電梯懸掛鋼絲繩安全系數方法的計算

■文/李曉峰

電梯懸掛鋼絲繩安全系數方法的計算

■文/李曉峰

電梯懸掛鋼絲繩承受著電梯全部的懸掛重量，并在運轉時繞著曳引輪、導向輪或反繩輪單向或交變彎曲。考慮到多種附加應力的影響，如鋼絲繩經過曳引輪及導向輪時產生的彎曲應力、制造產生的初始應力、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，應取較大的安全系數。如何對電梯懸掛鋼絲繩的安全系數進行計算，就成為一個值得探討的問題。

標準中的相關規定

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

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

一是對于用三根或三根以上鋼絲繩的曳引驅動電梯為12。

二是對于用兩根鋼絲繩的曳引驅動電梯為16。

三是對于卷筒驅動電梯為12。

安全系數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。

安全系數計算方法探討

一、對標準中計算方法的理解

1、容易出現的誤區

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

2、兩個計算方法

如果仔細理解的話，會發現這一條款中其實涉及兩個計算方法，最終會出現兩個計算結果。

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

二是如果按照定義——“安全系數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，就會出現另一個安全系數值，我們稱之為“懸掛鋼絲繩安全系數實際值”,用S表示。

3、標準的含義

那么GB7588-20039.2.2條的真正含義應如何理解呢？

聯系上下文，此條的實際意思應是這樣的：根據安全系數定義計算出的值，在任何情況下不得小于根據附錄N(標準的附錄)計算所得的安全系數值；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動電梯為12；二是對于用兩根鋼絲繩的曳引驅動電梯為16；三是對于卷筒驅動電梯為12。

二、兩種計算結果之間的關系

也就是說，想要判斷懸掛鋼絲繩的安全系數是否符合要求。首先要按照安全系數的定義計算出懸掛鋼絲繩安全系數實際值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實際值S≥懸掛鋼絲繩許用安全系數計算值Sf。

2、懸掛鋼絲繩安全系數實際值S≥GB7588-20039.2.2條規定的懸掛鋼絲繩許用安全系數最小值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動電梯為12；二是對于用兩根鋼絲繩的曳引驅動電梯為16；三是對于卷筒驅動電梯為12。

具體的計算過程

一、懸掛鋼絲繩許用安全系數計算值計算

Sf是考慮了曳引輪繩槽形狀、滑輪數量與彎曲情況所得到的給定曳引系統懸掛鋼絲繩許用安全系數計算值。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、滑輪數量與彎曲情況，折合成等效的滑輪數量Nequiv。

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

式中：

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

Nequiv(p)－導向輪的等效數量；

?

Nequiv(p) ＝Kp(Nps + 4Npr)

式中：

Nps-引起簡單彎折的滑輪數量；

Npr-引起反向彎折的滑輪數量；反向彎折僅在下述情況時考慮，即鋼絲繩與兩個連續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的系數；

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。

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

圖中的1 6條曲線分別對應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Sf數值曲線。根據計算得到的Nequiv值選取向上的最近線，若需要精確可用插入法取值。根據Nequiv值選取的曲線與橫坐標Dt/dr交匯點所對應的縱坐標值即為Sf。

二、懸掛鋼絲繩安全系數實際值計算

懸掛鋼絲繩安全系數實際值根據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、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； 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的計算結果進行校核。如果S≥Sf≥Sm成立，則綜合判定相應懸掛鋼絲繩安全系數是符合安全要求的。

（作者單位：山西省陽泉市特種設備監督檢驗所）