淺談電梯曳引輪繩槽設(shè)計(jì)

潘浩

摘 要：曳引力對于曳引式電梯，不僅關(guān)系到電梯的正常運(yùn)行，還牽涉到電梯的安全問題，如何確保電梯由穩(wěn)定可靠的曳引力和曳引繩使用壽命，曳引輪繩槽的設(shè)計(jì)非常重要，因?yàn)橐芬κ且芬K與曳引輪繩槽的正確匹配所賦予的，本文主要就曳引輪繩槽的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：電梯；曳引；繩槽

根據(jù)GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》 附錄M2.1要求，曳引式電梯應(yīng)滿足以下三個(gè)條件：a）轎廂裝載至125%額定載荷的情況下應(yīng)保持平層狀態(tài)不打滑；b）必須保證在任何緊急制動狀態(tài)下，無論轎廂內(nèi)是空載還是滿足，轎廂位置在頂層還是底層，其減速度的值不能超過緩沖器（包括減行程的緩沖器）作用時(shí)減速度的值；c）當(dāng)對重壓在緩沖器上而曳引輪按電梯上行方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)不能提升空載轎廂。

一、電梯曳引輪繩槽類型及特點(diǎn)

電梯曳引輪繩槽槽型主要有半圓槽、V形槽、帶切口半圓槽、帶切口V形槽四種。

圖1 四種繩槽類型

半圓槽與曳引繩接觸面積大，曳引繩變形小，有利于延長曳引繩和曳引輪壽命，但這種繩槽的當(dāng)量摩擦系數(shù)很小，因此曳引能力低。

V形槽兩側(cè)對曳引繩產(chǎn)生很大的擠壓，曳引繩與繩槽接觸面積小，因此這種繩槽的當(dāng)量摩擦系數(shù)較大，但繩槽本身和曳引繩比較容易磨損。

帶切口半圓槽是在半圓槽底部切制一條鍥形槽，曳引繩與繩槽接觸面積減小，繩槽當(dāng)量摩擦系數(shù)增大，一般為半圓形繩槽的1.5～2倍，這種繩槽既有當(dāng)量摩擦系數(shù)大，又有曳引繩磨損小，特別是當(dāng)繩槽磨損，曳引繩中心下移，由于預(yù)制鍥形槽的作用，當(dāng)量摩擦系數(shù)基本保持不變的特點(diǎn)。

帶切口V形槽是在V形槽底部切制一條鍥形槽，可以減小繩槽對曳引繩的擠壓，緩解繩槽本身和曳引繩的磨損，但當(dāng)繩槽磨損，曳引繩中心下移，繩槽形狀會向半圓形切口槽發(fā)展，當(dāng)量摩擦系數(shù)會有所減小。

筆者通過對目前主流電梯廠家的產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)研，目前電梯產(chǎn)品都在使用帶切口半圓槽或是V形切口槽，半圓槽只在復(fù)繞結(jié)構(gòu)的電梯上使用，而V形槽基本很少使用。

二、繩槽的主要參數(shù)

由于半圓槽和V形槽的使用范圍較小，我們主要考慮帶切口繩槽，根據(jù)GB7588-2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》附錄M2曳引力計(jì)算公式：

用于轎廂裝載和緊急制動工況； （1）

用于轎廂滯留工況。 （2）

我們知道，曳引力計(jì)算主要跟當(dāng)量摩擦系數(shù)f有關(guān)，而當(dāng)量摩擦系數(shù)跟繩槽的槽形角γ和切口角β有關(guān)。目前帶切口的半圓槽和帶切口的V形槽被廣泛應(yīng)用，因此在曳引繩與繩槽匹配時(shí)，槽形角γ和切口角β兩個(gè)參數(shù)的選擇非常關(guān)鍵。

