电梯导轨轨距及垂直度自动测量仪的设计

2019-07-05杨付龙陈宇杰先本均付震宇廖禹帆

中国特种设备安全 2019年6期

杨付龙陈宇杰潘洋刘勇先本均付震宇廖禹帆

（乐山市特种设备监督检验所乐山 614000）

电梯导轨一方面为运行中的轿厢或对重起导向，要承受轿厢或对重的偏摆力，另一方面还要支承安全钳动作所受的冲击。要安装好电梯，除了要根据电梯速度和载重量合理选配导轨外，还要特别注意支撑导轨的导轨支架的固定状况，否则“基础不牢，地动山摇”。近年来，某地区陆续出现了几起电梯导轨支架松动而引发的事故。其中，有的是电梯导轨支架松动后轿厢导轨顶面间距变小，使得轿厢受阻而不能运行，还有的是，对重导轨顶面间距变大，使得对重架脱轨，险些酿成重大事故。

1 设计依据

设计的电梯导轨轨距及垂直度自动测量仪（以下简称：电梯导轨测试仪），包括控制器、三向激光轨距仪、运动支架、调节螺栓、刚性连接杆、磁铁、数显靶和激光光源，可以与电梯轿厢连接进行数据测量、分析、传输和存储，实现电梯导轨轨距及垂直度的自动化测量和计算分析，使测量过程更加快捷简单、安全可靠并减轻了检测人员的劳动强度，可提高测量精度和效率，携带、调节更方便，体积更小，精度更高，并设计专用支架、固定板，通用性更好，降低了由于轨道偏差较大造成的电梯运行过程中的脱轨事故的危险。

2 轨距及垂直度检验要求

TSG T7001—2009《电梯监督检验和定期检验规则—曳引与强制驱动电梯》（含2号修改单）规定如下：

1）每列导轨工作面每5m铅垂线测量值间的相对最大偏差，轿厢导轨和设有安全钳的T型对重导轨不大于1.2mm，不设安全钳的T型对重导轨不大于2.0mm；

2）两列导轨顶面的距离偏差，轿厢导轨为0～+2mm，对重导轨为0～+3mm。

3 设计方案

3.1 产品介绍、测量原理及使用方法

图1为自动激光轨距及垂直度测量仪工作示意图，电梯导轨测试仪可以广泛适用于各类电梯导轨轨距和垂直度的测量工作，其结合了激光测距和蓝牙传输的优点，可以附着在电梯轿厢上进行10次/s（可根据实际需要进行调节）的数据测量、传输和储存。电梯导轨测试仪通过刚性连接杆、强力磁铁可靠固定在轿厢底部，电梯导轨测试仪两侧是支架运行台，支架运行台与电梯运行导轨侧面有效滚动连接，三向激光轨距仪通过固定板固定于运动支架下，其水平方向可以同时发射激光束，通过内部运算实现电梯导轨轨距的测量，垂直方向发射向下一束激光束，实现测量位置的定位。数显靶可以固定在任意一侧的支架运行台上，激光光源固定在与数显靶同侧的运行导轨的底部，激光光源通过调平后垂直向上发射激光束打于数显靶上，数显靶通过内部识别、计算，可以得出导轨垂直度数据，实现导轨垂直度的测量。

图1 自动激光轨距及垂直度测量仪工作示意图

3.2 产品结构配置

三向激光轨距仪1台、运动支架1套（可随现场轨距值不同伸缩）、数据显示器1部、固定板1个、强力固定磁铁2个、激光光源1个、数显靶1个、电池充电装置1套、刚性连接杆。

3.3 导轨测试仪总体设计

此次设计的导轨测试仪主要包括：手持控制器（平板电脑）、三向激光轨距仪、固定板、运动支架、刚性连接杆、强力磁铁、数显靶、激光光源。

三向激光轨距仪通过固定板与运动支架通过螺栓进行刚性连接，固定板设计有滑动槽，方便三向激光轨距仪在移动槽内可靠滑动，保证测量时三向激光轨距仪的水平方向两束激光射于电梯导轨顶面，测量出导轨轨距的有效数据，运动支架通过支架运行台与导轨连接，运动支架通过调节螺栓、刚性连接杆、强力磁铁与轿厢连接，激光光源固定于底坑导轨底部并通过水泡调平，数显靶通过固定螺栓可靠固定于支架运行台底部，随着轿厢运行的同时测量、记录并分析导轨的垂直度，仪器工作布置，见图1。

3.4 三向激光轨距仪的设计

三向激光轨距仪由数据显示模块、激光器、控制逻辑计数模块、蓝牙传输模块、电源模块组成，结构简图如图2所示。所供电源经激光发射模块放大，刺激激光器发射激光射于目标1和目标2（导轨顶面）上，激光接收模块接收放射回来的激光，激光从发射到接收，由于经过目标的漫反射一级衰减，接收到的激光信号非常微弱，使得检测相对比较困难，因此多采用雪崩二极管作为光敏接收器件，雪崩二极管具有很高的内部增益，响应速度非常快，信号经过放大器放大，交于逻辑计数模块计算，最后通过蓝牙模块传输给显示模块给予显示，机构原理图如图3所示。

图2 三向激光轨距仪结构简图

图3 三向激光轨距测量仪机构原理图

3.5 运动支架的设计

运动支架由调平水泡、支架连接杆和支架运行台组成，支架运行台通过螺栓与支架连接杆连接并通过调平水泡调平，运动支架可通过中间螺栓调节固定长度，可适用于不同轨距的电梯，任一支架运行台底部均可通过固定螺栓可靠固定数显靶，运行支架主视图如图4所示。

运动支架的下方固定安装有固定板，固定板上设有移动槽，三向激光轨距仪与固定板滑动连接，保证测量时三向激光轨距仪的两束激光射于电梯导轨顶面，测量出导轨轨距的有效数据，运动支架的两端与电梯导轨滑动连接，运动支架上螺纹连接有两个调节螺栓，两个调节螺栓分布在三向激光轨距仪的两侧，调节螺栓通过刚性连接杆与磁铁刚性连接，磁铁与电梯轿厢连接，激光光源固定安装在电梯导轨的底部，数显靶与运动支架固定连接，数显靶位于激光光源的正上方，控制器分别与三向激光轨距仪、数显靶、激光光源连接。

图4 运行支架主视图

3.6 支架运行台的设计

支架运行台由尼龙轮子、轮轴、弹簧、固定座、轴承、轴承支架、弹簧组成，固定座与轮轴连接，轮轴与弹簧通过螺栓柔性连接，轮轴与尼龙轮子连接，尼龙轮子与电梯导轨侧面连接上下运行避免产生严重摩擦及震动，固定座与轴承支架连接，轴承支架与弹簧柔性连接，轴承支架与轴承连接，轴承与电梯导轨顶面连接避免上下运行时支架产生倾斜，支架运行台局部放大图如图5所示。

图5 支架运行台局部放大图

表1 几种常见测量方法优缺点对比

成本高低低低较高较高可否与电脑连接是否否否否否安全程度高一般一般一般一般一般数据测量方式自动测量人工测量人工测量人工测量自动测量自动测量测量位置轿底+轿顶轿顶+底坑轿顶+底坑轿顶+底坑轿顶+底坑轿顶+底坑数据记录方式自动人工人工人工人工自动数据存储/分析方式自动人工人工人工人工人工数据显示方式面板自动显示人工记录、显示数据传输方式蓝牙 - - - - -人工记录、显示人工记录、显示人工记录、显示人工记录、显示