电梯静态曳引试验的无载检测方法及实现*

孙学礼 黄国健 刘英杰

学术研究

电梯静态曳引试验的无载检测方法及实现*

孙学礼 黄国健 刘英杰

（广州特种机电设备检测研究院研发中心，广东 广州 510663）

针对电梯静态曳引试验测试过程中需要搬运砝码、费时费力等问题，提出一种利用电机施力替代载荷的测试方法——电梯静态曳引试验无载检测方法。根据柔韧体摩擦的欧拉公式将施力位置由轿厢端转移到对重端，减少电机所需施加载荷；采用复合材料内衬块与钢丝绳接触，避免对电梯钢丝绳造成损伤；利用激光测距仪对施力前后钢丝绳位移进行测量，提高测量准确度。经试验验证：为电梯静态曳引试验开发的测试仪输出力误差在5‰以内，可精准进行相关试验。

电梯静态曳引试验；欧拉公式；无载检测

0　引言

电梯静态曳引试验是有载试验，试验对象为轿厢面积超过规定的载货电梯；试验时间在新装电梯验收或电梯改造影响到相关轿厢面积与额定载荷对应关系时；试验具体内容包括：对于轿厢面积超过规定的载货电梯，以轿厢实际面积所对应的1.25倍额定载重量进行静态曳引试验；对于额定载重量按照单位轿厢有效面积不小于200 kg/m2计算的非商用汽车电梯，以1.5倍额定载重量做静态曳引试验[1-2]。

根据电梯监督检验和定期检验规则——曳引与强制驱动电梯TSG7001—2009规定：电梯静态曳引试验时，首先，将试验用的砝码搬运到轿厢内；然后，按照程序进行后续试验步骤。该方法需搬运大量砝码，劳动强度较大，试验效率较低[3-6]。

为此，本文提出利用电机施力替代载荷的测试方法——电梯静态曳引试验无载检测方法，并为电梯静态曳引试验开发了电梯静态曳引试验测试仪。

1　测试原理

1.1　无载电梯静态曳引试验测试原理

无载电梯静态曳引试验测试时，在机房轿厢侧曳引钢丝绳上安装电梯静态曳引试验测试仪（以下简称测试仪）。测试仪一端固定于曳引钢丝绳组上，另一端通过钢丝绳孔洞置于曳引机底座或机房楼板下侧，如图1所示。

图1　无载电梯静态曳引试验原理图

测试时，固定于曳引钢丝绳组的测试仪一端通过驱动装置提升置于曳引机底座或机房楼板下侧测试仪的另一端。驱动装置施加的力为传统测试方法砝码的质量，该力可通过测力装置读出。采用激光测距仪分别测量施力前后钢丝绳标志位到天花板的距离，并通过对比两者的值判断钢丝绳在曳引轮上是否有打滑现象及打滑距离。该方法采用电机驱动力替代传统方法轿厢砝码作用于曳引钢丝绳的拉力，解决了有载试验存在的劳动强度较大、试验效率低等问题。

根据电梯平衡系数定义可知：对重质量等于轿厢质量加上40%~50%额定载荷质量。在对重侧钢丝施加力，可减少对驱动电机输出力的要求。根据柔韧体摩擦的欧拉公式可知：在电梯对重侧施加驱动力符合静态曳引试验要求。

1.2　柔韧体摩擦的欧拉公式

曳引绳张力图如图2所示。

图2 曳引绳张力图

作为二语写作教学的一个重要组成部分，评价与反馈也需进一步区分。 二语写作的评价侧重于不同的判分机制，如形成性评价、计算机辅助评价，而反馈的重点是给予写作者意见和建议的不同形式，如教师反馈和同伴反馈。 作为与教师反馈相对照的一种反馈形式，同伴反馈既可以指二语写作者对同伴写作的修改和评论； 也可以指学习者评改同伴写作的认知过程和意义协商过程以及建构文本写作过程中的社会互动过程。

2　无载电梯静态曳引试验测试仪

2.1　机械机构

无载电梯静态曳引试验测试仪上端通过夹块固定在钢丝绳上，下端的下固定杆由柔性连接绳索卡装到曳引机底座支架梁上，柔性连接绳索的另一端与拉力传感器连接，如图3所示。

图3 测试仪安装图

驱动装置由伺服电机、谐波减速机、梯形螺纹套筒、梯形丝杆和拉力传感器等组成。其中，伺服电机、谐波减速机固定在夹块上；内衬块固定于夹块中，直接与钢丝绳接触，如图4所示。

图4 驱动装置结构图

2个夹块分设在曳引钢丝绳的两侧并通过螺栓固定在曳引钢丝绳上，结构如图5所示。

为提高夹块在曳引钢丝绳上的牢靠程度且不损伤钢丝绳，夹块内有可更换的内衬块。内衬块的绳槽规格与曳引绳直径对应，即不同直径的钢丝绳对应不同规格的内衬槽，绳槽有8个；内衬块选用高分子材料，在保证钢丝绳安全的前提下，与钢丝绳的摩擦系数≥0.35。

