李曉峰
(陽泉市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所,山西陽泉 045000)
關(guān)于電梯懸掛鋼絲繩安全系數(shù)計算的一些探討
李曉峰
(陽泉市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗所,山西陽泉 045000)
電梯懸掛鋼絲繩承受著電梯全部的懸掛重量,并在運轉(zhuǎn)時繞著曳引輪、導向輪或反繩輪單向或交變彎曲??紤]到多種附加應(yīng)力的影響,如鋼絲繩經(jīng)過曳引輪及導向輪時產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力、制造產(chǎn)生的初始應(yīng)力、電梯加減速過程中的慣性力;以及載荷分配不均勻等原因的影響,選用電梯懸掛鋼絲繩時,應(yīng)取較大的安全系數(shù)。如何對電梯懸掛鋼絲繩的安全系數(shù)進行計算,就成為一個值得探討的問題。本文針對GB7588-2003中對電梯懸掛鋼絲繩安全系數(shù)的規(guī)定,討論了對標準含義的理解和相應(yīng)的計算方法及計算過程。
電梯懸掛鋼絲繩 安全系數(shù) 計算
《電梯制造與安裝安全規(guī)范》(GB7588-2003)9.2.2條針對懸掛繩的安全系數(shù)做出了如下規(guī)定。
懸掛繩的安全系數(shù)應(yīng)按附錄N(標準的附錄)計算。在任何情況下,其安全系數(shù)不應(yīng)小于下列值:
(1)對于用三根或三根以上鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為12;(2)對于用兩根鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為16;
(3)對于卷筒驅(qū)動電梯為12;
安全系數(shù)是指裝有額定載荷的轎廂??吭谧畹蛯诱緯r,一根鋼絲繩的最小破斷負荷(N)與這根鋼絲繩所受的最大力(N)之間的比值。
2.1 對標準中計算方法的理解
2.1.1 容易出現(xiàn)的誤區(qū)
在學習和檢驗中,理解GB7588-2003 9.2.2這一條款時,容易誤認為懸掛繩的安全系數(shù)只要按附錄N(標準的附錄)去計算出具體數(shù)值,并滿足在任何情況下都不小于標準規(guī)定的最小值就可以了。
2.1.2 兩個計算方法
如果仔細理解的話,會發(fā)現(xiàn)這一條款中其實涉及兩個計算方法,最終會出現(xiàn)兩個計算結(jié)果。
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按照GB7588-2003規(guī)定,懸掛鋼絲繩的安全系數(shù)應(yīng)按附錄N(標準的附錄)計算。此時計算出的,是在特定的懸掛系統(tǒng)中鋼絲繩必須滿足的最小安全系數(shù),我們稱之為“懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值”,用Sf表示。如果按照定義--“安全系數(shù)是指裝有額定載荷的轎廂??吭谧畹蛯诱緯r,一根鋼絲繩的最小破斷負荷(N)與這根鋼絲繩所受的最大力(N)之間的比值”來計算的話,就會出現(xiàn)另一個安全系數(shù)值,我們稱之為“懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值”,用S表示。
2.1.3 標準的含義
那么GB7588-2003 9.2.2條的真正含義應(yīng)如何理解呢?
聯(lián)系上下文,此條的實際意思應(yīng)是這樣的:根據(jù)安全系數(shù)定義計算出的值,在任何情況下不得小于根據(jù)附錄N(標準的附錄)計算所得的安全系數(shù)值;同時還必須滿足不小于下列值:(1)對于用三根或三根以上鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為12;(2)對于用兩根鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為16;(3)對于卷筒驅(qū)動電梯為12。
2.2 兩種計算結(jié)果之間的關(guān)系
也就是說,想要判斷懸掛鋼絲繩的安全系數(shù)是否符合要求。首先要按照安全系數(shù)的定義計算出懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值S。然后再按標準的附錄N計算出懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值Sf。最后,要將二者作比較來進行校核:
懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值S≥懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值Sf。
懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值S≥GB7588-2003 9.2.2條規(guī)定的懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)最小值 Sm:(1)對于用三根或三根以上鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為12;(2)對于用兩根鋼絲繩的曳引驅(qū)動電梯為16;(3)對于卷筒驅(qū)動電梯為12。
3.1 懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值計算
Sf是考慮了曳引輪繩槽形狀、滑輪數(shù)量與彎曲情況所得到的給定曳引系統(tǒng)懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值。其計算過程中所使用的公式如下:
(1)先求出考慮了曳引輪繩槽形狀、滑輪數(shù)量與彎曲情況,折合成等效的滑輪數(shù)量Nequiv。
Nequiv = Nequiv(t) +Nequiv(p)
式中:
Nequiv(t)-- 曳引輪等效數(shù)量;Nequiv(t)的數(shù)值從表N1中查得:
Nequiv(p)—導向輪的等效數(shù)量;
Nequiv(p) =Kp(Nps + 4Npr)
式中:
Nps-引起簡單彎折的滑輪數(shù)量;
Npr-引起反向彎折的滑輪數(shù)量;反向彎折僅在下述情況時考慮,即鋼絲繩與兩個連續(xù)的靜滑輪的接觸點之間的距離不超過繩直徑的200倍;
Kp-跟曳引輪和滑輪直徑有關(guān)的系數(shù);
Kp=(Dt/Dp)4
式中:
Dt-曳引輪的直徑;Dp-除曳引輪外的所有滑輪的平均直徑。
(2)再根據(jù)曳引輪直徑與懸掛繩直徑的比值 Dt/dr、等效滑輪數(shù)量Nequiv,從GB7588-2003圖N1中查得懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)計算值Sf。
圖中的16條曲線分別對應(yīng)Nequiv值為1、3、6、10、14……140時隨Dt/dr值變動的懸掛鋼絲繩許用安全系數(shù)Sf數(shù)值曲線。根據(jù)計算得到的Nequiv值選取向上的最近線,若需要精確可用插入法取值。根據(jù)Nequiv值選取的曲線與橫坐標Dt/dr交匯點所對應(yīng)的縱坐標值即為Sf。
3.2 懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值計算
懸掛鋼絲繩安全系數(shù)實際值根據(jù)GB7588-2003 9.2.2條中的定義進行計算,涉及到了鋼絲繩最小破斷載荷、曳引繩根數(shù)、曳引鋼絲繩倍率、電梯起升高度、轎廂自重、額定載荷、重力加速度等相關(guān)因素,公式如下:
式中:
T--鋼絲繩最小破斷載荷,N; n--曳引繩根數(shù); m--曳引鋼絲繩倍率;
H--轎廂至曳引輪懸掛繩長度(約等于電梯起升高度),m;
P--轎廂自重,kg;Q--額定載荷,kg;g n--重力加速度;
q--鋼絲繩單位長度重量,kg/m。
3.3 符合性校核
最后對S和Sf的計算結(jié)果進行校核.如果S≥Sf≥Sm成立,則綜合判定相應(yīng)懸掛鋼絲繩安全系數(shù)是符合安全要求的。
[1]孫立新.《電梯常用計算》課件.
[2]朱昌明,洪致育,張惠僑.電梯與自動扶梯原理結(jié)構(gòu)安裝測試[M].上海交通大學出版社,2007.