電梯曳引繩松緊調整裝置的設計

茹建斌 孟國剛 張煒祎

（紹興市特種設備檢測院，浙江紹興 312000）

1.鋼絲繩張力要求

電梯曳引繩與曳引輪繩槽接觸產生比壓，切口半圓槽比壓公式如下：

T是轎廂以額定載荷停靠在最底層站時，曳引輪水平面上轎廂一側曳引繩的靜拉力，N；n是曳引鋼絲繩繩根數；d是曳引繩繩直徑，mm；D是曳引輪節圓直徑，mm；β是槽的切口角。電梯曳引鋼絲繩受到的張力T越大，曳引輪槽上的靜壓力也隨之增大，比壓則越大[1]。

GB/T 7588.1-2020《電梯制造與安裝安全規范 第1部分：乘客電梯與載貨電梯》第5.5.5.1 條：“應至少在懸掛鋼絲繩或鏈條的一端設置自動調節裝置以均衡各繩或鏈條的拉力[2]。”GB/T 10060-2011《電梯安裝驗收規范》第5.5.1.9 條：“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，用來平衡各繩或鏈間的張力，使任何一根繩或鏈之張力與所有繩或鏈之張力平均值的偏差不大于5%”[3]。電梯曳引繩受力均勻對于電梯的安全運行，延長輪槽和電梯鋼絲繩使用壽命都十分重要。

2.張力不勻危害

曳引繩承受貨物或乘客重量、轎廂及對重重量，曳引繩張力不勻，會帶來以下危害。

（1）曳引力變化會導致轎廂滑移（緊急制動情況），合適的曳引力對電梯正常運行至關重要。（2）會造成曳引輪槽的過度磨損，降低其使用壽命，帶來經濟損失。（3）會產生“竄繩”等現象，增加乘梯風險；降低電梯乘坐舒適性，導致電梯運行平穩度降低。（4）加劇鋼絲磨損，降低曳引繩使用壽命，甚至影響電梯的正常運行。

在電梯檢驗檢測過程中，檢驗檢測人員對曳引繩張力分布的判斷通常通過硬物推動鋼絲繩感受力的分布，或者通過手拉力計粗略測量，誤差較大。TSG T7001-2009《電梯檢驗和定期檢驗規則 曳引與強制驅動電梯》中，對鋼絲繩受力無太明確要求，在檢驗檢測過程中也容易忽略。維護保養人員對電梯鋼絲繩張力的調節，大多來自經驗感受，準確度較差。為此，設計一種能夠便捷精確測量曳引電梯鋼絲繩受力分布情況，并與調節裝置相結合，實現準確調節的裝置十分有必要。

3.張力不勻的原因

曳引電梯鋼絲繩是電梯的主要受力部件，是重要的“危險構件”，曳引繩承載著轎廂和轎廂內乘客、貨物的全部重量，對電梯的安全運行有很大的影響，鋼絲繩的張力分布均勻對鋼絲繩的使用壽命和電梯的安全非常重要。常見的導致曳引電梯鋼絲繩受力不勻的原因有以下幾點[4]。

（1）安裝過程中不規范導致：安裝時在曳引繩截取過程中，長短不一，投入使用后，導致每根鋼絲繩受力不同，出現受力不勻現象。電梯安裝時，曳引輪、導向輪等安裝精度有所偏差，導致使用過程中出現受力不勻現象出現。（2）繩頭組合調節精度不足導致：通過曳引電梯繩頭組合調節曳引繩受力時，調節不規范，出現高低差，導致受力不勻，在使用的過程中就會出現受力不均勻的現象。繩頭組合彈簧材質的原因（如調整彈簧的粗細程度等）也都有可能導致出現曳引繩受力偏差較大的現場。（3）使用環境影響：如井道或機房濕度較大，導致曳引繩銹蝕，隨著使用時間推移，部分鋼絲繩磨損程度較重，受力出現變化，曳引繩之間受力偏差增大。更換鋼絲繩時，所選鋼絲繩和輪槽不匹配也會導致使用磨損過程中出現不同曳引繩粗細情況相差較大的現象，進而導致受力偏差較大。電梯修理維保人員對曳引繩保養不足，或者調節曳引繩受力時不科學規范，也會導致不同鋼絲繩之間出現較大受力偏差。

