关于电梯悬挂钢丝绳安全系数计算的一些探讨
2015-11-22李晓峰
李晓峰
（阳泉市特种设备监督检验所，山西阳泉 045000）
关于电梯悬挂钢丝绳安全系数计算的一些探讨
李晓峰
（阳泉市特种设备监督检验所，山西阳泉 045000）
电梯悬挂钢丝绳承受着电梯全部的悬挂重量，并在运转时绕着曳引轮、导向轮或反绳轮单向或交变弯曲。考虑到多种附加应力的影响，如钢丝绳经过曳引轮及导向轮时产生的弯曲应力、制造产生的初始应力、电梯加减速过程中的惯性力；以及载荷分配不均匀等原因的影响，选用电梯悬挂钢丝绳时，应取较大的安全系数。如何对电梯悬挂钢丝绳的安全系数进行计算，就成为一个值得探讨的问题。本文针对GB7588-2003中对电梯悬挂钢丝绳安全系数的规定，讨论了对标准含义的理解和相应的计算方法及计算过程。
电梯悬挂钢丝绳 安全系数 计算
1 标准中的相关规定
《电梯制造与安装安全规范》（GB7588-2003）9.2.2条针对悬挂绳的安全系数做出了如下规定。
悬挂绳的安全系数应按附录N（标准的附录）计算。在任何情况下，其安全系数不应小于下列值：
（1）对于用三根或三根以上钢丝绳的曳引驱动电梯为12；（2）对于用两根钢丝绳的曳引驱动电梯为16；
（3）对于卷筒驱动电梯为12；
安全系数是指装有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时，一根钢丝绳的最小破断负荷（N）与这根钢丝绳所受的最大力（N）之间的比值。
2 安全系数计算方法探讨
2.1 对标准中计算方法的理解
2.1.1 容易出现的误区
在学习和检验中，理解GB7588-2003 9.2.2这一条款时，容易误认为悬挂绳的安全系数只要按附录N（标准的附录）去计算出具体数值，并满足在任何情况下都不小于标准规定的最小值就可以了。
2.1.2 两个计算方法
如果仔细理解的话，会发现这一条款中其实涉及两个计算方法，最终会出现两个计算结果。
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按照GB7588-2003规定，悬挂钢丝绳的安全系数应按附录N（标准的附录）计算。此时计算出的，是在特定的悬挂系统中钢丝绳必须满足的最小安全系数，我们称之为“悬挂钢丝绳许用安全系数计算值”，用Sf表示。如果按照定义--“安全系数是指装有额定载荷的轿厢停靠在最低层站时，一根钢丝绳的最小破断负荷（N）与这根钢丝绳所受的最大力（N）之间的比值”来计算的话，就会出现另一个安全系数值，我们称之为“悬挂钢丝绳安全系数实际值”，用S表示。
2.1.3 标准的含义
那么GB7588-2003 9.2.2条的真正含义应如何理解呢？
联系上下文，此条的实际意思应是这样的：根据安全系数定义计算出的值，在任何情况下不得小于根据附录N（标准的附录）计算所得的安全系数值；同时还必须满足不小于下列值：（1）对于用三根或三根以上钢丝绳的曳引驱动电梯为12；（2）对于用两根钢丝绳的曳引驱动电梯为16；（3）对于卷筒驱动电梯为12。
2.2 两种计算结果之间的关系
也就是说，想要判断悬挂钢丝绳的安全系数是否符合要求。首先要按照安全系数的定义计算出悬挂钢丝绳安全系数实际值S。然后再按标准的附录N计算出悬挂钢丝绳许用安全系数计算值Sf。最后，要将二者作比较来进行校核：
悬挂钢丝绳安全系数实际值S≥悬挂钢丝绳许用安全系数计算值Sf。
悬挂钢丝绳安全系数实际值S≥GB7588-2003 9.2.2条规定的悬挂钢丝绳许用安全系数最小值 Sm：（1）对于用三根或三根以上钢丝绳的曳引驱动电梯为12；（2）对于用两根钢丝绳的曳引驱动电梯为16；（3）对于卷筒驱动电梯为12。
3 具体的计算过程
3.1 悬挂钢丝绳许用安全系数计算值计算
Sf是考虑了曳引轮绳槽形状、滑轮数量与弯曲情况所得到的给定曳引系统悬挂钢丝绳许用安全系数计算值。其计算过程中所使用的公式如下：
（1）先求出考虑了曳引轮绳槽形状、滑轮数量与弯曲情况，折合成等效的滑轮数量Nequiv。
Nequiv = Nequiv（t） +Nequiv（p）
式中：
Nequiv（t）-- 曳引轮等效数量；Nequiv（t）的数值从表N1中查得：
Nequiv（p）—导向轮的等效数量；
Nequiv（p） =Kp（Nps + 4Npr）
式中：
Nps-引起简单弯折的滑轮数量；
Npr-引起反向弯折的滑轮数量；反向弯折仅在下述情况时考虑，即钢丝绳与两个连续的静滑轮的接触点之间的距离不超过绳直径的200倍；
Kp-跟曳引轮和滑轮直径有关的系数；
Kp=（Dt/Dp）4
式中：
Dt-曳引轮的直径；Dp-除曳引轮外的所有滑轮的平均直径。
（2）再根据曳引轮直径与悬挂绳直径的比值 Dt/dr、等效滑轮数量Nequiv，从GB7588-2003图N1中查得悬挂钢丝绳许用安全系数计算值Sf。
图中的16条曲线分别对应Nequiv值为1、3、6、10、14……140时随Dt/dr值变动的悬挂钢丝绳许用安全系数Sf数值曲线。根据计算得到的Nequiv值选取向上的最近线，若需要精确可用插入法取值。根据Nequiv值选取的曲线与横坐标Dt/dr交汇点所对应的纵坐标值即为Sf。
3.2 悬挂钢丝绳安全系数实际值计算
悬挂钢丝绳安全系数实际值根据GB7588-2003 9.2.2条中的定义进行计算，涉及到了钢丝绳最小破断载荷、曳引绳根数、曳引钢丝绳倍率、电梯起升高度、轿厢自重、额定载荷、重力加速度等相关因素，公式如下：
式中：
T--钢丝绳最小破断载荷，N； n--曳引绳根数； m--曳引钢丝绳倍率；
H--轿厢至曳引轮悬挂绳长度（约等于电梯起升高度），m；
P--轿厢自重，kg；Q--额定载荷，kg；g n--重力加速度；
q--钢丝绳单位长度重量，kg/m。
3.3 符合性校核
最后对S和Sf的计算结果进行校核.如果S≥Sf≥Sm成立，则综合判定相应悬挂钢丝绳安全系数是符合安全要求的。
［1］孙立新.《电梯常用计算》课件.
［2］朱昌明，洪致育，张惠侨.电梯与自动扶梯原理结构安装测试［M］.上海交通大学出版社，2007.
