创新的电梯平衡系数测试系统

使用新的测试方法可以节省时间、金钱和人力。

作者：王伟雄、刘英杰、吴兴军、王新华、谢超、宋月超、李刚，彭杰编辑，EW通讯员

电梯在垂直交通中发挥着重要作用，为人们的日常生活提供便利。 随着电梯数量的增加，安全问题越来越受到电梯行业研究人员的关注。 如今，几乎每部电梯都需要按照规范规定接受经过认证的检查员的检查。 检测被检电梯的平衡系数是检测人员的一项重点工作，通常与机器的牵引能力有关。 传统的平衡系数测试方法是测量电流，需要在车内放置不同的预设负载块，进行一系列的测量。 然后，汽车以第一组负载运行，并记录运行电流。 然后对第二个负载组重复此操作，依此类推。 根据测量记录绘制曲线和直线后，平衡系数可用。

与我们的创新相比，传统方式需要花费更多的时间、金钱和人力。 这种空车负载平衡系数测试系统是通过“平衡系数”的定义提出的。 检查员使用测试系统分别测量空车和对重的重量，从中可以计算出平衡系数。 不再需要预设负载块。 该系统已经在实际工地上用电梯进行了测试，其测量精度与传统方法处于同一水平。 您的作者希望他们的系统能在不久的将来改进平衡系数测试程序。

背景

电梯安全越来越受到业界研究人员的关注。 电梯安全设备作为特殊设备，每年都需要按规范规定进行检查。 平衡系数的测量是新安装电梯要完成的重要检查任务之一。 平衡系数与机器的牵引能力有关，定义为对重与空轿厢的重量差与电梯额定容量的比值。

轿厢侧的附加重量可能会改变平衡系数并影响电梯的牵引能力（例如，如果用户在驾驶室添加装饰品）。 因此，较重的轿厢允许电梯在危险条件下运行。 使用传统的测试程序，不可能在常规检查实践中（如在年度检查中）对每台电梯进行平衡系数测试。 为了克服挑战，我们尝试了空车测试方法。 一种是对悬挂绳索的张力进行间接测量（图 1a）。 这样就可以计算出空车和配重的重量。 该方法依赖于平衡系数的计算，具有相对粗略的测量精度。 [1]

另一种方法是通过负载传感器直接测量空车和配重的重量（图 1b）。 然而，负载传感器在工地上难以固定，因此其实际应用受到限制。 [2 & 3]

TÜV南德意志集团提出了另一种方法：通过在吊绳上安装一个抓手，在机房内安装另一个抓手，操作人员手动释放曳引机的制动器，以获取电梯的平衡系数。 这更容易进行，但在机房内固定夹爪对操作者来说是一个很大的挑战，而手动释放制动器也需要操作者具有高超的技能。 [3] 您的作者提出的改进方法（图 1d）使用两个固定在悬挂绳索上的夹子，施加液压力使夹子之间的钢丝绳松弛； 然后，放置在气缸和上夹具之间的负载传感器测量轿厢和/或配重的重量。

系统设计

设计结构比较

为了测试电梯平衡系数，提出了三种设计结构。 在图 2a 中，该结构由下夹爪、固定在吊绳上的上夹爪、用于提升轿厢或对重的油缸、用于测量重量的传感器以及用于传输的滑轮和钢丝绳组成力。 这种设计结构易于制造和安装，但在提升轿厢或对重时存在偏载。 在图 2b 中，上下夹爪都固定在吊绳上，四个油缸用于提升汽车，两个传感器用于测量重量。 推出油缸将下夹爪向上推，直至上下夹爪之间的吊绳松弛，使屏幕读数显示空车或对重的重量值。 然而，与拉入气缸相比，推出气缸需要更高的高度。 在图 2c 中，牵引油缸提升了负载，节省了设备的工作高度。 因此，它是这些设计结构中最实用的。

参数的确定

平衡系数测试系统是基于图2c所示的结构设计的。 最大额定载荷Wmax设定为3000kg，整机重量在30kg以内，可测量的吊绳直径范围为8-16mm，测量的吊绳数量范围为XNUMX-XNUMX根。 

内尼龙垫

为防止钢丝绳在试验中被钢夹钳损坏，在钢夹钳上附有内尼龙垫组以保护钢丝绳。 其强度通过有限元方法验证。 最终焊盘尺寸为 100 X 18 X 50 毫米（图 3）。 钢丝绳安装在五个凹槽内，其中包括雕刻凹口以增加摩擦力。

螺栓参数

举起最大重量W_最大, 摩擦力 F_f 内夹爪垫和吊绳之间施加的力必须等于或大于 W_最大; 那么，F_f 计算公式为：

F_f = 4 X ƒ XF_v =W_最大               （公式1）

在等式 1 中， ƒ 是摩擦系数和 F_v 是螺栓的预紧力。 替换值后 ƒ 对于 0.3 和 W 的值_最大 3000公斤，最低要求的F_v 发现为 25 kN。 参考机械设计手册中的“螺栓预紧表”，F选用8.8级M14螺栓_v = 52 kN，当预紧扭矩为 135 Nm 时。

