電梯平衡系數鋼絲繩組拉力測試法的試驗分析*

陳誨

電梯平衡系數鋼絲繩組拉力測試法的試驗分析*

陳誨

（廣州特種機電設備檢測研究院）

為驗證采用鋼絲繩組拉力測試法檢測電梯平衡系數的可行性，首先，搭建模擬電梯現場曳引鋼絲繩組的試驗平臺，對鋼絲繩組拉力測試裝置的測試精度進行試驗分析；然后，用鋼絲繩組拉力測試法與傳統的載荷-電流曲線法對多臺不同型號參數的在用電梯進行測試比對試驗；最后，采用簡易測試裝置檢測鋼絲繩組拉力測試裝置在工作時對鋼絲繩組所施加的徑向夾持力大小。試驗結果表明：鋼絲繩組拉力測試裝置測試精度可高達2‰；電梯平衡系數的測試結果與載荷-電流曲線法偏差小于1%；在測試過程中不會對鋼絲繩組造成損傷，具有實際操作的可行性。

鋼絲繩組；拉力測試；電梯平衡系數；夾持力

0　引言

電梯平衡系數是曳引式驅動電梯的重要性能參數。平衡系數不合理可能導致電梯運行能耗高、舒適性差，甚至可能發生轎廂沖頂或者墜梯等事故[1-5]。平衡系數檢測是電梯安裝、監督、檢驗和年檢的一個重要項目。GB7588規定曳引式電梯的平衡系數值應在40%~50%之間。

傳統的電梯平衡系數檢測方法是載荷-電流曲線法，其原理是通過向轎廂中加入不同質量砝碼來平衡轎廂與對重的質量，并通過檢測電梯運行的電流值找到質量平衡點。該檢測方法是間接檢測法，檢測過程中的電壓波動、上下運行速度差、傳動效率差、讀數時間誤差和繪圖技巧等都可能引起誤差，精度難以保證；并且需要在檢驗現場準備砝碼，費用高、勞動強度大、檢測時間長[6-8]。因此，迫切需要研究無載電梯平衡系數的測試方法。

電梯鋼絲繩組拉力測試法是一種無載電梯平衡系數測試方法。本文根據電梯鋼絲繩組拉力測試法的工作原理，針對操作特點，設計多個試驗來驗證其可行性與有效性。

1　鋼絲繩組拉力測試法原理

鋼絲繩組拉力測試法檢測電梯平衡系數的原理如圖1所示。使用上、下夾繩裝置夾緊一段鋼絲繩組（見圖1(a)），通過提升裝置提升下夾繩裝置，使中間段鋼絲繩松弛彎曲（見圖1(b)），此時提升裝置施加的提升力即為懸掛鋼絲繩組所受拉力[9]。

圖1　鋼絲繩組拉力測試法原理示意圖

2　鋼絲繩組拉力測試裝置

鋼絲繩組拉力測試裝置結構如圖2所示。由左右2部分組成，通過4套螺栓和螺母連接成一個整體。左右2部分都由T型紋螺母、上夾塊、下夾塊、內襯塊、T型紋螺桿、S型拉力傳感器和連接絲桿組成[10]。

圖2　鋼絲繩組拉力測試裝置結構圖

工作原理：由上、下夾塊夾緊被測鋼絲繩組，通過轉動T型紋螺母使上、下夾塊之間的距離縮短，上、下夾塊之間的鋼絲繩組隨之松弛彎曲；當中間段鋼絲繩組完全彎曲后，鋼絲繩組原來所承受的拉力由左右兩邊的連接絲桿取代；此時S型拉力傳感器記錄的數值即為鋼絲繩組拉力值。

3　鋼絲繩組拉力測試精度試驗

設計搭建模擬電梯現場曳引鋼絲繩組的試驗平臺如圖3所示。該平臺由上拉板、下拉板、電梯曳引鋼絲繩和吊環等組成。其中上、下拉板各有8個繩頭孔，最多可放置8根鋼絲繩；電梯曳引鋼絲繩規格有8 mm，10 mm，12 mm，13 mm和16 mm；繩頭可在拉板繩孔處進行上下調節；上拉板的吊環通過扁平吊帶吊在起重機吊鉤處；下拉板的吊環通過扁平吊帶吊起標準質量砝碼[11]。

圖3　曳引鋼絲繩組模擬實驗平臺

本實驗選用的鋼絲繩組拉力測試裝置的量程為2000 kg。按照計量電子秤的實驗方案，對鋼絲繩組拉力測試裝置進行精度測試需測量5個質量點，分別是0 kg，20 kg，500 kg，1000 kg和2000 kg。其中，0 kg測試點即要求在未懸掛砝碼時儀表讀數清零；20 kg和500 kg 2個測試點各測量1次；1000 kg和2000 kg 2個測試點各測量3次；最終結果以平均值計算，以3次測量值之間的最大偏差計算重復偏差。本次鋼絲繩組拉力精度測試試驗的測試數據如表1所示。