電梯曳引繩張力計算方式如下。

轎廂裝載工況：

緊急制動工況：

（1）載有額定載荷的轎廂位于底層端站。

（2）空載轎廂位于頂層端站。

對重滯留工況：

式中，T1和T2為曳引輪兩側懸掛鋼絲繩壓力，N；P為空載轎廂，kg；Q為額定載重，kg；MSRcar為轎廂懸掛鋼絲繩實際重量，kg；Mcwt為對重質量，kg；mPcar為轎廂側滑輪慣量折算重量，kg；FRcar為井道內摩擦力（轎廂側軸承效率和導軌摩擦），N；mPcwt為對重側滑輪慣量折算重量，kg；FRcwt為井道內摩擦力（對重側軸承效率和導軌摩擦），N；MTrav為隨行電纜實際重量，kg；a為轎廂制動加速度絕對值，m/s2。

4.調整裝置設計

該裝置是通過調節電梯的繩頭組合調整螺母，實現曳引繩張力的調節。常見繩頭組合實物圖如圖1 所示。

圖1 曳引電梯繩頭組合

曳引電梯繩頭組合上的調整螺母可以用來調節彈簧壓力，進而能夠調節鋼絲繩上的受力。因此可以通過對繩頭組合的螺母的松緊程度調節，來實現對曳引繩張力分布的調節。由此我們可以設計一套裝置：一是能夠實現對每根曳引繩上所受的力精確測量；二是能夠根據受力情況合理計算出調整范圍；三是能夠通過調整裝置，將每根鋼絲繩受力調節到所計算出的調整范圍內，進而實現鋼絲繩受力的偏差在規定范圍內，提高所調節電梯運行的安全性。

該裝置包括無線張力測試儀、藍牙數據傳輸裝置（安裝在每個張力測試儀上）、張力調整計算（可以通過手機App 實現）、大扭矩扳手（作用在繩頭組合調整螺母上）組成。其示意簡圖如圖2 所示。通過該裝置能夠實現力的準確測量，并能夠給出合理的調整范圍，有利于提高曳引繩受力分布的合理性，在調整過程數據可視化。

圖2 曳引繩張力調整示意圖

通過以下步驟實現曳引繩張力的調節：通過專用扳手（見圖3）將鋼絲繩無線張力測試儀安裝在繩頭組合下端的鋼絲繩上，每根鋼絲繩上安裝一個，通過無線張力測試儀能夠精確測量每根曳引繩的受力情況，通過測試儀上面的藍牙信號發射器將測量的數據傳送到控制端。無線張力測試儀如圖4 所示，此種無線張力測試儀，在工作范圍內測量誤差為±1%。

圖3 專用扳手

圖4 無線張力測試儀

可在手機App 端接收曳引繩受力分布數據，并可在顯示界面實時顯示曳引繩力的情況，當某根鋼絲繩受力誤差超過所有曳引繩平均受力的±5%時，顯示界面發出警示提醒，然后在控制界面選擇計算，進而求出所有曳引繩受力的平均值，為隨后的張力科學合理調節做好準備。

根據控制端計算出的平均值，對大扭矩扳手設置調節目標值，將設置好的大扭矩扳手依次放置到繩頭組合每個調整螺母上，通過調節螺母，進而調節每根鋼絲繩受力，當達到預定值的時候發出報警，最終實現每根鋼絲繩受力均勻。在調整過程中，顯示界面始終顯示每根曳引繩的受力情況。

本裝置可采用的TGS 系列標準數字扭力扳手如圖5所示，其特點如下。

圖5 大扭矩扳手

（1）數顯扭力值顯示，順時針及逆時針雙向操作。（2）有3 種操作模式，峰值保持（peak）模式、實時跟蹤（track）模式和報警值預置模式，扭矩調節方便。（3）有±2%（正轉）精度（在最大操作扭力值的20%～100%）。（4）達到設定扭力值時，當扭力達到設定值的85%～90%時，LED 綠燈亮，蜂鳴器報警，當扭力達到設定值的100%時，LED 紅燈亮，蜂鳴器報警。

同時，本裝置也可以用于電梯超載調整。電梯超載報警值調整過程中，通過張力測試儀測量鋼絲繩受力，在手機端顯示電梯載重量，進而便于精確調節電梯超載報警值，使其控制在不超過額定載重量10%的范圍內。

5.結語

本文將無線鋼絲繩張力傳感器與大扭矩扳手相結合，設計了一種曳引繩松緊調整裝置，通過調整繩頭組合螺母松緊來實現曳引繩力的分布調節，拆卸方便，能夠無線傳輸數據，并且能夠通過手機App 實時讀取受力分布，當誤差超過規定值，通過計算給出明確的調整目標，提高了受力的調節的科學性合理性，有利于延長曳引繩和輪槽的使用壽命，提高電梯在運行過程中的安全性和舒適性。并且通過實時讀取數據，通過計算可以準確讀取轎廂實際載重量，可以用于電梯超載調整。此裝置對日常的檢驗檢測工作和電梯的維護保養等有較好的實用價值。