浙江省特种设备科学研究院 浙江杭州 310000
摘要：现有的钢丝绳张力检测方法是将测量后的单根钢丝绳张力值累加。该方法在单根钢丝绳张力测量过程中会受到其他钢丝绳的干扰，误差较大，且过程繁琐。针对该问题，设计出一种便捷的曳引钢绳组拉力检测装置，该装置利用上下两对夹块夹住一段钢丝绳组，以上夹块为支撑提升下夹块，当所夹持的钢丝绳组完全松弛时，通过传感器读出提升力，该提升力即为钢丝绳组的拉力。
关键词：拉力检测装置；电梯安全检验；应用分析
前言
电梯出现在19世纪80年代，而牵引式电梯直到20世纪初才出现，那是现代电梯的开端。改革开放给社会带来了翻天覆地的变化。经济的发展和人民生活水平的提高，迅速提高了电梯的应用水平。曳引式电梯设计时会考虑到电梯的平衡系数、曳引能力及钢丝绳与曳引轮比压等是否符合要求，但在安装完成后有时会需要进行验证，特别是当电梯升级改造，电梯轿厢的重量发生改变后。
1、装置设计
1.1丝杆提升扭矩计算
提升力可由液压系统提供，也可利用丝杆传动实现，丝杆传动具有便携、低成本等特点。丝杆是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。而梯形螺纹牙根强度高、对中性好，相比其他的螺纹更耐磨，且螺纹升角小于5°时具有自锁功能。驱动螺母力矩如式（1）所示。
Mq=Mt1+Mt2+Mt3（1）
式中：Mq为驱动转矩；Mt1为螺纹摩擦力矩；Mt2为螺旋传动轴向支撑面摩擦力矩；Mt3为螺旋传动径向轴承摩擦力矩。
设计中，在支撑面加入推力轴承与深沟球轴承，将螺旋传动轴向支撑面摩擦力矩、螺旋传动径向轴承摩擦力矩对系统的影响降到很小，在此将其忽略，故的计算公式可简化为：
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夹块分为上下，上下夹块各有左右两个，夹块两侧设有安装耳，安装耳上设有安装通孔，左右夹块通过螺杆螺母安装一起；上夹块装有轴承，用于减少T型螺母转动时与支撑面的摩擦力；夹块按提升2t重物设计，材料选用42CrMo。
1.3装置测试结果分析
为验证钢丝绳组拉力检测装置的测钢丝绳拉力的准确性，做拉力测试实验，如2所示。测试时，操作起重机，通过电梯曳引钢丝绳组吊起2000kg砝码，安装钢丝绳组拉力检测装置于电梯钢丝绳处。利用电动扳手分别旋转钢丝绳组拉力检测装置左右两侧的T型纹螺母，T型纹丝杆带动S型拉力传感器、连接丝杆及下夹块向上移动，当T型螺纹旋转了900°。
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（7）
式中：W为对重质量；G为轿厢质量；Q为额定载荷质量；k为平衡系数。
当平衡系数k的值在0.4~0.5之间，对重能最大限度的平衡轿厢及轿内负载重量。传统平衡系数检测方法是“电流—载荷曲线法”。但该方法需要反复搬运砝码，劳动强度大，作业时间长，且在测量过程中，存在多处易产生误差环节，如电压波动、记录电流的时间点、曲线图绘制等等，这些环节影响其数值的准确性和可重复性。钢丝绳组拉力等于所悬挂重物重量，因此采用钢丝绳组拉力检测装置，可方便、快捷、准确地求出平衡系数值。
2.2电梯曳引力计算
根据国家标准GB7588-2003《电梯制造与安装安全规范》曳引能力应满足两种工况要求。
2.2.1在装载工况时
该工况时，T1、T2是静态值，其比值按照轿厢装有125%额定载荷并考虑轿厢在井道的不同位置时的最不利情况进行计算，即轿厢在最底层站。传统的T1，T2计算公式：
T1=（G+1.25Q+MSR）×g（8）
T2=（W+MCR）×g（9）
