曳引電梯鋼絲繩張力不均在線檢測系統研究

羅國旭

（福建省特種設備檢驗研究院，福建 福州 350008）

1 前言

近年來，我國電梯產業迅速發展，人們對于電梯運行的安全性能要求也不斷提高。其中，鋼絲繩張力不均正是制約轎廂安全性能的一個重要因素，但是在目前實踐檢驗中，完善且便捷實用的鋼絲繩張力不均的實時檢測方法還相對較缺乏，進一步研究鋼絲繩張力實時監測的方法顯得尤為重要[1]。

2 曳引鋼絲繩張力不均的原因與影響

曳引電梯是轎廂與對重裝置依靠多根鋼絲繩壓緊在曳引輪上所產生的摩擦力來實現移動的。這就要求每一根鋼絲繩張緊力、運行速度必須保持一致，鋼絲繩承受的拉力才相等，這正是提升電梯運行安全性能關鍵所在[2]。

2.1 曳引鋼絲繩張力不均的原因

為滿足曳引條件，鋼絲繩與輪槽接觸之間比壓公式[3]：

圖1 曳引鋼絲繩張力不均磨損曳引輪

以下情況亦可能導致各曳引繩張力不均：

（1）曳引輪節圓直徑加工精度誤差；

（2）電梯載荷不均，轎廂單側受力致鋼絲繩單側長期緊繃狀態；

（3）曳引鋼絲繩應力未完全消除，電梯剛投入使用一段時間后各鋼絲繩結構性伸長不一致。

3 曳引鋼絲繩張緊力偏差自檢測原理

國家標準GB/T 10060-2011《電梯安裝驗收規范》5.5.1.9 項對曳引鋼絲繩張力的一致性提出要求：至少應在懸掛鋼絲繩或鏈條的一端設置一個自動調節裝置，用來平衡各繩或鏈條間的張力，使任何一根繩或鏈的張力與所有繩或鏈之張力平均值偏差不得大于5%[6]。

圖2 鋼絲繩繩頭調節裝置

現今絕大部分曳引電梯的鋼絲繩繩頭調整裝置如圖2所示，利用繩頭組合將鋼絲繩與螺桿連接，再利用彈簧，螺母以及上下鐵板配合固定在槽鋼支架上，鐵板中間裝有壓力傳感器，通過壓縮彈簧的變形伸縮量來判斷對應鋼絲繩的張力變化情況。但實際檢驗案列中經常遇到如圖3所示的狀況，即單根鋼絲繩張力過緊，繩頭螺桿下陷嚴重，而圖4所示的則是張緊力不均導致曳引輪槽磨損嚴重，引起曳引能力的下降。

圖3 單根鋼絲繩張緊力過緊

圖4 磨損曳引輪

3.1 曳引鋼絲繩張力偏差設計原理

文中對曳引電梯鋼絲繩張力不均監測裝置進行優化，結構原理如圖5所示，圖中1、9、15為細鋼絲繩調緊螺母，2、12、14為螺桿，3、8為L連接板，4為刻度盤，5為打板指針，6細鋼絲繩，7為導繩輪，10為墊片，11、13為壓縮彈簧，16為反繩輪，17為反繩輪支架。

圖5 鋼絲繩曳引力檢測裝置

依據胡克定律Fh=k×Δx，算出繩頭固定的彈簧壓縮量，曳引力與鋼絲繩位移變化量成正比，根據GB 7588-2003附錄M中，可以計算得到校核符合要求的曳引力再由電梯曳引比得出鋼絲繩繩頭預緊力并且調整刻度輪與指針打板的位置，設定為初始位置。當鋼絲繩張力發生變化時，得彈簧進一步壓縮量通過細鋼絲繩帶動刻度輪旋轉，將直線位移1：1的轉化為刻度輪的圓弧位移。依據同心圓原理，刻度輪與刻度盤的半徑比值，將刻度輪圓弧位移放大5倍轉化到刻度盤上。

3.2 曳引電梯鋼絲繩張力計算原理

在GB 7588-2003附錄M中，在以下任何一種情況，曳引力都必須要得到保證。

表1 曳引電梯參數

4 曳引鋼絲繩張緊力偏差自檢測實效分析

為了驗證所設計的鋼絲繩張力不均在線檢測裝置的有效性，搭建實驗裝置，其結構圖如圖6所示。

圖6 曳引鋼絲繩張力不均在線檢測試驗平臺

如圖7所示，利用扭矩扳手設置調定每一個繩頭螺紋預緊力為100N·m,保證每一根鋼絲繩張力一致，此時監測裝置指針指在刻度盤零刻度處，設置扭矩扳手值為105N·m，即鋼絲繩的張緊力超過平均值的5%時，如圖8所示，連接裝置鋼絲繩被繩頭往下拉，帶動指針打板5向逆時針旋轉，并觸碰到檢測開關，然后將信號傳輸至控制柜主板，并發出聲音和燈光預警信號，提示維保人員迅速解決故障。即充分驗證了該曳引鋼絲繩張力不均在線檢測裝置的可靠性與精確性。

圖7 曳引鋼絲繩張力不均檢測驗證扭矩扳手初始狀態

圖8 曳引鋼絲繩張力不均檢測驗證扭矩扳手預緊狀態

5 總結

文中針對日常檢驗案列中曳引鋼絲繩張力不均的問題，結合曳引鋼絲繩的運行狀況和條件，提出了一種新型、在線、定量檢測鋼絲繩張力的檢測系統。可對運行過程中的鋼絲繩張力及其變化情況進行實時監測，及時排除電梯安全隱患，極大減少電梯運行故障率，改善電梯的乘坐舒適感以及延長曳引輪和懸掛鋼絲繩的使用壽命，使電梯的安全性能得到有效保障。