图5 夹块结构图

丝杆是工具机械和精密机械中常用的传动元件，主要功能是将旋转运动转换成线性运动或将扭矩转换成轴向反复作用力，具有高精度、可逆性和高效率等特点。梯形螺纹牙根强度高、对中性好，相比其他螺纹更耐磨，且螺纹升角小于5°时具有自锁功能。本文提升钢丝绳的力由梯形丝杆提供，则梯形螺纹转筒力矩为

2.2　驱动装置的实现

无载电梯静态曳引试验测试仪的伺服电机采用转矩控制模式，通过拉力传感器读出施加到曳引钢丝绳的力，然后通过激光测距仪测距对比判断钢丝绳在曳引轮上的滑移量。转矩控制模式通过外部模拟量的输入来设定电机轴对外输出转矩的大小，当传感器读数等于设定载荷的重量时，保持曳引钢丝绳上相应的拉力10 min。

控制电路部分主要由主控芯片、A/D转换和D/A转换等部分组成。其中，主控芯片采用微处理器STM32F103；A/D转换芯片采用AD7190；D/A转换芯片采用AD5689。

控制器软件采用基于μcos-III的实时操作系统，实现触摸屏显示控制、传感器信号读取、电池电量指示、伺服电机控制及施力时间计时等。

液晶屏选用串口屏TJC8048K050_11，软件界面包括施力设定值窗口、施力时长窗口、施力实时值窗口及开始、暂停、复位等按键，界面如图6所示。

图6 液晶屏控制界面

测试时，根据电梯的额定载荷及面积超标情况，先设定施力值；再点击开始按钮进行测量。测量完毕后，点击复位按钮进行卸力。

3　试验

3.1　搭建测试平台

为模拟电梯现场曳引钢丝绳，搭建电梯曳引钢丝绳模拟平台，由吊环、拉板和电梯曳引钢丝绳等组成，如图7所示。

图7　电梯曳引钢丝绳模拟平台

拉板有8个绳头孔，最多可放置8根钢丝绳，电梯曳引钢丝绳备有8 mm，10 mm，12 mm，13 mm，16mm的规格；绳头可在拉板绳孔处进行上下调节；拉板的吊环通过扁平吊带吊在起重机吊钩处。试验时，电梯静态曳引测试仪安装于钢丝绳上，测试仪下端通过绳带连接2000 kg砝码，砝码置于电子秤上。

3.2 提升实验

电梯静态曳引试验测试仪安装完成后，开启控制器，钢丝绳直径为10 mm，在施力设定值窗口分别输入500 kg，1000 kg，1500 kg，1900 kg进行测试，同时记录不同砝码下电子秤的读数。试验完成后，用砝码的重量2000 kg减去电子秤读数，与设定值进行比对，如表1所示。

由表1数据可以看出：电梯静态曳引试验测试仪500 kg输出力的变化范围为2.0 kg；1000 kg输出力的变化范围为2.2 kg；1500 kg输出力的变化范围为 1.2 kg；1900 kg输出力的变化范围为2.0 kg；输出力的误差在5‰以内。

表1 提升实验实测数据 （单位：kg）

4　结语

本文提出一种无载电梯静态曳引试验检测方法，可有效、简便地验证面积超标电梯的曳引能力；且开发的无载电梯静态曳引试验测试仪具有方便携带、通用性好、省时省力的特点，可减轻检验工作强度，提高检验效率。

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Unloaded Detection Method and Realization of Elevator Static Traction Test

Sun Xueli Huang Guojian Liu Yingjie

(R&D Center, Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection & Testing, Guangzhou 510663, China)

Aiming at the problem that the capability testing of elevator static traction needs to carry weights and take time and effort during the test, a test method using a motor to replace the load is proposed. In order to reduce the load required by the motor, the force application position was transferred from the car end to the counterweight end according to Euler's formula; in order to avoid damage to the elevator wire rope, a composite material inner liner was used to contact the wire rope; in order to ensure that The measurement of the slipping displacement of the rope is accurate, and the laser ranging module is fixed on the rope to monitor the rope displacement. After analysis, the method can accurately perform the elevator static traction test and has good operability.

elevator static traction test; Euler formula; unloaded detection

广州市市场监督管理局科技项目（2019kj06）

TP29

A

1674-2605(2020)06-0005-05

10.3969/j.issn.1674-2605.2020.06.005

孙学礼，男，1982年生，硕士研究生，高级工程师，主要研究方向：检测仪器开发，包括电气设计、机械设计、控制编程等。E-mail: 641302712@qq.com