電梯曳引繩松緊調(diào)整裝置的設(shè)計(jì)

茹建斌 孟國(guó)剛 張煒祎

（紹興市特種設(shè)備檢測(cè)院，浙江紹興 312000）

1.鋼絲繩張力要求

電梯曳引繩與曳引輪繩槽接觸產(chǎn)生比壓，切口半圓槽比壓公式如下：

T是轎廂以額定載荷?？吭谧畹讓诱緯r(shí)，曳引輪水平面上轎廂一側(cè)曳引繩的靜拉力，N；n是曳引鋼絲繩繩根數(shù)；d是曳引繩繩直徑，mm；D是曳引輪節(jié)圓直徑，mm；β是槽的切口角。電梯曳引鋼絲繩受到的張力T越大，曳引輪槽上的靜壓力也隨之增大，比壓則越大[1]。

GB/T 7588.1-2020《電梯制造與安裝安全規(guī)范 第1部分：乘客電梯與載貨電梯》第5.5.5.1 條：“應(yīng)至少在懸掛鋼絲繩或鏈條的一端設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置以均衡各繩或鏈條的拉力[2]?！盙B/T 10060-2011《電梯安裝驗(yàn)收規(guī)范》第5.5.1.9 條：“至少應(yīng)在懸掛鋼絲繩或鏈條的一端設(shè)置一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，用來(lái)平衡各繩或鏈間的張力，使任何一根繩或鏈之張力與所有繩或鏈之張力平均值的偏差不大于5%”[3]。電梯曳引繩受力均勻?qū)τ陔娞莸陌踩\(yùn)行，延長(zhǎng)輪槽和電梯鋼絲繩使用壽命都十分重要。

2.張力不勻危害

曳引繩承受貨物或乘客重量、轎廂及對(duì)重重量，曳引繩張力不勻，會(huì)帶來(lái)以下危害。

（1）曳引力變化會(huì)導(dǎo)致轎廂滑移（緊急制動(dòng)情況），合適的曳引力對(duì)電梯正常運(yùn)行至關(guān)重要。（2）會(huì)造成曳引輪槽的過(guò)度磨損，降低其使用壽命，帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。（3）會(huì)產(chǎn)生“竄繩”等現(xiàn)象，增加乘梯風(fēng)險(xiǎn)；降低電梯乘坐舒適性，導(dǎo)致電梯運(yùn)行平穩(wěn)度降低。（4）加劇鋼絲磨損，降低曳引繩使用壽命，甚至影響電梯的正常運(yùn)行。

在電梯檢驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中，檢驗(yàn)檢測(cè)人員對(duì)曳引繩張力分布的判斷通常通過(guò)硬物推動(dòng)鋼絲繩感受力的分布，或者通過(guò)手拉力計(jì)粗略測(cè)量，誤差較大。TSG T7001-2009《電梯檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則 曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯》中，對(duì)鋼絲繩受力無(wú)太明確要求，在檢驗(yàn)檢測(cè)過(guò)程中也容易忽略。維護(hù)保養(yǎng)人員對(duì)電梯鋼絲繩張力的調(diào)節(jié)，大多來(lái)自經(jīng)驗(yàn)感受，準(zhǔn)確度較差。為此，設(shè)計(jì)一種能夠便捷精確測(cè)量曳引電梯鋼絲繩受力分布情況，并與調(diào)節(jié)裝置相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)的裝置十分有必要。

3.張力不勻的原因

曳引電梯鋼絲繩是電梯的主要受力部件，是重要的“危險(xiǎn)構(gòu)件”，曳引繩承載著轎廂和轎廂內(nèi)乘客、貨物的全部重量，對(duì)電梯的安全運(yùn)行有很大的影響，鋼絲繩的張力分布均勻?qū)︿摻z繩的使用壽命和電梯的安全非常重要。常見(jiàn)的導(dǎo)致曳引電梯鋼絲繩受力不勻的原因有以下幾點(diǎn)[4]。

