和間接法，直接法有稱重法、電流法；間接法有盤車手輪轉矩法。目前用得最多的是電流法和盤車手輪轉矩法。

1.1.1電流法

電流法就是用鉗形數字電流表記錄電梯上行和下行時，轎廂和對重運行到同一水平位置交匯的瞬間，主電機進線時的電流值大小。分別記錄在額定載荷30%、40%、45%、50%、60%上行和下行時電流的大小[2]，繪制載荷-電流曲線圖，平衡系數就是上行和下行曲線相交的點，由檢規可知平衡系數K的取值在0.4～0.5之間。電流法的步驟如下：

（1）當對重和轎廂運行到同一水平位置時在曳引繩上標記一條線；

（2）用鉗形數字電流表分別記錄載荷在空載和額定載荷的30%、40%、45%、50%、60%、110%上行和下行時對重和轎廂運行到同一水平位置，主電機進線的電流大小；

（3）分別畫出上行和下行的負載-電流曲線圖；

（4）曲線的交點就是平衡系數；

（5）平衡系數在0.4～0.5之間，則結束；否則，調整載荷，重新返回到（2）。

用計算機處理的表格和曲線圖如表1和圖1。

表1　電流大小

圖1　載荷-電流曲線圖

1.1.2盤車手輪轉矩法

電流法由于種種原因，如：在動態條件下進行人工測試電流存在較大的讀數誤差、儀器自身誤差、儀器反應誤差、人為繪圖的誤差，多次搬運砝碼所積累的誤差，這些導致平衡系數的誤差較大[3]。而盤車手輪轉矩法比電流法的誤差要小。利用電梯手動盤車裝置，通過盤車力矩測試裝置測試盤車力矩數值D，進行測試數據處理。其中機械系統轉動阻力f在靜態力矩平衡中影響微小，通過同一位置向上、向下兩次盤車讀出數值求取平均值方法抵消了其對D值的影響。根據力矩平衡原理推算出D值與電梯平衡系數關系公式：當實驗載荷等于額定載荷時：Q=Q'

其中D1、D2、D3為電梯轎廂處于不同停靠位置或不同載荷工況時（如圖2）力矩測試裝置上、下盤車測試讀值的平均值。

圖2　不同載荷力矩測試

當實驗載荷不等于額定載荷時：Q=i·Q'，則K'=i·k。

2　曳引力的計算

曳引力是靠曳引輪與曳引繩之間的摩擦力來拉動轎廂。曳引力應該滿足以下三個條件[4]：

（1）轎廂裝載至125%額定載荷的情況下應保持平層狀態不打滑；

（2）必須保證在任何緊急制動的狀態下，不管轎廂內是空載還是滿載，其減速度的值不能超過緩沖器（包括減行程的緩沖器）作用時減速度的值；

（3）當對重壓在緩沖器上而曳引機按電梯上行方向旋轉時，應不可能提升空載轎廂。按GB7588-2003附錄M提示曳引力計算采用下面的公式：用于轎廂裝載和緊急制動工況；用于轎廂滯留工況（對重壓在緩沖器上，曳引輪向上方向旋轉）

