電梯轎架強(qiáng)度的試驗(yàn)之我見(jiàn)

李日升　梁永勝

【摘 要】隨著科學(xué)的進(jìn)步與社會(huì)的發(fā)展，電梯已成為高層建筑不可缺少的垂直交通運(yùn)輸設(shè)備。同時(shí)，電梯轎架就成為運(yùn)輸乘客和貨物的關(guān)鍵承載部件。本文針對(duì)電梯轎架強(qiáng)度的試驗(yàn)中，理論計(jì)算難于精確分析轎架強(qiáng)度這一問(wèn)題，并結(jié)合多年參與電梯轎架強(qiáng)度的試驗(yàn)工作積累的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單的談了一些如何根據(jù)電梯使用工況對(duì)電梯轎架進(jìn)行靜載試驗(yàn)，并介紹了開(kāi)展試驗(yàn)所需設(shè)備以及測(cè)試項(xiàng)目與結(jié)果評(píng)價(jià)方法，還根據(jù)不同載荷工況下轎架應(yīng)力及變形情況，提出了一些對(duì)其用試驗(yàn)方法進(jìn)行分析的解決方法以及設(shè)計(jì)生產(chǎn)方面建議，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電梯；轎架強(qiáng)度；試驗(yàn)

0.前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高和社會(huì)的迅猛發(fā)展，我國(guó)的高層建筑物不斷出現(xiàn)，與此同時(shí)，電梯也被廣泛使用于居民建筑之中，電梯在人們的生產(chǎn)以及生活中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。但是，近年來(lái)因電梯故障而引發(fā)的事故頻頻發(fā)生，因此，我國(guó)質(zhì)檢總局已將電梯列為重點(diǎn)檢查的特種設(shè)備，而電梯轎架作為運(yùn)輸乘客和貨物的關(guān)鍵部件，其強(qiáng)度試驗(yàn)也是重中之重。

1.電梯轎架強(qiáng)度試驗(yàn)的重要性

電梯轎架是由上橫梁、轎底、立柱以及拉桿四邊框架組成的，是電梯的主要承載構(gòu)件。電梯轎架不僅要支撐整個(gè)電梯各個(gè)構(gòu)件的重量，而且在電梯運(yùn)行過(guò)程中，還要承受各類(lèi)工況載荷下的作用力，因而只有電梯轎架具有足夠大的機(jī)械強(qiáng)度，以承受在電梯正常運(yùn)行、安全鉗動(dòng)作以及轎廂撞擊緩沖器的作用力，才能保證電梯可靠并且穩(wěn)定的運(yùn)行。

2.電梯轎架強(qiáng)度試驗(yàn)中的問(wèn)題

目前，在電梯轎架設(shè)計(jì)過(guò)程中，工程師常常采用理論計(jì)算方法來(lái)對(duì)轎架的強(qiáng)度進(jìn)行校核，并且對(duì)電梯的轎架進(jìn)行受力分析和約束分析，之后再利用靜定結(jié)構(gòu)對(duì)轎廂架的各個(gè)組成部件進(jìn)行了強(qiáng)度計(jì)算。此外，還有一些工程師會(huì)采用CAE分析方法，來(lái)對(duì)轎架的強(qiáng)度進(jìn)行校核。該方法首先建立電梯轎架的三維仿真模型，接著利用非線性隱式有限元方法對(duì)電梯的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合的強(qiáng)度仿真分析，再根據(jù)電梯轎架的空間靜不定結(jié)構(gòu)，分析復(fù)雜的受力情況。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在理論計(jì)算時(shí)，一般將轎架簡(jiǎn)化成平面支梁模型，采用集中載荷加載或者均布載荷材料力學(xué)知識(shí)，對(duì)電梯轎架靜載荷的最大應(yīng)力進(jìn)行校核，因不能精確計(jì)算整個(gè)構(gòu)件的載荷與應(yīng)力分布關(guān)系，從而造成選取的安全系數(shù)過(guò)大，并且對(duì)各工況的評(píng)價(jià)不精確。

3.電梯轎架強(qiáng)度試驗(yàn)問(wèn)題的解決方法

針對(duì)選取的安全系數(shù)過(guò)大以及對(duì)各工況的評(píng)價(jià)不精確的問(wèn)題，在對(duì)電梯轎架進(jìn)行試驗(yàn)分析時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用試驗(yàn)方法，利用測(cè)試儀器及物料應(yīng)變儀、吊裝設(shè)備、數(shù)字示波器、應(yīng)變片、重塊、手提電腦、試驗(yàn)工裝等，分析其在各種工況下的應(yīng)力及變形情況。

3.1編制靜載試驗(yàn)應(yīng)力測(cè)試圖

進(jìn)行靜載試驗(yàn)時(shí)，首先在電梯正常運(yùn)行的情況下，只需測(cè)量轎架一側(cè)的應(yīng)力，采用電阻應(yīng)變測(cè)量法對(duì)載荷工況進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試，從而得到轎架強(qiáng)度，其次結(jié)合理論分析，再考慮試驗(yàn)是否存在干涉等問(wèn)題，最后確定轎架的應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)位置，并且做好現(xiàn)場(chǎng)操作及數(shù)據(jù)的記錄工作。

