曳引電梯鋼絲繩張力不均的在線檢測(cè)技術(shù)分析

葉玉龍，劉道秀

（安慶市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)中心，安徽安慶 246000）

0 引言

為了確保電梯的安全運(yùn)行，給乘客的安全出行提供可靠保障，就要確保曳引鋼絲繩中的張力保持均衡。本文中所提出的曳引電梯鋼絲繩檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)︿摻z中的張力進(jìn)行檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)其出現(xiàn)張力不均的問題就能及時(shí)通知后臺(tái)的技術(shù)人員采取有效的改善措施。文中所提及的檢測(cè)技術(shù)是通過對(duì)傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行改善而形成的在線檢測(cè)技術(shù)，其能夠克服傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)精度不高以及無法及時(shí)反饋的問題，進(jìn)而提高電梯運(yùn)行的安全性。

1 曳引鋼絲繩張力不均的原因與影響

1.1 曳引鋼絲繩張力不均的原因

曳引電梯是依靠曳引鋼絲繩壓緊在曳引輪上所形成的摩擦力而實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)行的，曳引鋼絲繩對(duì)于電梯的安全運(yùn)行具有十分重要的影響。只有所有曳引鋼絲繩的張緊力和運(yùn)行速度保持一致，才能夠確保曳引鋼絲繩中的拉力相等。

為了滿足曳引條件，鋼絲繩與輪槽接觸之間的比壓公式如下所示：

式中：T 為曳引鋼絲繩張力；n 為曳引鋼絲繩根數(shù)；d 為曳引鋼絲繩直徑；D為曳引輪直徑；β為半圓型切口槽的切口角。

根據(jù)上式能夠看出，曳引鋼絲繩的比壓p與其張力T之間具有一定的正比例關(guān)系。在曳引鋼絲繩的實(shí)際工作過程中，當(dāng)其中的張力不均時(shí)，較大的張力會(huì)加速曳引輪輪槽的磨損速度，長此以往，就會(huì)造成曳引輪槽的磨損程度不盡相同，進(jìn)而引起比壓發(fā)生變化，從而導(dǎo)致曳引鋼絲繩的張力不均問題[1]。

由于比壓p與曳引鋼絲繩的根數(shù)n之間存在反比關(guān)系，隨著受力曳引鋼絲繩數(shù)量的逐漸減少，比壓會(huì)逐漸增大。

除了上述原因能夠?qū)е乱芬摻z繩中的張力不均，還存在如下幾種可能的原因，這與電梯的整體質(zhì)量息息相關(guān)：

（1）曳引輪節(jié)圓直徑加工精度存在較大的誤差；

（2）電梯設(shè)計(jì)質(zhì)量不合格，導(dǎo)致其運(yùn)行過程中的載荷不均，轎廂長期處于單側(cè)受力的狀態(tài)，而單側(cè)受力會(huì)導(dǎo)致曳引鋼絲繩的同側(cè)長期處于緊繃狀態(tài)，這就導(dǎo)致曳引輪輪槽發(fā)生不均勻的磨損；

（3）沒有將曳引鋼絲繩中的應(yīng)力完全消除，這就導(dǎo)致電梯投入運(yùn)行后的一段時(shí)間內(nèi)每根鋼絲繩的結(jié)構(gòu)性伸長不盡相同[2]。

1.2 曳引鋼絲繩張力不均的影響

當(dāng)曳引鋼絲繩出現(xiàn)張力不均的問題時(shí)，其中張力較大的鋼絲繩就會(huì)對(duì)曳引輪輪槽形成較大的壓應(yīng)力，隨著時(shí)間的不斷延長，鋼絲繩會(huì)由于磨損較大而造成直徑變小，并且還會(huì)大大增加斷絲斷股的概率。同時(shí)，曳引輪輪槽也會(huì)由于磨損過大直徑逐漸變小，甚至還能在在曳引輪上可明顯看到鋼絲繩嵌入曳引輪輪槽的深淺不一，這就會(huì)造成曳引鋼絲繩在運(yùn)行過程中的速度不等，而導(dǎo)致快慢偏差。

根據(jù)曳引鋼絲繩運(yùn)行過程中的線速度公式可知，進(jìn)入輪槽較深鋼絲繩所對(duì)應(yīng)的輪槽半徑相對(duì)較小，由此鋼絲繩運(yùn)行過程中的線速度也較小，相反的，進(jìn)入較淺的鋼絲繩線速度較大。但是所有的曳引鋼絲繩在運(yùn)行過程中需要保持相同的行程，這就會(huì)導(dǎo)致嵌入較淺的鋼絲繩在曳引輪槽內(nèi)間歇性的向后滑移，而嵌入較深的鋼絲繩則會(huì)在曳引輪槽內(nèi)間歇性地向前滑移，這就會(huì)造成鋼絲繩出現(xiàn)“竄繩”或“竄槽”。其在電梯運(yùn)行過程中的表現(xiàn)為，乘客在乘坐電梯時(shí)會(huì)感受到一定的頓挫感，進(jìn)而影響乘坐過程中的舒適度。隨著曳引鋼絲繩磨損的不斷加劇，其滑移量也會(huì)逐漸增大，這就會(huì)給電梯的安全運(yùn)行造成非常大的隱患，如果沒有及時(shí)采取有效的處理措施，就可能導(dǎo)致事故的發(fā)生[3]。

2 曳引鋼絲繩張緊力偏差自檢測(cè)原理

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)曳引鋼絲繩張力的相關(guān)要求可知：曳引電梯懸掛鋼絲繩的一端至少設(shè)置一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，用以對(duì)曳引鋼絲繩中的張力進(jìn)行科學(xué)合理的調(diào)整，進(jìn)而確保每根鋼絲繩中的張力處于平衡狀態(tài)，并且每一個(gè)鋼絲繩中的張力與平均值之間的偏差要小于5%[4]。

