電梯懸掛鋼絲繩安全系數(shù)方法的計算

■文/李曉峰

電梯懸掛鋼絲繩安全系數(shù)方法的計算

■文/李曉峰

電梯懸掛鋼絲繩承受著電梯全部的懸掛重量，并在運轉(zhuǎn)時繞著曳引輪、導(dǎo)向輪或反繩輪單向或交變彎曲。考慮到多種附加應(yīng)力的影響，如鋼絲繩經(jīng)過曳引輪及導(dǎo)向輪時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力、制造產(chǎn)生的初始應(yīng)力、電梯加減速過程中的慣性力；以及載荷分配不均勻等原因的影響，選用電梯懸掛鋼絲繩時，應(yīng)取較大的安全系數(shù)。如何對電梯懸掛鋼絲繩的安全系數(shù)進行計算，就成為一個值得探討的問題。

標準中的相關(guān)規(guī)定

《電梯制造與安裝安全規(guī)范》（GB7588-2003）9.2.2條針對懸掛繩的安全系數(shù)做出了如下規(guī)定。

懸掛繩的安全系數(shù)應(yīng)按附錄N(標準的附錄)計算。在任何情況下，其安全系數(shù)不應(yīng)小于下列值：

一是對于用三根或三根以上鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為12。

二是對于用兩根鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為16。

三是對于卷筒驅(qū)動電梯為12。

安全系數(shù)是指裝有額定載荷的轎廂停靠在最低層站時，一根鋼絲繩的最小破斷負荷(N)與這根鋼絲繩所受的最大力(N)之間的比值。

安全系數(shù)計算方法探討

一、對標準中計算方法的理解

1、容易出現(xiàn)的誤區(qū)

在學(xué)習(xí)和檢驗中，理解GB7588-20039.2.2這一條款時，容易誤認為懸掛繩的安全系數(shù)只要按附錄N(標準的附錄)去計算出具體數(shù)值，并滿足在任何情況下都不小于標準規(guī)定的最小值就可以了。

2、兩個計算方法

如果仔細理解的話，會發(fā)現(xiàn)這一條款中其實涉及兩個計算方法，最終會出現(xiàn)兩個計算結(jié)果。

一是按照GB7588-2003規(guī)定，懸掛鋼絲繩的安全系數(shù)應(yīng)按附錄N(標準的附錄)計算。此時計算出的，是在特定的懸掛系統(tǒng)中鋼絲繩必須滿足的最小安全系數(shù)，我們稱之為“懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值”，用Sf表示。

二是如果按照定義——“安全系數(shù)是指裝有額定載荷的轎廂停靠在最低層站時，一根鋼絲繩的最小破斷負荷(N)與這根鋼絲繩所受的最大力(N)之間的比值”來計算的話，就會出現(xiàn)另一個安全系數(shù)值，我們稱之為“懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值”,用S表示。

3、標準的含義

那么GB7588-20039.2.2條的真正含義應(yīng)如何理解呢？

聯(lián)系上下文，此條的實際意思應(yīng)是這樣的：根據(jù)安全系數(shù)定義計算出的值，在任何情況下不得小于根據(jù)附錄N(標準的附錄)計算所得的安全系數(shù)值；同時還必須滿足不小于下列值：一是對于用三根或三根以上鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為12；二是對于用兩根鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為16；三是對于卷筒驅(qū)動電梯為12。

二、兩種計算結(jié)果之間的關(guān)系

也就是說，想要判斷懸掛鋼絲繩的安全系數(shù)是否符合要求。首先要按照安全系數(shù)的定義計算出懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值S。然后再按標準的附錄N計算出懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值Sf。最后，要將二者作比較來進行校核：

1、懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值S≥懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值Sf。

2、懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值S≥GB7588-20039.2.2條規(guī)定的懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)最小值Sm，同樣要符合以下三條：一是對于用三根或三根以上鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為12；二是對于用兩根鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為16；三是對于卷筒驅(qū)動電梯為12。

具體的計算過程

一、懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值計算

Sf是考慮了曳引輪繩槽形狀、滑輪數(shù)量與彎曲情況所得到的給定曳引系統(tǒng)懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值。其計算過程中所使用的公式如下：

一是先求出考慮了曳引輪繩槽形狀、滑輪數(shù)量與彎曲情況，折合成等效的滑輪數(shù)量Nequiv。

N e q u i v ＝ N e q u i v(t) ＋Nequiv(p)

式中：

Nequiv(t)－曳引輪等效數(shù)量；Nequiv(t)的數(shù)值從表N1中查得：

Nequiv(p)－導(dǎo)向輪的等效數(shù)量；

?

Nequiv(p) ＝Kp(Nps + 4Npr)

式中：

Nps-引起簡單彎折的滑輪數(shù)量；

Npr-引起反向彎折的滑輪數(shù)量；反向彎折僅在下述情況時考慮，即鋼絲繩與兩個連續(xù)的靜滑輪的接觸點之間的距離不超過繩直徑的200倍；

Kp-跟曳引輪和滑輪直徑有關(guān)的系數(shù)；

Kp＝（Dt/Dp）4

式中：

Dt-曳引輪的直徑；Dp-除曳引輪外的所有滑輪的平均直徑。

二是再根據(jù)曳引輪直徑與懸掛繩直徑的比值 Dt/dr、等效滑輪數(shù)量Nequiv,從GB7588-2003圖N1中查得懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值Sf。

圖中的1 6條曲線分別對應(yīng)Nequiv值為1、3、6、10、14……140時隨Dt/dr值變動的懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)Sf數(shù)值曲線。根據(jù)計算得到的Nequiv值選取向上的最近線，若需要精確可用插入法取值。根據(jù)Nequiv值選取的曲線與橫坐標Dt/dr交匯點所對應(yīng)的縱坐標值即為Sf。

二、懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值計算

懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值根據(jù)GB7588-2003 9.2.2條中的定義進行計算，涉及到了鋼絲繩最小破斷載荷、曳引繩根數(shù)、曳引鋼絲繩倍率、電梯起升高度、轎廂自重、額定載荷、重力加速度等相關(guān)因素，公式如下：

式中：

T－鋼絲繩最小破斷載荷，N；n－曳引繩根數(shù)； m－曳引鋼絲繩倍率；

H－轎廂至曳引輪懸掛繩長度（約等于電梯起升高度），m；

P－轎廂自重，kg； Q－額定載荷，kg； gn－重力加速度；

q－鋼絲繩單位長度重量,kg/ m。

三、符合性校核

最后對S和Sf的計算結(jié)果進行校核。如果S≥Sf≥Sm成立，則綜合判定相應(yīng)懸掛鋼絲繩安全系數(shù)是符合安全要求的。

（作者單位：山西省陽泉市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所）