3.2測(cè)試儀器的安裝與調(diào)零

組裝測(cè)試儀器時(shí)，在不損害應(yīng)變片及接線的條件下，將各部件組裝成試驗(yàn)機(jī)，并且將貼有應(yīng)變片的部件與轎架安裝于同一側(cè)，以便于測(cè)量。此外，為了修正轎架重量對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，必須在測(cè)試前對(duì)測(cè)試儀器進(jìn)行調(diào)零操作。之后，在不施加外力作用下的條件下，將轎架安裝于墩臺(tái)座上。

3.3試驗(yàn)測(cè)量

由于在電梯的使用過(guò)程中，乘客站立的位置是隨機(jī)的，因此電梯正常運(yùn)行時(shí)存在不同載重的均載或是偏載的狀況。因此，在試驗(yàn)測(cè)量這一環(huán)節(jié)中，必須根據(jù)電梯使用要求充分考慮各種條件下的正常以及異常工況，并分別用疲勞與短期載荷進(jìn)行評(píng)價(jià)。靜載試驗(yàn)項(xiàng)目包括均布載荷和偏載兩項(xiàng)。

3.4測(cè)試結(jié)果分析

由電阻應(yīng)變測(cè)量法分析以及試驗(yàn)結(jié)果可得：

①由于轎架的上轎底及以上的重量全部通過(guò)防振橡膠傳遞到轎底架，導(dǎo)致應(yīng)力過(guò)于集中，常常使轎底架邊梁防振橡膠處、后梁連接以及上轎底邊框與防振橡膠連接部處于危險(xiǎn)臨界點(diǎn)，因此，可以通過(guò)對(duì)轎底架以及上轎底防振橡膠部位進(jìn)行二重框架組合的局部加強(qiáng)，以滿足設(shè)計(jì)要求。

②通過(guò)理論計(jì)算得到的理論數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比表明：因承載以及受力位置的不同，各構(gòu)件包括同一構(gòu)件之間的應(yīng)力在分配上，常常存在不均衡的現(xiàn)象，從而造成構(gòu)件安全余量過(guò)大。因此，可以根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，對(duì)電梯轎架設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化與調(diào)整，可通過(guò)加強(qiáng)筋或者改變材料型號(hào)的方法，來(lái)增加局部截面系數(shù)，從而對(duì)應(yīng)力值較大的構(gòu)件進(jìn)行加強(qiáng)；同時(shí)，還可以在保障結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，減小應(yīng)力值較低的構(gòu)件的材料型號(hào)，并且進(jìn)行結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)化設(shè)計(jì)，以降低轎架自身重量對(duì)整個(gè)點(diǎn)電梯的影響，同時(shí)盡可能的降低生產(chǎn)成本。

③理論計(jì)算得到的理論數(shù)據(jù)與試驗(yàn)數(shù)據(jù)的應(yīng)力趨勢(shì)基本一致，但數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性不明顯。

④對(duì)電梯轎架薄弱部位進(jìn)行加強(qiáng)使轎架強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求的最為有效的方法。

4.針對(duì)問(wèn)題應(yīng)當(dāng)采取的措施

針對(duì)目前存在的問(wèn)題，我們應(yīng)當(dāng)采取以下幾點(diǎn)措施：

（1）在電梯轎架生產(chǎn)與加工的過(guò)程中，采用大量的板材折彎以及型材制造，并且用螺栓連接取代焊接構(gòu)件連接。

（2）構(gòu)件連接處、構(gòu)件開(kāi)孔處以及板材折彎圓角處非常容易出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象。因此，在生產(chǎn)裝配電梯時(shí)，應(yīng)當(dāng)采用扭矩扳手對(duì)螺栓件進(jìn)行緊固，也可以采用抗剪螺栓或銷(xiāo)釘?shù)确椒右跃o固，從而防止因滑動(dòng)而導(dǎo)致連接破壞現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）當(dāng)發(fā)生安全鉗或緩沖器動(dòng)作時(shí)，轎架的主要部件必須保證沒(méi)有斷裂和明顯異常變形，以避免轎架導(dǎo)軌的脫落，從而保證電梯的正常使用運(yùn)行。

（4）因曲面加工特性，對(duì)于板材折彎部件以及圓角處，在生產(chǎn)加工時(shí)折彎與圓角不宜過(guò)小，以避免應(yīng)力集中。

5.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，由于轎架具有空間靜不定結(jié)構(gòu)特性，在簡(jiǎn)化成平面模型計(jì)算時(shí)，常造成分析誤差相對(duì)較大，對(duì)各工況的評(píng)價(jià)不精確的結(jié)果。試驗(yàn)方法的采用可以較精確得到載荷與應(yīng)力以及變形的分布關(guān)系，從而為電梯轎架的設(shè)計(jì)提供有效的依據(jù)。

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