當(dāng)前，曳引電梯中用以調(diào)整繩頭的裝置如圖1所示，其通過繩頭組合將曳引鋼絲繩與螺桿之間進(jìn)行有效的連接，在借助彈簧、螺母以及上下鐵板之間的結(jié)合而牢固的固定在槽鋼支架上。鐵板的中間位置處設(shè)置有相應(yīng)的壓力傳感器，其通過檢測(cè)壓縮彈簧在工作過程中的變形量對(duì)曳引鋼絲繩中的張力大小變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5]。

圖1 曳引鋼絲繩繩頭調(diào)節(jié)裝置示意圖

2.1 曳引鋼絲繩張力偏差設(shè)計(jì)原理

檢測(cè)裝置通過框架固定在機(jī)房工字鋼梁上，通過L 連接板將鋼絲繩繩頭螺桿與導(dǎo)繩輪之間進(jìn)行牢固連接，確保兩者在電梯運(yùn)行過程中能夠保持相同的狀態(tài)，再通過細(xì)鋼絲繩、導(dǎo)輪繩以及反輪繩之間的配合將各繩頭螺桿串聯(lián)到一起，最終將細(xì)的鋼絲繩繞過刻度盤固定在繩頭螺桿上。

根據(jù)胡克定律Fh=k Δ x，能夠計(jì)算出繩頭位置處的彈簧壓縮量，而鋼絲繩中的曳引力與其位移變化量之間存在正比例的關(guān)系，再根據(jù)GB 7588-2003附錄M，能夠進(jìn)一步計(jì)算出校核符合要求的曳引力T1和T2。由電梯的曳引比能夠得到曳引鋼絲繩繩頭的預(yù)緊力Fh=T1，再通過對(duì)刻度輪和指針打板進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整，設(shè)定好初始位置。當(dāng)曳引鋼絲繩中的張力發(fā)生變化后，得到彈簧的壓縮量為Δ L，刻度輪在細(xì)鋼絲繩的帶動(dòng)下逐漸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而就能將曳引鋼絲繩的直線位移按照等比例關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)榭潭容喌膱A弧位移。根據(jù)同心圓原理，由于刻度輪與刻度盤的直徑比為1∶5，刻度輪所發(fā)生的圓弧位移需要放大5倍后轉(zhuǎn)化到刻度盤上[6]。

根據(jù)上式，曳引鋼絲繩在工作過程中所發(fā)生的位移Δ L就能轉(zhuǎn)化為刻度盤上的圓弧位移。當(dāng)曳引鋼絲繩中的張力超過平均值的5%時(shí)，指針打板就會(huì)發(fā)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而能夠觸動(dòng)到相應(yīng)的檢測(cè)開關(guān)，這樣就能將曳引鋼絲繩張力不均的信號(hào)進(jìn)一步傳輸至控制柜的主板中，從而就能對(duì)曳引鋼絲繩運(yùn)行過程中的張力變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)[7]。

2.2 曳引電梯鋼絲繩張力計(jì)算原理

根據(jù)GB 7588-2003附錄中的相關(guān)要求，為了對(duì)不同運(yùn)行狀態(tài)下曳引鋼絲繩的張力進(jìn)行準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)，可以按照下述的公式進(jìn)行計(jì)算。

（1）電梯轎廂處于裝載運(yùn)行狀態(tài)

T1/T2的靜態(tài)比值與轎廂中有125%額定載荷并處于最底層相當(dāng)，計(jì)算公式如下所示：

（2）電梯轎廂處于緊急制動(dòng)狀態(tài)

T1/T2的動(dòng)態(tài)比值與轎廂空載時(shí)相當(dāng)，計(jì)算公式如下所示：

（3）電梯轎廂處于滯留狀態(tài)

T1/T2的比值與轎廂空載并重壓在緩沖器時(shí)相當(dāng)，計(jì)算公式如下所示：

T1、T2分別為懸掛轎廂和對(duì)重一側(cè)所承受拉力，在實(shí)際的計(jì)算過程中，需要結(jié)合電梯的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有針對(duì)性的選擇[8]。

3 曳引鋼絲繩張緊力偏差自檢測(cè)實(shí)效分析

通過扭矩扳手將繩頭位置的螺紋預(yù)緊力設(shè)置為100 N·m，進(jìn)而確保所有曳引鋼絲繩中的張力保持一致，此時(shí)張力指示針位于零刻度處。將扭矩扳手中的預(yù)緊力調(diào)整為105 N·m，此時(shí)曳引鋼絲繩中的張力已經(jīng)超過平均值的5%，即出現(xiàn)了張力不均現(xiàn)象。裝置中的鋼絲繩在繩頭拉力的作用向向下移動(dòng)，進(jìn)而就能帶動(dòng)指針打板進(jìn)行逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并啟動(dòng)檢測(cè)開關(guān)，系統(tǒng)就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)曳引鋼絲繩中存在的張力不均現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

總而言之，本文中的曳引電梯鋼絲繩張力不均在線檢測(cè)技術(shù)，是在傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)后者進(jìn)行改進(jìn)而形成的。該技術(shù)能夠?qū)σ芬娞葸\(yùn)行過程中鋼絲繩的張力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，一旦出現(xiàn)張力不均的問題能及時(shí)反饋至后臺(tái)的技術(shù)人員，進(jìn)而為電梯的安全運(yùn)行提供可靠保障。