式中：MSR为曳引钢丝绳质量；MCR为补偿悬挂质量；g为重力加速度。
从公式（9）、（10）中可以看出，如若要得到T1、T2的值，需先求得轿厢、对重、轿厢侧曳引钢丝绳及对重侧补偿悬挂的质量。在电梯安装完成后，这些数据很难快速、准确求得。而采用钢丝绳组拉力检测装置，先将轿厢开到最底层，在机房将钢丝绳组拉力检测装置安装在曳引轮两端钢丝绳，测出所选钢丝绳组拉力，即可得到T1，T2的值。
2.2.2紧急制动工况时
（1）空轿厢在顶层上行工况计算，T1、T2计算公式：
T1=（W+MSR）×（g+a）（10）
T2=（G+MCR+MTrav）×（g-a）（11）
式中：MTrav为随行电缆质量；a为制动减速度。采用本装置测量时，先将空轿厢开到顶层，在机房将钢丝绳组拉力检测装置安装在曳引轮两端钢丝绳，根据2.2提升实验中的步骤，测出对重侧、轿厢侧钢丝绳组张力TC1、TC2，该时，T1、T2的值分别为：T1=TC1÷g×（g+a）（12）
T2=TC2÷g×（g-a）（13）
（2）电梯满载时轿厢在最低层下行工况计算，T1，T2计算公式：
T1=（G+Q+MSR）×（g+a）（14）
T2=（W+MCR）×（g-a）（15）
采用本装置测量时，先将满载轿厢开到底层，在机房将钢丝绳组拉力检测装置安装在曳引轮两端钢丝绳，测出轿厢侧、对重侧钢丝绳组张力TD1、T2=TD2÷g×（g-a），该时，
T1、T2的值分别为：
T1=TD1÷g×（g+a）（16）
T2=TD2÷g×（g-a）（17）
2.2.3轿厢滞留工况时
（1）轿厢滞留工况最的不利一种情形是对重压在缓冲器上，曳引机不能提升空轿厢。轿顶曳引绳和对重底部补偿链质量忽略不计，T1，T2计算公式：
T1=（G+MCR+MTrav）×g（18）
T2=MSR×g（19）
采用本装置测量时，先将对重压在缓存器上，在机房将钢丝绳组拉力检测装置安装在曳引轮两端钢丝绳，根据2.2提升实验中的步骤，直接测出轿厢侧、对重侧钢丝绳组拉力T1、T2的值。
（2）轿厢滞留工况最不利的另一种情形是满载轿厢压在缓存器上，曳引机不能提升对重。轿顶曳引绳和对重底部补偿链质量忽略不计，T1，T2计算公式：
T1=W×g（20）
T2=MSR×g（21）
采用本装置测量时，先将满载轿厢压到缓冲器上，在机房将钢丝绳组拉力检测装置安装在曳引轮两端钢丝绳，根据2.2提升实验中的步骤，直接测出对重侧、轿厢侧钢丝绳组拉力T1、T2的值。
2.3钢丝绳和曳引轮比压计算
影响曳引轮绳槽和钢丝绳磨损的主要原因是它们之间的比压，过大的接触比压有可能引起槽面的接触强度失效或加剧槽面、钢丝绳的磨损，直接影响到钢丝绳和曳引轮的使用寿命。如果电梯的绳槽或钢丝绳磨损严重，那么首先验算实际所承受的比压是否超过设计比压甚至许用比压。
在计算比压过程中，需要求得T，即装有额定载荷轿厢在底站时，在曳引水平面上轿厢一侧曳引绳的静拉力，其值可使用钢丝绳组拉力检测装置直接求得。
3、结束语
采用钢丝绳组拉力检测装置直接测出曳引轮的两端钢丝绳拉力，可方便求出电梯平衡系数、电梯曳引能力和钢丝绳与曳引轮比压，该方法简便、可靠，避免了多环节的累积误差；测量过程不改变曳引轮两侧的受力分布，且提升距离较短，安全可靠。
参考文献：
［1］华颢．曳引式电梯轮槽磨损及其检验检测探析［J］．化工管理，2015，36：192．
［2］苏正光，苏立群．曳引式电梯轮槽磨损及其检验检测探析［J］．福建质量管理，2016，05：176．
论文作者:王冲富
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/5/7