陳明濤 沈俊華 李功寧

江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院蘇州分院 蘇州 215031

0 引言

電梯門扇之間的間隙尺寸，尤其是電梯門扇之間最不利點處在規(guī)定外力作用下產(chǎn)生的間隙的尺寸，是衡量電梯門的設(shè)計、制造、安裝和維護(hù)的水平，以及安全性能的重要指標(biāo)。

電梯中采用板材制造的部件（如電梯井道壁、層門、轎門、轎廂壁等）在外力作用下會產(chǎn)生一定凹陷變形，這些板形部件在規(guī)定的外力作用下產(chǎn)生的凹陷變形值是衡量電梯板形部件設(shè)計、制造、安裝和維護(hù)水平和安全性能的重要指標(biāo)。

為了解決測量電梯門扇之間間隙尺寸和某些電梯部件受力產(chǎn)生的凹陷變形值的傳統(tǒng)方法的缺點，本文提出了一種新型的電梯門間隙及電梯部件變形測量裝置的原理、結(jié)構(gòu)和測量方法。

1 相關(guān)規(guī)定與傳統(tǒng)測量方法

1.1 有關(guān)電梯門間隙的規(guī)定與傳統(tǒng)測量方法

1）有關(guān)電梯門間隙的規(guī)定 根據(jù)TSG T 7001—2009《電梯監(jiān)督檢驗和定期檢驗規(guī)則——曳引與強(qiáng)制驅(qū)動電梯》中規(guī)定[1]，當(dāng)電梯門關(guān)閉后，電梯門扇之間的間隙應(yīng)符合：在水平移動門和折疊門主動門扇的開啟方向，以150 N的人力施加在一個最不利的點，對于旁開門不大于30 mm，對于中分門其總和不大于45 mm。

2）有關(guān)電梯門間隙的傳統(tǒng)測量方法 對電梯門扇之間的間隙進(jìn)行測量的傳統(tǒng)方法有手動或使用測力計（如彈簧秤）以150 N的力拉開門扇，用直尺或卷尺測量相應(yīng)的間隙。傳統(tǒng)方法的缺點主要有：無法精確地衡量用手拉開電梯門的力的大?。粶y得的間隙值的誤差較大；測力計在電梯門上不易安裝且操作不便；一般需要至少2人同時操作，工作效率低。

當(dāng)前也有一些專門用于測量電梯門扇之間間隙的裝置，雖然部分裝置具有技術(shù)先進(jìn)、自動化程度高的優(yōu)點，但因為受限于采用傳統(tǒng)驅(qū)動方案的限制(一般采用彈簧、螺桿、螺套、齒輪、齒條、杠桿、楔形等傳統(tǒng)驅(qū)動方式)，很難擺脫設(shè)備復(fù)雜、體積大、質(zhì)量大、可靠性差的缺點，因此并未得到廣泛的應(yīng)用。圖1為一種測量電梯層門間隙的裝置[2]。

圖1 一種測量電梯層門間隙的裝置

1.2 有關(guān)電梯部件受力變形的規(guī)定與傳統(tǒng)測量方法

1）有關(guān)電梯部件受力變形的規(guī)定 對電梯部件因受外力作用而產(chǎn)生的變形的值的規(guī)定比較多，如對電梯井道壁、層門、轎門、轎廂壁等部件的相關(guān)規(guī)定。

GB 7588—2003《電梯制造與安裝安全規(guī)范》規(guī)定[3]，電梯井道壁（含層門地坎下的電梯井道壁）應(yīng)具有一定的機(jī)械強(qiáng)度，即用一個300 N的力，均勻分布在5 cm2的圓形或方形面積上，垂直作用在井道壁的任一點上，彈性變形應(yīng)不大于15 mm，層門地坎下的電梯井道壁的彈性變形應(yīng)不大于10 mm；用300 N的力垂直作用于層門的任何一側(cè)表面，或轎門的內(nèi)側(cè)表面，均勻地分布在5 cm2的圓形或方形面積上，層門或轎門的彈性變形應(yīng)不大于15 mm。用300 N的力垂直作用于轎廂內(nèi)側(cè)表面，均勻地分布在5 cm2的圓形或方形面積上，轎廂壁的彈性變形應(yīng)不大于15 mm。

