曳引驅(qū)動(dòng)電梯平衡系數(shù)原理分析

【摘 要】本文主要通過對(duì)照檢規(guī)規(guī)定和曳引驅(qū)動(dòng)電梯曳引原理，分析曳引驅(qū)動(dòng)電梯平衡系數(shù)的本質(zhì)及取值范圍，探討合理設(shè)置條件。

【關(guān)鍵詞】曳引驅(qū)動(dòng)電梯；平衡系數(shù)；取值

平衡系數(shù)對(duì)電梯專業(yè)人員來說是一個(gè)很熟悉的參數(shù)。它是曳引驅(qū)動(dòng)電梯重要的特性參數(shù)之一，也是曳引驅(qū)動(dòng)電梯驗(yàn)收檢驗(yàn)的必檢項(xiàng)目，因?yàn)樗P(guān)系到電梯運(yùn)行性能和曳引機(jī)輸出功率大小，而曳引條件又是保證曳引傳動(dòng)安全可靠的必要條件。合理的平衡系數(shù)能降低曳引機(jī)功率，使電梯運(yùn)行的能耗得到最大程度的降低，而平衡系數(shù)的不當(dāng)則不光是增加能耗，更重要的是容易出現(xiàn)蹲底、沖頂?shù)劝踩鹿剩踔廖＜比嗣裆?/p>

因此，在曳引驅(qū)動(dòng)電梯設(shè)計(jì)安裝時(shí)合理配置平衡系數(shù)就變得尤為重要。

按照《電梯型式試驗(yàn)細(xì)則》的規(guī)定：電梯轎廂分別裝載0、25%、50%、75%、100%額定載荷情況下，測(cè)定電梯運(yùn)行的載荷-電流曲線，取其上下行曲線的交點(diǎn)的載荷系數(shù)，即為該電梯的平衡系數(shù)，通常在40%-50%范圍內(nèi)即為合格，同時(shí)，在《電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則—曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》8.5項(xiàng)也有明確的要求：曳引電梯的平衡系數(shù)應(yīng)當(dāng)在0.40～0.50之間，或者符合制造（改造）單位的設(shè)計(jì)值。檢驗(yàn)方法是轎廂分別裝載額定載重量的30%、40%、45%、50%、60%作上、下全程運(yùn)行，當(dāng)轎廂和對(duì)重運(yùn)行到同一水平位置時(shí)，記錄電動(dòng)機(jī)的電流值，繪制電流-負(fù)荷曲線以上、下行運(yùn)行曲線的交點(diǎn)確定平衡系數(shù)。

下面，我們通過受力分析，了解一下平衡系數(shù)的實(shí)質(zhì)。曳引驅(qū)動(dòng)電梯是使重物作垂直上下運(yùn)動(dòng)的升降設(shè)備。從力學(xué)的角度，要使一重物在空中保持靜止?fàn)顟B(tài)，必須有一拉力T與物體的重力Q相平衡，即T =Q，這時(shí)物體處于靜止或勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，稱為力的平衡。此系統(tǒng)稱為平衡系統(tǒng)。若要使物體向上運(yùn)動(dòng)，速度發(fā)生改變，則這一拉力T除了克服物體的重力Q，還要提供一個(gè)產(chǎn)生加速度的力F，即T=Q+F=Q+ma（m —為物體的質(zhì)量；a—為加速度）。

如果物體的重力Q被另外一個(gè)平衡力W所平衡，W=Q，即構(gòu)成一個(gè)平衡系統(tǒng)，這時(shí)拉力T就不用去克服重力Q了，而只需提供使物體產(chǎn)生加速度所需的力，即 T=F=ma這樣就大大減小了拉力T。這就是曳引驅(qū)動(dòng)電梯上采用的平衡原理。這個(gè)平衡力就是由對(duì)重來提供。因此我們要求對(duì)重的重力W，要與轎廂及載荷的重力（P+Q）相等。

但要真正做到這一點(diǎn)，在曳引驅(qū)動(dòng)電梯的實(shí)際應(yīng)用中非常困難，或且說目前還沒有想出一個(gè)辦法來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。因?yàn)檗I廂的載荷Q 是隨機(jī)變化的，可能是0（空載），也可能是100%QH（滿載）范圍內(nèi)的任意值，因此我們只能選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)膶?duì)重重量。

