孫學(xué)禮 黃國(guó)健 劉英杰

學(xué)術(shù)研究

電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)的無(wú)載檢測(cè)方法及實(shí)現(xiàn)*

孫學(xué)禮 黃國(guó)健 劉英杰

（廣州特種機(jī)電設(shè)備檢測(cè)研究院研發(fā)中心，廣東 廣州 510663）

針對(duì)電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試過程中需要搬運(yùn)砝碼、費(fèi)時(shí)費(fèi)力等問題，提出一種利用電機(jī)施力替代載荷的測(cè)試方法——電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)無(wú)載檢測(cè)方法。根據(jù)柔韌體摩擦的歐拉公式將施力位置由轎廂端轉(zhuǎn)移到對(duì)重端，減少電機(jī)所需施加載荷；采用復(fù)合材料內(nèi)襯塊與鋼絲繩接觸，避免對(duì)電梯鋼絲繩造成損傷；利用激光測(cè)距儀對(duì)施力前后鋼絲繩位移進(jìn)行測(cè)量，提高測(cè)量準(zhǔn)確度。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證：為電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)開發(fā)的測(cè)試儀輸出力誤差在5‰以內(nèi)，可精準(zhǔn)進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。

電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)；歐拉公式；無(wú)載檢測(cè)

0　引言

電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)是有載試驗(yàn)，試驗(yàn)對(duì)象為轎廂面積超過規(guī)定的載貨電梯；試驗(yàn)時(shí)間在新裝電梯驗(yàn)收或電梯改造影響到相關(guān)轎廂面積與額定載荷對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)；試驗(yàn)具體內(nèi)容包括：對(duì)于轎廂面積超過規(guī)定的載貨電梯，以轎廂實(shí)際面積所對(duì)應(yīng)的1.25倍額定載重量進(jìn)行靜態(tài)曳引試驗(yàn)；對(duì)于額定載重量按照單位轎廂有效面積不小于200 kg/m2計(jì)算的非商用汽車電梯，以1.5倍額定載重量做靜態(tài)曳引試驗(yàn)[1-2]。

根據(jù)電梯監(jiān)督檢驗(yàn)和定期檢驗(yàn)規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動(dòng)電梯TSG7001—2009規(guī)定：電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)時(shí)，首先，將試驗(yàn)用的砝碼搬運(yùn)到轎廂內(nèi)；然后，按照程序進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)步驟。該方法需搬運(yùn)大量砝碼，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，試驗(yàn)效率較低[3-6]。

為此，本文提出利用電機(jī)施力替代載荷的測(cè)試方法——電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)無(wú)載檢測(cè)方法，并為電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)開發(fā)了電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試儀。

1　測(cè)試原理

1.1　無(wú)載電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試原理

無(wú)載電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試時(shí)，在機(jī)房轎廂側(cè)曳引鋼絲繩上安裝電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試儀（以下簡(jiǎn)稱測(cè)試儀）。測(cè)試儀一端固定于曳引鋼絲繩組上，另一端通過鋼絲繩孔洞置于曳引機(jī)底座或機(jī)房樓板下側(cè)，如圖1所示。

圖1　無(wú)載電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)原理圖

測(cè)試時(shí)，固定于曳引鋼絲繩組的測(cè)試儀一端通過驅(qū)動(dòng)裝置提升置于曳引機(jī)底座或機(jī)房樓板下側(cè)測(cè)試儀的另一端。驅(qū)動(dòng)裝置施加的力為傳統(tǒng)測(cè)試方法砝碼的質(zhì)量，該力可通過測(cè)力裝置讀出。采用激光測(cè)距儀分別測(cè)量施力前后鋼絲繩標(biāo)志位到天花板的距離，并通過對(duì)比兩者的值判斷鋼絲繩在曳引輪上是否有打滑現(xiàn)象及打滑距離。該方法采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)力替代傳統(tǒng)方法轎廂砝碼作用于曳引鋼絲繩的拉力，解決了有載試驗(yàn)存在的勞動(dòng)強(qiáng)度較大、試驗(yàn)效率低等問題。