（1）安裝過(guò)程中不規(guī)范導(dǎo)致：安裝時(shí)在曳引繩截取過(guò)程中，長(zhǎng)短不一，投入使用后，導(dǎo)致每根鋼絲繩受力不同，出現(xiàn)受力不勻現(xiàn)象。電梯安裝時(shí)，曳引輪、導(dǎo)向輪等安裝精度有所偏差，導(dǎo)致使用過(guò)程中出現(xiàn)受力不勻現(xiàn)象出現(xiàn)。（2）繩頭組合調(diào)節(jié)精度不足導(dǎo)致：通過(guò)曳引電梯繩頭組合調(diào)節(jié)曳引繩受力時(shí)，調(diào)節(jié)不規(guī)范，出現(xiàn)高低差，導(dǎo)致受力不勻，在使用的過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)受力不均勻的現(xiàn)象。繩頭組合彈簧材質(zhì)的原因（如調(diào)整彈簧的粗細(xì)程度等）也都有可能導(dǎo)致出現(xiàn)曳引繩受力偏差較大的現(xiàn)場(chǎng)。（3）使用環(huán)境影響：如井道或機(jī)房濕度較大，導(dǎo)致曳引繩銹蝕，隨著使用時(shí)間推移，部分鋼絲繩磨損程度較重，受力出現(xiàn)變化，曳引繩之間受力偏差增大。更換鋼絲繩時(shí)，所選鋼絲繩和輪槽不匹配也會(huì)導(dǎo)致使用磨損過(guò)程中出現(xiàn)不同曳引繩粗細(xì)情況相差較大的現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致受力偏差較大。電梯修理維保人員對(duì)曳引繩保養(yǎng)不足，或者調(diào)節(jié)曳引繩受力時(shí)不科學(xué)規(guī)范，也會(huì)導(dǎo)致不同鋼絲繩之間出現(xiàn)較大受力偏差。

電梯曳引繩張力計(jì)算方式如下。

轎廂裝載工況：

緊急制動(dòng)工況：

（1）載有額定載荷的轎廂位于底層端站。

（2）空載轎廂位于頂層端站。

對(duì)重滯留工況：

式中，T1和T2為曳引輪兩側(cè)懸掛鋼絲繩壓力，N；P為空載轎廂，kg；Q為額定載重，kg；MSRcar為轎廂懸掛鋼絲繩實(shí)際重量，kg；Mcwt為對(duì)重質(zhì)量，kg；mPcar為轎廂側(cè)滑輪慣量折算重量，kg；FRcar為井道內(nèi)摩擦力（轎廂側(cè)軸承效率和導(dǎo)軌摩擦），N；mPcwt為對(duì)重側(cè)滑輪慣量折算重量，kg；FRcwt為井道內(nèi)摩擦力（對(duì)重側(cè)軸承效率和導(dǎo)軌摩擦），N；MTrav為隨行電纜實(shí)際重量，kg；a為轎廂制動(dòng)加速度絕對(duì)值，m/s2。

4.調(diào)整裝置設(shè)計(jì)

該裝置是通過(guò)調(diào)節(jié)電梯的繩頭組合調(diào)整螺母，實(shí)現(xiàn)曳引繩張力的調(diào)節(jié)。常見(jiàn)繩頭組合實(shí)物圖如圖1 所示。

圖1 曳引電梯繩頭組合

曳引電梯繩頭組合上的調(diào)整螺母可以用來(lái)調(diào)節(jié)彈簧壓力，進(jìn)而能夠調(diào)節(jié)鋼絲繩上的受力。因此可以通過(guò)對(duì)繩頭組合的螺母的松緊程度調(diào)節(jié)，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)曳引繩張力分布的調(diào)節(jié)。由此我們可以設(shè)計(jì)一套裝置：一是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)每根曳引繩上所受的力精確測(cè)量；二是能夠根據(jù)受力情況合理計(jì)算出調(diào)整范圍；三是能夠通過(guò)調(diào)整裝置，將每根鋼絲繩受力調(diào)節(jié)到所計(jì)算出的調(diào)整范圍內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)鋼絲繩受力的偏差在規(guī)定范圍內(nèi)，提高所調(diào)節(jié)電梯運(yùn)行的安全性。

該裝置包括無(wú)線張力測(cè)試儀、藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸裝置（安裝在每個(gè)張力測(cè)試儀上）、張力調(diào)整計(jì)算（可以通過(guò)手機(jī)App 實(shí)現(xiàn)）、大扭矩扳手（作用在繩頭組合調(diào)整螺母上）組成。其示意簡(jiǎn)圖如圖2 所示。通過(guò)該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)力的準(zhǔn)確測(cè)量，并能夠給出合理的調(diào)整范圍，有利于提高曳引繩受力分布的合理性，在調(diào)整過(guò)程數(shù)據(jù)可視化。