其中：f——當量摩擦系數；a——鋼絲繩在輪上的包角，rad；T1、T2——曳引輪兩側曳引繩的拉力；e——自然對數的底，e≈2.718。

2.1當量摩擦系數f的計算

（1）對曳引輪為半圓槽和帶切口半圓槽的公式：

其中：u為摩擦系數；β為下部切口角度值，rad，最大不應超過106°；r為上部槽的角度值，rad，不應小于35°。如圖3。

圖3　帶切口半圓槽

（2）對曳引輪為V形槽的公式：

轎廂裝載和緊急制動工況：

s

轎廂滯留工況：

u=0.2。如圖4所示。

圖4　V形槽

2.2T1、T2的計算

轎廂裝載工況：

P為轎廂自重，Q為額定載重量，gn為重力加速度，r為曳引鋼絲繩的倍率，X=1時，w1為鋼絲繩質量，k=1.25；X=2時，w2補償鏈的質量，k為平衡系數。

緊急制動工況：

W3為隨行電纜懸掛的質量。

轎廂滯留工況：

3　兩者的關系

曳引力是指依賴于曳引輪和鋼絲繩之間的摩擦力來實現、保障電梯的一種能力，而平衡系數是指對重與轎廂處在同一水平面上時，上行和下行電流—載荷的交點，根據《電梯監督檢驗和定期檢驗規則》平衡系數K取值0.4～0.5之間。由于平衡系數K是固定的，而載荷是變化的，K的取值首先影響曳引輪兩側不平衡力矩的大小，若最大載荷為超載載荷125%Q，K值取0.4Q～0.5Q，那么不平衡載荷為：也就是說電梯提供的最小曳引力為（0.75～0.85）Q。

4　兩者的影響及相應措施

電梯的平衡系數會影響電梯沖頂或蹲底，而曳引力會影響電梯的蹲底或溜車。沖頂和蹲底是電梯事故中最不愿意看到的情況，因為發生這種情況，輕則傷，重則死。因此，必須要對電梯沖頂或蹲底的原因進行分析，為電梯的安全管理和檢驗工作做好事前控制。當然產生電梯沖頂或蹲底的原因有很多，在此只針對電梯的平衡系數和曳引力進行分析，如表2所示。

對電梯溜車的原因分析有很多，如：制動閘瓦磨損、彈簧力不足、制動器不抱閘和電梯超載，但這里不是所研究的重點，本文研究的重點是曳引力不足所帶來的溜車，根據前面的理論研究知道曳引力與曳引輪的摩擦因數有關，那就是與曳引輪磨損的程度有很大關系。曳引輪的磨損的原因有：曳引輪制作材料不符合國家的標準；安裝和更換鋼絲繩造成鋼絲繩扭結，磨損曳引輪；受力不均勻；比壓過大；長時間使用，自然磨損等等。

對不同工況、原因下平衡系數過大，過小和曳引力不足造成的沖頂、蹲底、溜車，采取的措施各不相同。如表2所示。

表2　電梯的平衡系數和曳引力的影響

5　結論

對電梯曳引力和平衡系數的研究，有利于事前控制，減少安全事故的發生，防止發生電梯沖頂或者蹲底，但發生電梯沖頂或者蹲底的原因有很多，采取的措施根據不同的原因各不相同。對平衡系數檢測的方法中，雖然電流法在檢驗中用得比較多，但偏差較大，還費力和費時；而轉矩法通過同一位置向上、向下兩次盤車讀出數值求取平均值減小了偏差，還省力省時。

［1］楊亞琴.電梯平衡系數優化的研究［J］.中國制造業信息化，2011（23）：32-34.

［2］吳澤松.空載時通過測試盤車力矩確定電梯平衡系數［J］.中國電梯，2012（3）：78-80.

［3］李典韋.利用額定載荷靜態系測試電梯平衡數方法［J］.質量技術監督研究，2011（2）：45-46.

［4］GB/T 7588-2003.電梯制造與安裝安全規范［S］.

(編輯：王智圣)

The Study of Elevator Traction and Balance Coefficient

The elevator traction and balance coefficient is the safe operation of the elevator，and quality assurance two of the most importantperformance parameters.The good or bad ofelevator traction and balance coefficient，will determine the elevator using life and passenger comfort，is also judge whether a elevator energy-saving is an important parameter.It is also one of lead to serious accident happened at the rootof the elevator.Therefore，this paper through the current law and handwheel torquemethod toanalyze theequilibrium coefficient，and the comparison between the two methods，under various conditions，by calculating the tractive force，finally summarizes the relationship between elevator traction and balance coefficientand the influence，and correspondingmeasures.

balance coefficient；traction；friction coefficient；torquemethod

TU857

A

1009－9492(2015)04－0149－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.04.040

2014－11－26

劉德勇，男，1985年生，四川人，碩士，工程師。研究領域：信號處理、檢測技術。已發表論文3篇。