根據(jù)電梯平衡系數(shù)定義可知：對(duì)重質(zhì)量等于轎廂質(zhì)量加上40%~50%額定載荷質(zhì)量。在對(duì)重側(cè)鋼絲施加力，可減少對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出力的要求。根據(jù)柔韌體摩擦的歐拉公式可知：在電梯對(duì)重側(cè)施加驅(qū)動(dòng)力符合靜態(tài)曳引試驗(yàn)要求。

1.2　柔韌體摩擦的歐拉公式

曳引繩張力圖如圖2所示。

圖2 曳引繩張力圖

作為二語(yǔ)寫作教學(xué)的一個(gè)重要組成部分，評(píng)價(jià)與反饋也需進(jìn)一步區(qū)分。 二語(yǔ)寫作的評(píng)價(jià)側(cè)重于不同的判分機(jī)制，如形成性評(píng)價(jià)、計(jì)算機(jī)輔助評(píng)價(jià)，而反饋的重點(diǎn)是給予寫作者意見和建議的不同形式，如教師反饋和同伴反饋。 作為與教師反饋相對(duì)照的一種反饋形式，同伴反饋既可以指二語(yǔ)寫作者對(duì)同伴寫作的修改和評(píng)論； 也可以指學(xué)習(xí)者評(píng)改同伴寫作的認(rèn)知過程和意義協(xié)商過程以及建構(gòu)文本寫作過程中的社會(huì)互動(dòng)過程。

2　無(wú)載電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試儀

2.1　機(jī)械機(jī)構(gòu)

無(wú)載電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試儀上端通過夾塊固定在鋼絲繩上，下端的下固定桿由柔性連接繩索卡裝到曳引機(jī)底座支架梁上，柔性連接繩索的另一端與拉力傳感器連接，如圖3所示。

圖3 測(cè)試儀安裝圖

驅(qū)動(dòng)裝置由伺服電機(jī)、諧波減速機(jī)、梯形螺紋套筒、梯形絲桿和拉力傳感器等組成。其中，伺服電機(jī)、諧波減速機(jī)固定在夾塊上；內(nèi)襯塊固定于夾塊中，直接與鋼絲繩接觸，如圖4所示。

圖4 驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)圖

2個(gè)夾塊分設(shè)在曳引鋼絲繩的兩側(cè)并通過螺栓固定在曳引鋼絲繩上，結(jié)構(gòu)如圖5所示。

為提高夾塊在曳引鋼絲繩上的牢靠程度且不損傷鋼絲繩，夾塊內(nèi)有可更換的內(nèi)襯塊。內(nèi)襯塊的繩槽規(guī)格與曳引繩直徑對(duì)應(yīng)，即不同直徑的鋼絲繩對(duì)應(yīng)不同規(guī)格的內(nèi)襯槽，繩槽有8個(gè)；內(nèi)襯塊選用高分子材料，在保證鋼絲繩安全的前提下，與鋼絲繩的摩擦系數(shù)≥0.35。

圖5 夾塊結(jié)構(gòu)圖

絲桿是工具機(jī)械和精密機(jī)械中常用的傳動(dòng)元件，主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，具有高精度、可逆性和高效率等特點(diǎn)。梯形螺紋牙根強(qiáng)度高、對(duì)中性好，相比其他螺紋更耐磨，且螺紋升角小于5°時(shí)具有自鎖功能。本文提升鋼絲繩的力由梯形絲桿提供，則梯形螺紋轉(zhuǎn)筒力矩為

2.2　驅(qū)動(dòng)裝置的實(shí)現(xiàn)

無(wú)載電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試儀的伺服電機(jī)采用轉(zhuǎn)矩控制模式，通過拉力傳感器讀出施加到曳引鋼絲繩的力，然后通過激光測(cè)距儀測(cè)距對(duì)比判斷鋼絲繩在曳引輪上的滑移量。轉(zhuǎn)矩控制模式通過外部模擬量的輸入來設(shè)定電機(jī)軸對(duì)外輸出轉(zhuǎn)矩的大小，當(dāng)傳感器讀數(shù)等于設(shè)定載荷的重量時(shí)，保持曳引鋼絲繩上相應(yīng)的拉力10 min。

控制電路部分主要由主控芯片、A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換等部分組成。其中，主控芯片采用微處理器STM32F103；A/D轉(zhuǎn)換芯片采用AD7190；D/A轉(zhuǎn)換芯片采用AD5689。

