电梯平衡系数钢丝绳组拉力测试法的试验分析*

陈诲

电梯平衡系数钢丝绳组拉力测试法的试验分析*

陈诲

（广州特种机电设备检测研究院）

为验证采用钢丝绳组拉力测试法检测电梯平衡系数的可行性，首先，搭建模拟电梯现场曳引钢丝绳组的试验平台，对钢丝绳组拉力测试装置的测试精度进行试验分析；然后，用钢丝绳组拉力测试法与传统的载荷-电流曲线法对多台不同型号参数的在用电梯进行测试比对试验；最后，采用简易测试装置检测钢丝绳组拉力测试装置在工作时对钢丝绳组所施加的径向夹持力大小。试验结果表明：钢丝绳组拉力测试装置测试精度可高达2‰；电梯平衡系数的测试结果与载荷-电流曲线法偏差小于1%；在测试过程中不会对钢丝绳组造成损伤，具有实际操作的可行性。

钢丝绳组；拉力测试；电梯平衡系数；夹持力

0　引言

电梯平衡系数是曳引式驱动电梯的重要性能参数。平衡系数不合理可能导致电梯运行能耗高、舒适性差，甚至可能发生轿厢冲顶或者坠梯等事故[1-5]。平衡系数检测是电梯安装、监督、检验和年检的一个重要项目。GB7588规定曳引式电梯的平衡系数值应在40%~50%之间。

传统的电梯平衡系数检测方法是载荷-电流曲线法，其原理是通过向轿厢中加入不同质量砝码来平衡轿厢与对重的质量，并通过检测电梯运行的电流值找到质量平衡点。该检测方法是间接检测法，检测过程中的电压波动、上下运行速度差、传动效率差、读数时间误差和绘图技巧等都可能引起误差，精度难以保证；并且需要在检验现场准备砝码，费用高、劳动强度大、检测时间长[6-8]。因此，迫切需要研究无载电梯平衡系数的测试方法。

电梯钢丝绳组拉力测试法是一种无载电梯平衡系数测试方法。本文根据电梯钢丝绳组拉力测试法的工作原理，针对操作特点，设计多个试验来验证其可行性与有效性。

1　钢丝绳组拉力测试法原理

钢丝绳组拉力测试法检测电梯平衡系数的原理如图1所示。使用上、下夹绳装置夹紧一段钢丝绳组（见图1(a)），通过提升装置提升下夹绳装置，使中间段钢丝绳松弛弯曲（见图1(b)），此时提升装置施加的提升力即为悬挂钢丝绳组所受拉力[9]。

图1　钢丝绳组拉力测试法原理示意图

2　钢丝绳组拉力测试装置

钢丝绳组拉力测试装置结构如图2所示。由左右2部分组成，通过4套螺栓和螺母连接成一个整体。左右2部分都由T型纹螺母、上夹块、下夹块、内衬块、T型纹螺杆、S型拉力传感器和连接丝杆组成[10]。

图2　钢丝绳组拉力测试装置结构图

工作原理：由上、下夹块夹紧被测钢丝绳组，通过转动T型纹螺母使上、下夹块之间的距离缩短，上、下夹块之间的钢丝绳组随之松弛弯曲；当中间段钢丝绳组完全弯曲后，钢丝绳组原来所承受的拉力由左右两边的连接丝杆取代；此时S型拉力传感器记录的数值即为钢丝绳组拉力值。

3　钢丝绳组拉力测试精度试验

设计搭建模拟电梯现场曳引钢丝绳组的试验平台如图3所示。该平台由上拉板、下拉板、电梯曳引钢丝绳和吊环等组成。其中上、下拉板各有8个绳头孔，最多可放置8根钢丝绳；电梯曳引钢丝绳规格有8 mm，10 mm，12 mm，13 mm和16 mm；绳头可在拉板绳孔处进行上下调节；上拉板的吊环通过扁平吊带吊在起重机吊钩处；下拉板的吊环通过扁平吊带吊起标准质量砝码[11]。

图3　曳引钢丝绳组模拟实验平台

本实验选用的钢丝绳组拉力测试装置的量程为2000 kg。按照计量电子秤的实验方案，对钢丝绳组拉力测试装置进行精度测试需测量5个质量点，分别是0 kg，20 kg，500 kg，1000 kg和2000 kg。其中，0 kg测试点即要求在未悬挂砝码时仪表读数清零；20 kg和500 kg 2个测试点各测量1次；1000 kg和2000 kg 2个测试点各测量3次；最终结果以平均值计算，以3次测量值之间的最大偏差计算重复偏差。本次钢丝绳组拉力精度测试试验的测试数据如表1所示。