2）有關(guān)電梯部件受力變形的傳統(tǒng)測量方法 對電梯的電梯部件的受力變形進(jìn)行測量的傳統(tǒng)方法有

①用非專用工具或手以約300 N的力作用在電梯部件表面的被測位置，用直尺或卷尺與平尺配合，測量部件表面的受力而產(chǎn)生的凹陷變形值；

②采用專用測量工具進(jìn)行測量。這類專用工具一般設(shè)計成長架形結(jié)構(gòu)（見圖2）。這類專用工具有體積大、攜帶不便、安裝不便、操作不便等缺點。

圖2 一種測量層門或轎門受力變形值的裝置[4]

當(dāng)前缺乏體積小巧、便于攜帶、安裝方便、操作簡單的用于測量電梯部件受力變形的專用裝置。

2 測量裝置結(jié)構(gòu)與原理

本文提出的測量裝置的基本原理為：采用氣體驅(qū)動系統(tǒng)推動動作機(jī)構(gòu)，輸出恒等于設(shè)定值的力。動作機(jī)構(gòu)將關(guān)閉狀態(tài)的電梯門扇推開，使門扇之間的間隙變大，或垂直地推向電梯部件表面使之產(chǎn)生凹陷變形。采用位移傳感器測量動作部件的位移值，從而測得電梯門扇之間的間隙尺寸；采用位移傳感器測量電梯部件表面因為受力而產(chǎn)生的變形值。測量裝置主要由氣體驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)部件組成。

2.1 氣體驅(qū)動系統(tǒng)

如圖3所示，氣動驅(qū)動系統(tǒng)主要由微型氣體增壓泵（含電機(jī)）、薄型氣缸、氣體管路、單向閥、溢流閥、電磁閥、壓力傳感器等組成。測量裝置采用一只微型的電動氣體增壓泵提供高壓空氣。高壓空氣驅(qū)動一只薄型氣缸動作。氣缸的柱塞與動作部件（推板和螺蓋）剛性連接。高壓空氣的壓力由控制系統(tǒng)設(shè)定并控制。動作部件在氣缸的推動下向電梯門或電梯部件表面施加恒等于設(shè)定的推力值的力。

圖3 氣體驅(qū)動系統(tǒng)原理圖

2.2 控制系統(tǒng)

如圖4所示，測量裝置采用MCU芯片為核心構(gòu)建控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要由MCU芯片、微型增壓氣泵的電機(jī)、電磁閥、操作按鍵、顯示屏、電池、直線位移傳感器、壓力傳感器、AD芯片等組成。MCU芯片運(yùn)行控制程序與數(shù)據(jù)處理程序。MCU+片根據(jù)設(shè)定推力值與氣缸柱塞的有效工作面積，計算出對應(yīng)的氣體壓力（以下簡稱設(shè)定壓力）。測量裝置工作時，MCU芯片比較壓力傳感器提供的壓力數(shù)據(jù)和設(shè)定壓力數(shù)據(jù)，控制電機(jī)的啟停、電磁閥的開閉。

圖4 控制系統(tǒng)原理圖

測量裝置按以下控制方式控制微型增壓泵的電機(jī)與電磁閥，使氣缸輸出的力恒等于設(shè)定推力值：

1）當(dāng)壓力傳感器提供的氣體壓力數(shù)據(jù)高于設(shè)定壓力數(shù)據(jù)時，MCU芯片控制增壓泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、電磁閥開啟以泄放氣缸內(nèi)的部分工作氣體，使氣缸內(nèi)工作氣體的壓力下降至設(shè)定壓力值、氣缸的推力值趨向設(shè)定推力值；

2）當(dāng)壓力傳感器提供的氣體壓力數(shù)據(jù)等于設(shè)定壓力數(shù)據(jù)時，MCU芯片控制增壓泵電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)、關(guān)閉電磁閥，此時氣缸的推力恒等于設(shè)定推力值；

3）當(dāng)壓力傳感器提供的氣體壓力數(shù)據(jù)低于設(shè)定壓力數(shù)據(jù)時，MCU芯片控制增壓泵電機(jī)工作、關(guān)閉電磁閥，使氣缸內(nèi)工作氣體的壓力上升、氣缸的推力值趨向設(shè)定推力值。

直線位移傳感器的伸縮測量桿、動作部件（推板和螺蓋）與氣缸柱塞固定連接（見圖5）。測量裝置工作時，MCU芯片根據(jù)直線位移傳感器提供的位移數(shù)據(jù)，測得電梯門扇在推力作用下打開的間隙的尺寸，或電梯部件在推力作用下的變形值。