1、帶切口半圓槽當(dāng)量摩擦系數(shù)f與槽形角γ、切口角β的關(guān)系

根據(jù)GB7588-2003附錄M2.2.1.1要求，槽形角γ不應(yīng)小于25°，切口角β最大不能超過106°。

（3）

我們以曳引繩速度v為1m/s，切口角β=95°，根據(jù)公式（3）我們得出緊急制停工況當(dāng)量摩擦系數(shù)f與槽形角γ的關(guān)系如圖2。

轎廂裝載工況和滯留工況，當(dāng)量摩擦系數(shù)f與槽型角γ關(guān)系也類似，隨槽型角γ增大而當(dāng)量摩擦系數(shù)變小。

圖2 帶切口半圓槽當(dāng)量摩擦系數(shù)f與槽型角γ關(guān)系曲線（v=1m/s，β=95°）

我們以曳引繩速度v為1m/s，切口角γ=44°，根據(jù)公式（3）我們得出緊急制停工況當(dāng)量摩擦系數(shù)f與槽形角β的關(guān)系如圖3。

圖3 帶切口半圓槽當(dāng)量摩擦系數(shù)f與切口角β關(guān)系曲線（v=1m/s，γ=44°）

由上圖2、3我們可以知道對于帶切口半圓槽，當(dāng)切口角β保持不變時(shí)，當(dāng)量摩擦系數(shù)f隨槽形角γ的變大而變小；而當(dāng)槽形角γ保持不變時(shí)，當(dāng)量摩擦系數(shù)f隨切口角β的變大而變大

2、帶切口V形槽當(dāng)量摩擦系數(shù)f與槽形角γ、切口角β的關(guān)系

對于帶切口V形槽，根據(jù)GB7588-2003附錄M2.2.1.1要求當(dāng)量摩擦系數(shù)f使用下面的公式，槽形角γ不應(yīng)小于35°，切口角β最大不能超過106°。

轎廂裝載和緊急制停工況：

，對于未經(jīng)硬化處理的槽； （4）

，對于經(jīng)硬化處理的槽。 （5）

轎廂滯留的工況：

，對于經(jīng)硬化和未硬化處理的槽。 （6）

繩槽硬度太高，將加快曳引繩的磨損，電梯廠家考慮到曳引繩的使用壽命，一般都采用未經(jīng)硬化處理的槽。

從公式（4）我們知道，帶切口V形槽，轎廂裝載工況和緊急制停工況的當(dāng)量摩擦系數(shù)f只與切口角β有關(guān)，根據(jù)公式（4）我們得出緊急制停工況當(dāng)量摩擦系數(shù)f與切口角β的關(guān)系：帶切口V形槽，轎廂裝載工況和緊急制停工況時(shí)，當(dāng)量摩擦系數(shù)f隨切口角β增大而增大；轎廂滯留工況只跟槽形角γ有關(guān)，且從公式（6）很明顯可以知道，轎廂滯留工況的當(dāng)量摩擦系數(shù)f隨槽型角增大而減小，這里就不再贅述。

三、曳引輪繩槽的設(shè)計(jì)方法探討

由公式（1）和公式（2），曳引力主要由曳引包角α和當(dāng)量摩擦系數(shù)f兩個(gè)參數(shù)決定，曳引包角α由電梯機(jī)房井道布置有關(guān)，當(dāng)量摩擦系數(shù)f由曳引輪繩槽結(jié)構(gòu)來確定。

目前電梯的機(jī)房井道布置針對曳引包角α主要有兩種方式：恒定包角，無機(jī)房電梯多采用這種方式，電梯不設(shè)置導(dǎo)向輪，各個(gè)規(guī)格電梯的曳引包角α一般為180°；變化包角，電梯設(shè)置導(dǎo)向輪，根據(jù)各個(gè)規(guī)格轎廂尺寸不同，需通過導(dǎo)向輪來調(diào)整轎廂中心和對重中心的距離，因此包角也會在一定范圍內(nèi)變化。