控制器軟件采用基于μcos-III的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)觸摸屏顯示控制、傳感器信號(hào)讀取、電池電量指示、伺服電機(jī)控制及施力時(shí)間計(jì)時(shí)等。

液晶屏選用串口屏TJC8048K050_11，軟件界面包括施力設(shè)定值窗口、施力時(shí)長(zhǎng)窗口、施力實(shí)時(shí)值窗口及開始、暫停、復(fù)位等按鍵，界面如圖6所示。

圖6 液晶屏控制界面

測(cè)試時(shí)，根據(jù)電梯的額定載荷及面積超標(biāo)情況，先設(shè)定施力值；再點(diǎn)擊開始按鈕進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量完畢后，點(diǎn)擊復(fù)位按鈕進(jìn)行卸力。

3　試驗(yàn)

3.1　搭建測(cè)試平臺(tái)

為模擬電梯現(xiàn)場(chǎng)曳引鋼絲繩，搭建電梯曳引鋼絲繩模擬平臺(tái)，由吊環(huán)、拉板和電梯曳引鋼絲繩等組成，如圖7所示。

圖7　電梯曳引鋼絲繩模擬平臺(tái)

拉板有8個(gè)繩頭孔，最多可放置8根鋼絲繩，電梯曳引鋼絲繩備有8 mm，10 mm，12 mm，13 mm，16mm的規(guī)格；繩頭可在拉板繩孔處進(jìn)行上下調(diào)節(jié)；拉板的吊環(huán)通過扁平吊帶吊在起重機(jī)吊鉤處。試驗(yàn)時(shí)，電梯靜態(tài)曳引測(cè)試儀安裝于鋼絲繩上，測(cè)試儀下端通過繩帶連接2000 kg砝碼，砝碼置于電子秤上。

3.2 提升實(shí)驗(yàn)

電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試儀安裝完成后，開啟控制器，鋼絲繩直徑為10 mm，在施力設(shè)定值窗口分別輸入500 kg，1000 kg，1500 kg，1900 kg進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)記錄不同砝碼下電子秤的讀數(shù)。試驗(yàn)完成后，用砝碼的重量2000 kg減去電子秤讀數(shù)，與設(shè)定值進(jìn)行比對(duì)，如表1所示。

由表1數(shù)據(jù)可以看出：電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試儀500 kg輸出力的變化范圍為2.0 kg；1000 kg輸出力的變化范圍為2.2 kg；1500 kg輸出力的變化范圍為 1.2 kg；1900 kg輸出力的變化范圍為2.0 kg；輸出力的誤差在5‰以內(nèi)。

表1 提升實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) （單位：kg）

4　結(jié)語(yǔ)

本文提出一種無(wú)載電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)檢測(cè)方法，可有效、簡(jiǎn)便地驗(yàn)證面積超標(biāo)電梯的曳引能力；且開發(fā)的無(wú)載電梯靜態(tài)曳引試驗(yàn)測(cè)試儀具有方便攜帶、通用性好、省時(shí)省力的特點(diǎn)，可減輕檢驗(yàn)工作強(qiáng)度，提高檢驗(yàn)效率。

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Unloaded Detection Method and Realization of Elevator Static Traction Test

Sun Xueli Huang Guojian Liu Yingjie

(R&D Center, Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection & Testing, Guangzhou 510663, China)

Aiming at the problem that the capability testing of elevator static traction needs to carry weights and take time and effort during the test, a test method using a motor to replace the load is proposed. In order to reduce the load required by the motor, the force application position was transferred from the car end to the counterweight end according to Euler's formula; in order to avoid damage to the elevator wire rope, a composite material inner liner was used to contact the wire rope; in order to ensure that The measurement of the slipping displacement of the rope is accurate, and the laser ranging module is fixed on the rope to monitor the rope displacement. After analysis, the method can accurately perform the elevator static traction test and has good operability.

elevator static traction test; Euler formula; unloaded detection

廣州市市場(chǎng)監(jiān)督管理局科技項(xiàng)目（2019kj06）

TP29

A

1674-2605(2020)06-0005-05

10.3969/j.issn.1674-2605.2020.06.005

孫學(xué)禮，男，1982年生，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要研究方向：檢測(cè)儀器開發(fā)，包括電氣設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、控制編程等。E-mail: 641302712@qq.com