顯示屏用于顯示設(shè)定推力值、測得的電梯門的間隙尺寸或電梯部件的變形值、其他提示信息。

2.3 結(jié)構(gòu)組成

如圖5所示，測量裝置的結(jié)構(gòu)部件由動作部件（推板與螺蓋）、連接與支撐部件、殼體等組成。氣體驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、連接件、支撐部件等部件安裝在一只長方體外形的殼體內(nèi)。

圖5 測量裝置的外觀

1）殼體 殼體為中空的長方體，殼體上安裝有顯示屏、操作按鍵、電源指示燈等部件。殼體一端開有一只矩形孔。固定在氣缸柱塞上的動作部件、直線位移傳感器的伸縮測量桿可以隨氣缸柱塞同步動作，在矩形孔處伸出、縮回。殼體矩形孔的一側(cè)有固定的折邊結(jié)構(gòu)，用于配合測量電梯門間隙。

2）動作部件 動作部件由推板與固定在推板上的螺蓋組成。推板固定在氣缸柱塞的端部，用于測量電梯門的間隙。未伸出的推板位于殼體的矩形孔內(nèi)，與殼體矩形孔一側(cè)的固定折邊結(jié)構(gòu)貼合在一起。

螺蓋固定在推板的外側(cè)，外端面的面積為5cm2，用于測量電梯部件受力作用時產(chǎn)生的凹陷變形。

3 操作方法

1）設(shè)定推力值 先根據(jù)具體的測量目的，設(shè)定相應(yīng)的輸出推力值。例如：測量電梯門間隙尺寸或測量電梯井道壁強(qiáng)度時，分別設(shè)置輸出推力值為150 N或300 N。

2）放置測量裝置 測量門間隙尺寸時，將未伸出的推板與殼體的固定折邊一同插入電梯門扇之間的間隙內(nèi)。(見圖6a)。

測量電梯部件變形時，沿氣缸柱塞軸線垂直于被測表面的方向，將螺蓋外端面均勻地抵在電梯部件被測面的表面，放置好測量裝置（見圖6b）。

圖6 測量電梯門間隙和測量電梯井道壁強(qiáng)度示意圖

測量電梯部件變形時，可將測量裝置放置在一個便于測量，且能保持殼體位置，使殼體不會移動的位置。如：測量井道壁強(qiáng)度時，可借助轎廂頂部的結(jié)構(gòu)支撐殼體，使殼體不會移動（見圖6b）。

3）測量 測量門間隙尺寸時，將推板與殼體的固定折邊一同插入電梯門扇之間的縫隙后，啟動測量裝置。推板在氣缸的驅(qū)動下，用恒等于設(shè)定的推力值的力推開電梯門扇，使電梯門扇之間的間隙變大。當(dāng)門扇不再張開、間隙尺寸不再變化時，顯示屏顯示測得的電梯門的間隙尺寸。

測量電梯部件變形時，放置好測量裝置后，啟動測量裝置。螺蓋在氣缸的驅(qū)動下，用恒等于設(shè)定的推力值的力推動電梯部件表面產(chǎn)生凹陷變形，當(dāng)凹陷變形不再變化時，顯示屏顯示測得的變形值。

4 結(jié)語

在以前研制用于電梯門間隙及電梯部件變形的測量裝置時，往往只能采用傳統(tǒng)的驅(qū)動方案（如彈簧、螺桿、螺套、齒輪、齒條、杠桿、楔形等）、傳統(tǒng)的測力方案（如壓力傳感器、彈簧）、傳統(tǒng)的測距方案（如直尺、卷尺、斜尺、紅外、光柵、激光等）[5，6]，故很難完全避免測量裝置外形尺寸大、整體質(zhì)量大、安裝不便、操作不便、驅(qū)動速度偏快、驅(qū)動力波動、驅(qū)動力難以精確控制、控制程序與數(shù)據(jù)處理程序復(fù)雜等缺點。

隨著微型氣體增壓泵技術(shù)的成熟，微型氣體增壓泵在微型充氣泵、微型血壓計、輕便氣動工具等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。采用微型氣體增壓泵的各種裝置具有體積小、質(zhì)量輕、安裝方便、操作簡單等優(yōu)點。本文提出的電梯門間隙及電梯部件受力變形測量裝置采用了以微型氣體增壓泵設(shè)計的氣體驅(qū)動系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)方案的種種缺點，具有驅(qū)動力大、驅(qū)動力波動小、驅(qū)動力調(diào)節(jié)方便、動作平緩、消耗功率小、控制與數(shù)據(jù)處理程序簡單等種種優(yōu)點，是一種綜合性能比較優(yōu)異的技術(shù)方案。