即取W=P+KQH。這個(gè)系數(shù)K，就是平衡系數(shù)。因此 ，平衡系數(shù)的實(shí)質(zhì)就是設(shè)計(jì)配置對(duì)重的質(zhì)量大小。它影響著對(duì)重的質(zhì)量和電梯的不平衡載荷。當(dāng)轎廂與載荷為 P+Q，（其中 P—是轎廂的自重；Q—是轎廂的實(shí)際載荷；QH—轎廂的額定載荷），轎廂側(cè)與對(duì)重側(cè)的不平衡載荷為：△T=（P+Q）-（P+KQH）=Q-KQH，以上是根據(jù)受力分析角度得出的結(jié)論。要想真正達(dá)到比較理想的平衡，應(yīng)該在曳引驅(qū)動(dòng)電梯實(shí)際運(yùn)行使用中，實(shí)際測(cè)定日常運(yùn)行載荷的變化。比如，目前大量的住宅電梯其實(shí)際的載荷變化基本在 0-60%，極少出現(xiàn)滿載的情況，因此取K=30%-40% 應(yīng)該更為合適。現(xiàn)在一般的曳引驅(qū)動(dòng)乘客電梯在載荷超過80%時(shí)就進(jìn)入直駛狀態(tài)，因此真正滿載的時(shí)候也較少，因此取平衡系數(shù)K=40%-50% 為合適。

從以上受力分析可以看出，轎廂與對(duì)重系統(tǒng)上的不平衡是絕對(duì)的。如果曳引機(jī)的功率余量足夠，并且鋼絲繩與曳引輪摩擦系數(shù)滿足曳引要求，則平衡系數(shù)主要影響電梯的能耗，如果曳引機(jī)的功率余量不足，則平衡系數(shù)取值不合適可能會(huì)造成電梯啟動(dòng)后倒拉、溜車等事故。

同時(shí)，平衡系數(shù)取值也直接影響曳引輪兩側(cè)鋼絲繩的拉力，取值不合適可能會(huì)造成曳引條件不成立、鋼絲繩打滑等事故。因此，在電梯設(shè)計(jì)時(shí)，平衡系數(shù)的選取既要考慮曳引機(jī)功率，又要考慮曳引條件。從受力分析還可以看出，平衡系數(shù)的選取也會(huì)影響轎廂、對(duì)重質(zhì)量，而轎廂、對(duì)重質(zhì)量則會(huì)影響鋼絲繩、鋼絲繩數(shù)量、曳引輪繩槽參數(shù)、安全鉗、緩沖器等的選擇。以上分析是建立在設(shè)定條件下的結(jié)論，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還需要按照實(shí)際工況進(jìn)行一些修正。比如當(dāng)電梯無(wú)補(bǔ)償裝置時(shí)，電梯的實(shí)際曳引比將加大，其實(shí)際影響相當(dāng)于減少轎廂重量；隨行電纜質(zhì)量實(shí)際影響補(bǔ)償裝置對(duì)鋼絲繩的實(shí)際補(bǔ)償比變化。一般在電梯無(wú)補(bǔ)償裝置時(shí)轎廂自重按照實(shí)際重量的90%選取，隨行電纜質(zhì)量的實(shí)際影響按補(bǔ)償裝置對(duì)鋼絲繩的實(shí)際補(bǔ)償比確定。

平衡系數(shù)的確定必須在設(shè)計(jì)時(shí)結(jié)合鋼絲繩、鋼絲繩數(shù)量、曳引輪繩槽參數(shù)、安全鉗、緩沖器、曳引機(jī)等綜合考慮。同時(shí)需要指出的是，平衡系數(shù)的取值，并非只要安裝或者驗(yàn)收時(shí)測(cè)得在40%-50%即可，而是必須保證轎廂、對(duì)重重量與設(shè)計(jì)要求一致的前提下才行。這就要求實(shí)際安裝時(shí)不得隨意改變轎廂重量，電梯驗(yàn)收時(shí)或檢驗(yàn)時(shí)必須檢測(cè)實(shí)際值與設(shè)計(jì)值是否一致，有無(wú)私自改變轎廂重量。

近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步，有些建筑尤其是高檔建筑在對(duì)客用電梯的裝飾要求很高。在電梯安裝完成后，又私自進(jìn)行施工裝潢，改變了轎廂重量，從而影響了曳引條件及平衡系數(shù)的改變，同時(shí)也影響到安全鉗以及緩沖器是否適用。所以電梯在經(jīng)過國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督總局特種設(shè)備檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)驗(yàn)收合格投入使用后，使用單位不得隨意對(duì)轎廂進(jìn)行裝潢，在對(duì)轎廂進(jìn)行裝潢前必須經(jīng)原制造單位同意，并且改造后要重新檢驗(yàn)。同時(shí)還應(yīng)該驗(yàn)證電梯的安全鉗、緩沖器、安全裝置等是否仍可靠有效，其中平衡系數(shù)等重要檢測(cè)參數(shù)還要重新測(cè)定，以防止由于客戶自行對(duì)電梯裝修造成各種參數(shù)變化，留下隱患，從而引發(fā)安全隱患。