自动跟随式电梯导轨垂直度检测方法研究

摘要：电梯因长时间使用，由于共振等原因导轨容易造成移位，影响电梯的运行舒适感;结合相关现存专利的优缺点，根据国家标准GB/T10060-2011要求，通过理论分析和结合使用环境，设计一种自动跟随式电梯導轨垂直度检测仪，检测电梯导轨垂直度，提高电梯的使用舒适感和避免安全事故。

关键词：电梯;舒适感;导轨;跟随式;垂直度

0.引言

随着我国城市化快速推进，近十几年电梯得到迅猛发展，电梯已然实现快速、安全和智能等特点。电梯广泛使用和长时间运行，根据电梯特有结构，使用过程中导轨需要永久保持垂直状态;但经历长时间洗礼，固定导轨的圈梁、砖墙和支架变得不牢靠，导致侧工作面和顶工作面发生偏移并加剧电梯的振动，电梯承运质量差，更有甚者电梯导轨脱落，导致特种设备安全事故发生，因此电梯导轨垂直度检测变为重要。

1.电梯导轨失效形式分析

电梯导轨的安装方式主要包括：（1）导轨安装在砖墙之上，该安装方式在使用年限较长时，导轨支架钳在墙上膨胀螺栓易脱落;（2）导轨安装与圈梁之上，电梯长时间运行，导轨在固定频率下振动，螺栓容易松动，导致导轨垂直度不在规定范围之内，影响电梯运行质量;（3）导轨通过导轨支架固定在圈梁上，长时间运行也会导致电梯运行质量较差。

导轨因使用年限过长，引起螺栓或者支架松动，在前期电梯因为导轨轻微移位，电梯运行质量差，但是等到情况继续发展，会出现导轨歪扭变形、脱落导轨变形导致电梯无法运行，甚至出现支架脱落导致电梯事故发生。

2.导轨垂直度检测装置设计

通过研究分析电梯导轨垂直度检测装置的相关专利，现存电梯导轨垂直度检测装置基本框架如图1所示，电梯导轨垂直检测装置设计一种支架，检测装置安装于支架上，利用驱动装置驱动手动或者自动驱动支架在导轨上运行，把采集下来的数据发送到PC端运算，利用储存器储存并显示测试结果。

根据GB/T10060-2011《电梯安装验收规范》要求，安装安全钳的导轨工作面相对安装基准线每5m长度内的偏差均不应大于0.6mm，工作面接头处不应有连续缝隙，局部缝隙不应大于0.5mm，台阶不应大于0.05mm，导轨位置保持精度要求高，对导轨垂直度检测提出较高要求。对现存的电梯导轨垂直度检测装置综合分析和实际考量，电梯运行期间构造通用性和特殊性，根据电梯实际特性和使用便捷性、可操作性和检测效率，对电梯导轨垂直度检测装置提出设计理念：电梯在检修状态下运行，电梯运行速度较慢（不会超过0.6m/s），跟随式电梯导轨垂直度检测装置直接安装于轿顶上，通过检验人员简单安装后，可以实现检测导轨垂直度的检测，同时兼顾两列导轨顶面的偏差检测。

跟随式电梯导轨垂直度检测仪原理设计如图2中所示，以导轨的顶面为例，导轨垂直度为非垂直状态下，导轨的偏差等于导轨上任意两点之间最大偏差值，等同于以A1点为基准点，测量其它位置Bn与基准点A1的偏差值Ln，取上下极限偏差值的绝对值即可以得到导轨位置的偏差。设计一种随行装置，已知A1和B1垂直距离固定LA1B1（如图2所示），可得B1与A1之间的偏差位置L1值：

当B1与A2相重合时，B1为B2的相对基准点，同理可得B2的垂直度相对基准点A2偏离，偏离A2角度α2，计算LA2A3：

且A2与B1在同一个位置，可得B2相对于A1的位置偏离L2：

由于基准点A1到B1之间之间距离较小，假设导轨在基准点A1到B1之间L1内为线性偏差，可在A1与B1之间任何位置m的偏差。A1相对A1的偏差为0，B1相对于A1的偏差为L1，可得：;;（式中：相对于A1的偏差、—表示在A1和B1之间任意位置相对于A1的偏差;相对于B1的偏差L1）。同理可以计算得到导轨任何位置上与基准点的偏差。

式中：INT（n）—表示对距离A1和Bn距离的LA1Bn与LA1B1取整。—表示对距离A1和Bn距离的LA1Bn与LA1B1取余。—表示在A1和B1之间（A1和Bn距离的LA1Bn与LA1B1取余）位置偏差距离。

跟随式电梯导轨垂直度检测仪原理设计需要测量导轨垂直度，采用激光测距仪测量轨位置。激光测距仪安装于轿顶，与支架分开，单独安装通过通信线把电梯位置发送到运算模块上。

3.跟随式电梯导轨垂直度检测仪的实现方法

根据电梯导轨垂直度检测装置检测电梯导轨垂直度的特性，跟随式电梯导轨垂直度检测装置基本框架与图1基本一致，包括：支架、驱动装置、检测装置、运算、储存、输出。由于电梯本身可自行而上或者自下而上的运行，可借助电梯本身的运动，把电梯导轨垂直度仪快速、便捷安装于电梯轿顶，跟随着电梯运行而运行，能够满足全导轨检测;同时利用电梯自身固有属性，可免去其中的动力元件，减少电梯导轨自身因为装配或者运动带来的间接误差，提高了检测精度。5G手机广泛使用，在设备上不设置传统的人机交互界面，采用蓝牙技术，使用APP，跟随式电梯导轨垂直度装置上只设置通信串口，采集来的数据通过蓝牙发送到手机，通过手机上的专有APP程序，利用大数据系统，把采集来的数据保存到手机或者云端。跟随式电梯导轨垂直度检测仪突出特性：跟随式、检测原理、大数据计算和储存。

4.结束语

本文根据电梯长时间使用，导轨容易造成错位，通过总结电梯导轨安装与失效形式，确认自动跟随式电梯导轨垂直度检测方法研究。结合相关现存专利的优缺点，根据国家标准GB/T10060-2011要求，理论分析自动跟随式电梯导轨垂直度检测仪的设原理，设计满足一种自动跟随式电梯导轨垂直度检测仪，为今后的导轨垂直度检测提供一种可靠方案。

参考文献：

[1]《电梯制造与安装安全规范》（GB/T 7588-2003）

[2]《电梯安装验收规范》（GB/T 10060-2011）

[3]李醒飞.电梯导轨几何误差测试系统[J];中国机械工程.2005（04）71-74

[4]林建新.自动跟随式电梯导轨垂直度检测仪及其检测方法[P]：中国，2019106878366.2019.10.25

作者简介：林建新（1988—），男，福建连城人，学历：硕士研究生，工程师，研究方向：流体传动与控制。