表1　钢丝绳组拉力精度测试数据

根据表1中各个测试点的相对误差值，可以看出：在500 kg~2000 kg工作量程范围内，钢丝绳组拉力测试装置的测试误差小于2‰，具有较高的测试精度。

4　电梯平衡系数比对测试

为验证钢丝绳组拉力测试法测量平衡系数的正确性，现场分别用该测量方法与载荷-电流曲线法对同一台电梯进行测试，并将测试结果进行比对。图4、图5分别为用钢丝绳拉力测试法和载荷-电流曲线法进行电梯平衡系数测试的现场。

采样电梯为一台4层3站额定载荷1000 kg的有机房客梯，同步曳引机曳引比为2：1，无补偿装置。经过测试比对得到数据如表2所示。

由表2可知：2种测试方法对同一台电梯的电梯平衡系数测试结果偏差仅为3‰，说明钢丝绳组拉力测试法的正确性，同时精度达到了较高的级别。

为验证电梯平衡系数钢丝绳组拉力测试法的适用性，本研究按照相同的试验方案对10台品牌、型号和参数不一的电梯进行了电梯平衡系数测试比对，数据统计如表3所示。

图4　钢丝绳组拉力法测试电梯平衡系数现场

图5　载荷-电流曲线法测试电梯平衡系数现场

表2　电梯平衡系数比对测试数据

表3的样梯包括有机房、无机房；同步电机驱动、异步电机驱动；1：1曳引比和2：1曳引比；高速电梯、低速电梯；有补偿装置、无补偿装置等不同种类的电梯。根据表3可看出：2种测试方法对各类电梯的测试结果保持一致，绝大部分的偏差均在1%以内，说明钢丝绳组拉力测试法测试电梯平衡系数的适用范围广泛。

5　钢丝绳夹持力度测试

钢丝绳组拉力测试装置在测量过程中需对钢丝绳组进行加力夹持，并利用钢丝绳与夹具间的摩擦力提升载荷。因此针对钢丝绳组所需承受的夹持力进行试验测试。夹绳装置的夹块通过高强螺栓连接方式对钢丝绳提供夹持力，如图6所示。

表3　多台电梯平衡系数比对测试数据统计

图6　夹绳装置剖面图

假定相同材质、强度、直径、牙型和螺纹升角，不同长度的螺栓，在相同润滑条件下对螺母施加相同扭矩产生的预紧力相等。设计如图7所示的简易装置，对夹块产生的夹持力进行定量测试试验。

在前面钢丝绳组拉力测量准确度验证试验中，载荷为2000 kg时测量夹绳装置对钢丝绳施加预紧力的螺母加载扭矩值，本次试验该值实测为98.3 Nm；再利用设计的简易测试装置，通过压力传感器对夹绳装置在同样扭矩载荷下产生的夹持力进行试验测量，2次测量值如表4所示。

图7　夹持力测试装置

表4　钢丝绳夹绳装置的夹持力实测值

本次试验装置有5根钢丝绳，所以每根钢丝绳承受的夹持力约为11000 N。在此夹持力作用下，经现场目测钢丝绳未发生不可恢复的变形及损伤。

6　结论

本文介绍了钢丝绳组拉力测试法的原理与测试装置结构，通过钢丝绳组拉力测试精度试验、电梯平衡系数比对测试和钢丝绳夹持力度测试3个试验的结果分析，得到以下结论：

1）钢丝绳组拉力测试装置对电梯钢丝绳组的悬挂拉力的满量程测试相对误差仅为0.01%；在500 kg~ 2000 kg的工作量程范围内，测试偏差在2‰以内，满足钢丝绳组拉力测试的需要；

2）钢丝绳组拉力测试法与载荷-电流曲线法对电梯平衡系数的测试偏差在1%以内，说明钢丝绳组拉力测试法可适用于各类曳引式电梯的平衡系数测试；

3）采用钢丝绳组拉力测试法对2000 kg以内的重物进行提升，测试装置对钢丝绳的夹持力未对钢丝绳造成可目测的变形及损伤，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

陈诲，男，1984年生，硕士，主要研究方向：电梯检测与安全评估技术。E-mail:33635336@qq.com

广东省质量技术监督局科技项目（2017CT21）