圖2 曳引繩張力調(diào)整示意圖

通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)曳引繩張力的調(diào)節(jié)：通過(guò)專用扳手（見(jiàn)圖3）將鋼絲繩無(wú)線張力測(cè)試儀安裝在繩頭組合下端的鋼絲繩上，每根鋼絲繩上安裝一個(gè)，通過(guò)無(wú)線張力測(cè)試儀能夠精確測(cè)量每根曳引繩的受力情況，通過(guò)測(cè)試儀上面的藍(lán)牙信號(hào)發(fā)射器將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳送到控制端。無(wú)線張力測(cè)試儀如圖4 所示，此種無(wú)線張力測(cè)試儀，在工作范圍內(nèi)測(cè)量誤差為±1%。

圖3 專用扳手

圖4 無(wú)線張力測(cè)試儀

可在手機(jī)App 端接收曳引繩受力分布數(shù)據(jù)，并可在顯示界面實(shí)時(shí)顯示曳引繩力的情況，當(dāng)某根鋼絲繩受力誤差超過(guò)所有曳引繩平均受力的±5%時(shí)，顯示界面發(fā)出警示提醒，然后在控制界面選擇計(jì)算，進(jìn)而求出所有曳引繩受力的平均值，為隨后的張力科學(xué)合理調(diào)節(jié)做好準(zhǔn)備。

根據(jù)控制端計(jì)算出的平均值，對(duì)大扭矩扳手設(shè)置調(diào)節(jié)目標(biāo)值，將設(shè)置好的大扭矩扳手依次放置到繩頭組合每個(gè)調(diào)整螺母上，通過(guò)調(diào)節(jié)螺母，進(jìn)而調(diào)節(jié)每根鋼絲繩受力，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值的時(shí)候發(fā)出報(bào)警，最終實(shí)現(xiàn)每根鋼絲繩受力均勻。在調(diào)整過(guò)程中，顯示界面始終顯示每根曳引繩的受力情況。

本裝置可采用的TGS 系列標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字扭力扳手如圖5所示，其特點(diǎn)如下。

圖5 大扭矩扳手

（1）數(shù)顯扭力值顯示，順時(shí)針及逆時(shí)針雙向操作。（2）有3 種操作模式，峰值保持（peak）模式、實(shí)時(shí)跟蹤（track）模式和報(bào)警值預(yù)置模式，扭矩調(diào)節(jié)方便。（3）有±2%（正轉(zhuǎn)）精度（在最大操作扭力值的20%～100%）。（4）達(dá)到設(shè)定扭力值時(shí)，當(dāng)扭力達(dá)到設(shè)定值的85%～90%時(shí)，LED 綠燈亮，蜂鳴器報(bào)警，當(dāng)扭力達(dá)到設(shè)定值的100%時(shí)，LED 紅燈亮，蜂鳴器報(bào)警。

同時(shí)，本裝置也可以用于電梯超載調(diào)整。電梯超載報(bào)警值調(diào)整過(guò)程中，通過(guò)張力測(cè)試儀測(cè)量鋼絲繩受力，在手機(jī)端顯示電梯載重量，進(jìn)而便于精確調(diào)節(jié)電梯超載報(bào)警值，使其控制在不超過(guò)額定載重量10%的范圍內(nèi)。

5.結(jié)語(yǔ)

本文將無(wú)線鋼絲繩張力傳感器與大扭矩扳手相結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種曳引繩松緊調(diào)整裝置，通過(guò)調(diào)整繩頭組合螺母松緊來(lái)實(shí)現(xiàn)曳引繩力的分布調(diào)節(jié)，拆卸方便，能夠無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)，并且能夠通過(guò)手機(jī)App 實(shí)時(shí)讀取受力分布，當(dāng)誤差超過(guò)規(guī)定值，通過(guò)計(jì)算給出明確的調(diào)整目標(biāo)，提高了受力的調(diào)節(jié)的科學(xué)性合理性，有利于延長(zhǎng)曳引繩和輪槽的使用壽命，提高電梯在運(yùn)行過(guò)程中的安全性和舒適性。并且通過(guò)實(shí)時(shí)讀取數(shù)據(jù)，通過(guò)計(jì)算可以準(zhǔn)確讀取轎廂實(shí)際載重量，可以用于電梯超載調(diào)整。此裝置對(duì)日常的檢驗(yàn)檢測(cè)工作和電梯的維護(hù)保養(yǎng)等有較好的實(shí)用價(jià)值。