1、恒定包角

由于曳引包角α一般為180°，包角較大，因此繩槽采用帶切口半圓槽居多，這樣即可以獲得滿足曳引系統(tǒng)要求的曳引力，又可以減小曳引繩的磨損。

對于帶切口半圓槽，根據(jù)各個(gè)電梯規(guī)格計(jì)算轎廂裝載工況、緊急制停工況、轎廂滯留工況的T1/T2值，找出轎廂裝載工況、緊急制停工況T1/T2最大值MAX（T1/T2）和轎廂滯留工況的T1/T2的最小值MIN（T1/T2），然后設(shè)計(jì)合適的槽形角γ和切口角β，以滿足公式（1）和公式（2）要求，即要求，

轎廂裝載工況和緊急制停工況時(shí)，

轎廂滯留工況時(shí)，

但是如果轎廂裝載工況和緊急制停工況不能滿足要求時(shí)，由于槽形角γ時(shí)跟三種工況都有關(guān)，不能為了滿足轎廂裝載工況和緊急制停工況選擇較小角度，也不能為了滯留工況選擇較大角度，對于半圓槽一般選擇30°～35°比較合適。而增大切口角β可以獲得更大的曳引力，但是根據(jù)GB7588-2003附錄N2.1，增大切口角β會增大曳引繩安全系數(shù)計(jì)算參數(shù)Nequiv（t）（曳引輪等效數(shù)量），而要求曳引繩需要更大的安全系數(shù)，另一個(gè)角度說，增大切口角β，會增加曳引繩的磨損，所以選擇切口角β需要根據(jù)曳引力要求和曳引繩安全系數(shù)綜合考慮。

2、變化包角

變化包角的電梯，轎廂尺寸較大時(shí)，包角將很小，可能150°都不到，這時(shí)如果采用帶切口半圓槽，曳引力難以滿足要求多個(gè)規(guī)格電梯要求，因此采用帶切口V形槽居多。

對于帶切口V形槽，繩槽參數(shù)選擇方式也與帶切口半圓槽類似，區(qū)別主要有：①因?yàn)橐芬铅撩總€(gè)規(guī)格都不同，需要根據(jù)不同曳引包角計(jì)算找出轎廂裝載工況、緊急制停工況T1/T2最大值MAX（T1/T2）和轎廂滯留工況的T1/T2的最小值MIN（T1/T2）；②因?yàn)閹锌赩形槽本身對曳引繩磨損大于帶切口半圓槽，因此切口角β建議不要超過95°。

當(dāng)從理論上設(shè)計(jì)出曳引繩槽后，還需要通過曳引條件試驗(yàn)，曳引滑移試驗(yàn)等來驗(yàn)證，如果試驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算差異較大，還需要對繩槽參數(shù)進(jìn)行修正處理。

理論結(jié)合實(shí)踐，設(shè)計(jì)出來的繩槽一定可以滿足轎廂裝載工況和緊急制停工況不打滑，而轎廂滯留工況打滑的曳引系統(tǒng)。

四、總結(jié)

總體來說，采用帶切口半圓槽更加有利于曳引繩使用壽命，如果電梯曳引系統(tǒng)有較大的包角，建議優(yōu)先選用帶切口半圓繩，然后再根據(jù)系統(tǒng)配置計(jì)算各個(gè)工況的T1/T2確定繩槽參數(shù)；帶切口V形槽建議只在低速輕載的電梯上使用，考慮到帶切口V形槽在使用過程中會磨損，也可以用帶切口半圓槽當(dāng)量摩擦系數(shù)計(jì)算公式來檢討帶切口V形槽繩槽設(shè)計(jì)，使電梯在使用過程中更加可靠。以上為筆者個(gè)人一些不成熟的見解和觀點(diǎn)，不當(dāng)之處希望同行不吝批評指正?！?/p>

參考文獻(xiàn)

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[3] 吳國政.電梯原理·使用·維修.北京：電子工業(yè)出版社.1999.

[4] 陳路陽，毛玉峰. 曳引計(jì)算中一些參數(shù)的選擇.廊坊：《中國電梯》雜志社.2005.