气缸参数TER值

根据设计规范，两个气缸用于将下夹具向上移动。 提高W的最大负载_最大 (3000 kg)，必须确定活塞直径 d 和气缸内径 D（均以毫米为单位）。 选用轻型圆柱型，额定压力p 5 MPa左右。 然后，可以通过等式 2 计算两个直径值。优选尺寸为 25 X 15 X 100 毫米的圆柱体。

π/4(D2 - d2) X p X 2 > W_最大         （公式2）

实验

校准

测试系统中使用了两个力传感器。 两者都必须进行校准以确保其工作精度。 分别重 500 kg 和 1000 kg 的预设负载块用于校准。 图4为标定现场，传感器一端与吊钩连接，另一端与预设负载块连接。 校准后，传感器的测量偏差范围在满量程的 +/-0.1% 内。

接下来，使用 500 公斤预设负载块校准完整的测试系统（图 5a）。 由于油缸、下夹爪、软管和钢丝绳的额外重量，屏幕上的显示值比预设负载块的 40 公斤多 500 公斤，如图 5b（图 XNUMXb）。 进行了调整以补偿测试系统固有的额外重量。

使用 2:1 绳索对典型 MRL 电梯进行测试

使用典型的无机房 (MRL) 电梯来测试新开发的平衡系数测量系统的效率和准确性。 实验选用额定载重量为 1000 kg、额定速度为 1.75 mps 的电梯，在轿厢顶部进行。 首先，测量空车的重量，将测试装置固定在吊绳的一侧（图 6a）。 然后，手动将活塞从泵中拉出以抬起下夹爪，以使上下夹爪之间的悬索松弛（图 6b）。 然后屏幕应显示 1160 kg，指示空车的测量重量。

第二步是在提升对重前后测量对重的重量（图6c-d），上下夹爪之间有松弛的钢丝绳。 配重的重量为 1,655 kg。 该电梯的平衡系数可以从上述测量中计算出来，其值为 0.49。 与传统方法的测量值0.48相比，两种测试方法的值高度一致。

使用 2:1 绳索在典型电梯上进行测试

还选择了一台典型的机房电梯（图 7a）来测试新开发系统的效率和准确性。 电梯额定载重量为1000公斤，额定速度为1.75英里/秒。 对配重的测试显示其重量为 1,484 公斤。 测试空车（图 7b）显示其重量为 1,018 kg。 因此，电梯的平衡系数为 0.47，与传统方法测试所得的 0.47 值相同。

影响测量的因素

固定夹具

悬挂绳的两侧均可用于固定测试装置的夹具。 然而，由于滑轮和绳索之间静摩擦的影响，悬挂绳索的哪一侧固定它们存在一些差异。 收集测量值并一次又一次地比较差异（图 8）。

重复测试表明，通过将抓手固定在吊绳的一侧或另一侧，测得的重量值之间的差异约为 6 公斤。 为了使测试更准确，我们建议进行两次测试，在第二次测试中将抓手重新定位到绳索的另一侧以测量空车或配重，然后取两次记录的平均值最终测试结果的值。

倾角

测量值因夹具固定的倾斜角度而异。 为了确定哪个角度适合现场测试的实际公差范围，我们尝试测量不同角度的空车重量（图 9）。 我们发现测量值往往随着夹具固定倾斜角度的增加而增加。 夹具固定倾角的正确公差保持在 3º 范围内，最大固定误差率为平衡系数测试装置满量程的 0.3%。

可靠性

为了验证新测试系统的可靠性，在不同的电梯上进行了一系列实验。 相同的测试在选择用于评估测试系统可靠性的每部电梯上重复六次。 在结果（图 10）中，我们满意地找到了电梯平衡系数测试系统满量程的理想偏差率 (0.04%)。

结语

新的测试系统已经在工作现场进行了一次又一次的测试。 我们的实验结果表明，该系统可以很好地完成预期的测量任务，而无需使用笨重、冗余和劳动密集型的预设负载块。 创新系统可以达到与传统方法相同的测量精度，同时节省宝贵的时间和金钱。 通过反复测试，新系统在实践中证明了可靠性。 我们相信在不久的将来，它将在电梯行业得到广泛的应用。

致谢

本工作得到国家质量监督检验检疫总局的支持（2011kj 18、2011QK321、2012QK065和2012104016-4）。

案例
[1] 刘凯. 《电梯平衡系数测试》，《电梯行业》，卷。 25（5），第。 45-48，2006。
[2] 程石； 赵江； 还有朱宇。 “平衡系数测试装置的发展”，机械设计与制造，卷。 10(2) 页。 76-80，2010。
[3] 立新，孙。 《电梯平衡系数测试技术探讨》，2014（wenku.baidu.com/view/e51eec33f12d2af90342e61b.html）。