电梯轿架强度的试验之我见

2013-07-05李日升梁永胜

科技致富向导 2013年11期

李日升　梁永胜

【摘要】随着科学的进步与社会的发展，电梯已成为高层建筑不可缺少的垂直交通运输设备。同时，电梯轿架就成为运输乘客和货物的关键承载部件。本文针对电梯轿架强度的试验中，理论计算难于精确分析轿架强度这一问题，并结合多年参与电梯轿架强度的试验工作积累的一些实践经验，简单的谈了一些如何根据电梯使用工况对电梯轿架进行静载试验，并介绍了开展试验所需设备以及测试项目与结果评价方法，还根据不同载荷工况下轿架应力及变形情况，提出了一些对其用试验方法进行分析的解决方法以及设计生产方面建议，以供参考。

【关键词】电梯；轿架强度；试验

0.前言

随着我国经济水平的不断提高和社会的迅猛发展，我国的高层建筑物不断出现，与此同时，电梯也被广泛使用于居民建筑之中，电梯在人们的生产以及生活中发挥着越来越重要的作用。但是，近年来因电梯故障而引发的事故频频发生，因此，我国质检总局已将电梯列为重点检查的特种设备，而电梯轿架作为运输乘客和货物的关键部件，其强度试验也是重中之重。

1.电梯轿架强度试验的重要性

电梯轿架是由上横梁、轿底、立柱以及拉杆四边框架组成的，是电梯的主要承载构件。电梯轿架不仅要支撑整个电梯各个构件的重量，而且在电梯运行过程中，还要承受各类工况载荷下的作用力，因而只有电梯轿架具有足够大的机械强度，以承受在电梯正常运行、安全钳动作以及轿厢撞击缓冲器的作用力，才能保证电梯可靠并且稳定的运行。

2.电梯轿架强度试验中的问题

目前，在电梯轿架设计过程中，工程师常常采用理论计算方法来对轿架的强度进行校核，并且对电梯的轿架进行受力分析和约束分析，之后再利用静定结构对轿厢架的各个组成部件进行了强度计算。此外，还有一些工程师会采用CAE分析方法，来对轿架的强度进行校核。该方法首先建立电梯轿架的三维仿真模型，接着利用非线性隐式有限元方法对电梯的整体结构进行综合的强度仿真分析，再根据电梯轿架的空间静不定结构，分析复杂的受力情况。为了简化计算，在理论计算时，一般将轿架简化成平面支梁模型，采用集中载荷加载或者均布载荷材料力学知识，对电梯轿架静载荷的最大应力进行校核，因不能精确计算整个构件的载荷与应力分布关系，从而造成选取的安全系数过大，并且对各工况的评价不精确。

3.电梯轿架强度试验问题的解决方法

针对选取的安全系数过大以及对各工况的评价不精确的问题，在对电梯轿架进行试验分析时，应当采用试验方法，利用测试仪器及物料应变仪、吊装设备、数字示波器、应变片、重块、手提电脑、试验工装等，分析其在各种工况下的应力及变形情况。

3.1编制静载试验应力测试图

进行静载试验时，首先在电梯正常运行的情况下，只需测量轿架一侧的应力，采用电阻应变测量法对载荷工况进行应力测试，从而得到轿架强度，其次结合理论分析，再考虑试验是否存在干涉等问题，最后确定轿架的应力测试点位置，并且做好现场操作及数据的记录工作。

3.2测试仪器的安装与调零

组装测试仪器时，在不损害应变片及接线的条件下，将各部件组装成试验机，并且将贴有应变片的部件与轿架安装于同一侧，以便于测量。此外，为了修正轿架重量对试验结果的影响，必须在测试前对测试仪器进行调零操作。之后，在不施加外力作用下的条件下，将轿架安装于墩台座上。

3.3试验测量

由于在电梯的使用过程中，乘客站立的位置是随机的，因此电梯正常运行时存在不同载重的均载或是偏载的状况。因此，在试验测量这一环节中，必须根据电梯使用要求充分考虑各种条件下的正常以及异常工况，并分别用疲劳与短期载荷进行评价。静载试验项目包括均布载荷和偏载两项。

3.4测试结果分析

由电阻应变测量法分析以及试验结果可得：

①由于轿架的上轿底及以上的重量全部通过防振橡胶传递到轿底架，导致应力过于集中，常常使轿底架边梁防振橡胶处、后梁连接以及上轿底边框与防振橡胶连接部处于危险临界点，因此，可以通过对轿底架以及上轿底防振橡胶部位进行二重框架组合的局部加强，以满足设计要求。

②通过理论计算得到的理论数据与试验数据对比表明：因承载以及受力位置的不同，各构件包括同一构件之间的应力在分配上，常常存在不均衡的现象，从而造成构件安全余量过大。因此，可以根据试验测试结果，对电梯轿架设计进行适当的优化与调整，可通过加强筋或者改变材料型号的方法，来增加局部截面系数，从而对应力值较大的构件进行加强；同时，还可以在保障结构强度的基础上，减小应力值较低的构件的材料型号，并且进行结构轻量化优化设计，以降低轿架自身重量对整个点电梯的影响，同时尽可能的降低生产成本。

③理论计算得到的理论数据与试验数据的应力趋势基本一致，但数据关联性不明显。

④对电梯轿架薄弱部位进行加强使轿架强度满足设计要求的最为有效的方法。

4.针对问题应当采取的措施

针对目前存在的问题，我们应当采取以下几点措施：

（1）在电梯轿架生产与加工的过程中，采用大量的板材折弯以及型材制造，并且用螺栓连接取代焊接构件连接。

（2）构件连接处、构件开孔处以及板材折弯圆角处非常容易出现应力集中的现象。因此，在生产装配电梯时，应当采用扭矩扳手对螺栓件进行紧固，也可以采用抗剪螺栓或销钉等方法加以紧固，从而防止因滑动而导致连接破坏现象的发生。

（3）当发生安全钳或缓冲器动作时，轿架的主要部件必须保证没有断裂和明显异常变形，以避免轿架导轨的脱落，从而保证电梯的正常使用运行。

（4）因曲面加工特性，对于板材折弯部件以及圆角处，在生产加工时折弯与圆角不宜过小，以避免应力集中。

5.结束语

综上所述，由于轿架具有空间静不定结构特性，在简化成平面模型计算时，常造成分析误差相对较大，对各工况的评价不精确的结果。试验方法的采用可以较精确得到载荷与应力以及变形的分布关系，从而为电梯轿架的设计提供有效的依据。

【参考文献】

[1]肖永恒.电梯轿架强度的试验研究[J].湖南工业大学学，2012，5（3）：47-48.