表1　鋼絲繩組拉力精度測試數據

根據表1中各個測試點的相對誤差值，可以看出：在500 kg~2000 kg工作量程范圍內，鋼絲繩組拉力測試裝置的測試誤差小于2‰，具有較高的測試精度。

4　電梯平衡系數比對測試

為驗證鋼絲繩組拉力測試法測量平衡系數的正確性，現場分別用該測量方法與載荷-電流曲線法對同一臺電梯進行測試，并將測試結果進行比對。圖4、圖5分別為用鋼絲繩拉力測試法和載荷-電流曲線法進行電梯平衡系數測試的現場。

采樣電梯為一臺4層3站額定載荷1000 kg的有機房客梯，同步曳引機曳引比為2：1，無補償裝置。經過測試比對得到數據如表2所示。

由表2可知：2種測試方法對同一臺電梯的電梯平衡系數測試結果偏差僅為3‰，說明鋼絲繩組拉力測試法的正確性，同時精度達到了較高的級別。

為驗證電梯平衡系數鋼絲繩組拉力測試法的適用性，本研究按照相同的試驗方案對10臺品牌、型號和參數不一的電梯進行了電梯平衡系數測試比對，數據統計如表3所示。

圖4　鋼絲繩組拉力法測試電梯平衡系數現場

圖5　載荷-電流曲線法測試電梯平衡系數現場

表2　電梯平衡系數比對測試數據

表3的樣梯包括有機房、無機房；同步電機驅動、異步電機驅動；1：1曳引比和2：1曳引比；高速電梯、低速電梯；有補償裝置、無補償裝置等不同種類的電梯。根據表3可看出：2種測試方法對各類電梯的測試結果保持一致，絕大部分的偏差均在1%以內，說明鋼絲繩組拉力測試法測試電梯平衡系數的適用范圍廣泛。

5　鋼絲繩夾持力度測試

鋼絲繩組拉力測試裝置在測量過程中需對鋼絲繩組進行加力夾持，并利用鋼絲繩與夾具間的摩擦力提升載荷。因此針對鋼絲繩組所需承受的夾持力進行試驗測試。夾繩裝置的夾塊通過高強螺栓連接方式對鋼絲繩提供夾持力，如圖6所示。

表3　多臺電梯平衡系數比對測試數據統計

圖6　夾繩裝置剖面圖

假定相同材質、強度、直徑、牙型和螺紋升角，不同長度的螺栓，在相同潤滑條件下對螺母施加相同扭矩產生的預緊力相等。設計如圖7所示的簡易裝置，對夾塊產生的夾持力進行定量測試試驗。

在前面鋼絲繩組拉力測量準確度驗證試驗中，載荷為2000 kg時測量夾繩裝置對鋼絲繩施加預緊力的螺母加載扭矩值，本次試驗該值實測為98.3 Nm；再利用設計的簡易測試裝置，通過壓力傳感器對夾繩裝置在同樣扭矩載荷下產生的夾持力進行試驗測量，2次測量值如表4所示。

圖7　夾持力測試裝置

表4　鋼絲繩夾繩裝置的夾持力實測值

本次試驗裝置有5根鋼絲繩，所以每根鋼絲繩承受的夾持力約為11000 N。在此夾持力作用下，經現場目測鋼絲繩未發生不可恢復的變形及損傷。

6　結論

本文介紹了鋼絲繩組拉力測試法的原理與測試裝置結構，通過鋼絲繩組拉力測試精度試驗、電梯平衡系數比對測試和鋼絲繩夾持力度測試3個試驗的結果分析，得到以下結論：

1）鋼絲繩組拉力測試裝置對電梯鋼絲繩組的懸掛拉力的滿量程測試相對誤差僅為0.01%；在500 kg~ 2000 kg的工作量程范圍內，測試偏差在2‰以內，滿足鋼絲繩組拉力測試的需要；

2）鋼絲繩組拉力測試法與載荷-電流曲線法對電梯平衡系數的測試偏差在1%以內，說明鋼絲繩組拉力測試法可適用于各類曳引式電梯的平衡系數測試；

3）采用鋼絲繩組拉力測試法對2000 kg以內的重物進行提升，測試裝置對鋼絲繩的夾持力未對鋼絲繩造成可目測的變形及損傷，具有可操作性。

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Test and Analysis of Tensile Test Method for Wire Rope Group of Elevator Balance Coefficient

Chen Hui

(Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection & Testing)

In order to verify the feasibility of using the wire rope group tensile test method to detect the elevator balance coefficient, this paper first builds a test platform for simulating the on-site traction wire rope set, and tests the test accuracy of the wire rope test device; then uses the wire rope tension test method. Compared with the traditional load-current method, the test is compared with the elevators of different types of parameters. Finally, the simple test device is used to detect the radial clamping force applied to the wire rope set during the working of the wire rope tension test device. The test results show that the test accuracy of the wire rope group tensile test device for testing the tensile force of the wire rope group can be as high as 2‰, and the test result for testing the balance coefficient of the elevator is less than 1% deviation from the load current method, and the wire rope is not in the test process. The group causes damage and has practical feasibility.

Wire Rope Group; Tensile Test; Elevator Balance Coefficient; Clamping Force

陳誨，男，1984年生，碩士，主要研究方向：電梯檢測與安全評估技術。E-mail:33635336@qq.com

廣東省質量技術監督局科技項目（2017CT21）